一种有机废弃物高速腐殖化的微生物菌剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种有机废弃物高速腐殖化的微生物菌剂及其制备方法。本发明专利技术利用地芽孢杆菌GT1、栖热菌GT2和解淀粉栖热菌GT3，制备微生物菌剂。本发明专利技术采用不同功能的极端嗜热菌制备微生物菌剂后定向降解蛋白质、促腐、降解复杂多糖等有机废弃物，所得产品含有丰富的表面含氧官能团，能吸附重金属，降低重金属迁移速率。同时，本发明专利技术提供的微生物菌剂制备方法能够解决多微生物菌种富集难的问题，制备菌剂的材料可循环利用，环保无二次污染。环保无二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种有机废弃物高速腐殖化的微生物菌剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于有机废弃物降解
，涉及一种有机废弃物高速腐殖化的微生物菌剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]极端嗜热菌的发现，为实现超高温好氧堆肥提供了可能，自日本科学家将极端嗜热菌使用至污泥超高温好氧发酵后，超高温好氧发酵逐渐成为了热点话题。但是极端嗜热菌如何大规模的开发利用，似乎成为了超高温好氧发酵推广的一个难题。地芽孢杆菌属(Geobacillus)作为极端嗜热菌种的代表菌属，嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)的营养细胞呈现圆端长杆状，多数为单个、少数成对或链状排列，菌落形成时间一般要达到24小时以上。
[0003]栖热菌属(Thermus)内含的嗜热酶具有很高的耐高温属性，这一属性使其在特种工业方面应用广泛，当然也包括有机废弃物的处理工业，嗜热酶的存在可以很好的处理以淀粉和木纤维素为原料的有机废弃物。但栖热菌属的菌落也较小，从而难以收集。同时，研究发现极端嗜热菌具有极易形成生物膜和产生耐热芽孢的特点，而这一特点能够使栖热菌属通过静电作用附着在无机物表面上，并且芽孢比营养体更容易黏附。若是能够采用一种技术使极端嗜热菌富集在无机核表面生长，则可以试着突破这一难题。
[0004]超高温好氧发酵技术可有效提高发酵温度，增强物料的腐殖化程度，有效杀灭病原微生物，缩短发酵周期。但是其也存在明显的缺陷，例如极端嗜热菌与本土微生物(普通好氧微生物)竞争处于不利地位，并且如果同时培养不同菌属时，可能出现拮抗现象，使菌种不能富集生长。采用单一的极端嗜热菌剂，对于不同类型的有机废弃物的处理的效果可能会不理想，不能实现对物料的定向促腐。因此，如果可以采用针对降解不同有机物(富含蛋白、多糖等)的极端嗜热菌并且不互相影响复配成微生物菌剂，则可以更高效、彻底地处理有机废弃物。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种有机废弃物高速腐殖化的微生物菌剂及其制备方法。本专利技术采用不与极端嗜热菌发生生化反应的钠长石小球，将复配的极端嗜热菌与小球一起培养，使极端嗜热菌在小球表面富集后制成菌剂使用。本专利技术菌剂不仅可以使有机废弃物深度腐熟，还可以促使有机废弃物定向腐熟，产生更多有利于重金属固定的腐殖质官能团(羧基、酚羟基等)。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下。
[0007]在第一个方面，本专利技术提供一种有机废弃物高速腐殖化的微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)初期培养：配置培养溶液，向培养溶液中添加钠长石小球、栖热菌GT2和解淀粉栖热菌GT3；培养温度为55
‑
85℃，培养时间为24
‑
128h，向培养溶液中通入微弱电流5
‑
15mA，
接入负极，使菌种向小球聚集；
[0009](2)覆膜强化培养：继续在培养溶液中加入Fe
3+
10
‑
50mg/L和嗜热脂肪地芽孢杆菌GT1，培养温度为65
‑
75℃，培养时间为5h
‑
72h；
[0010](3)脱膜：取出钠长石小球，放入电解装置中，电流16
‑
25A，处理0.5
‑
2h，得到菌膜；
[0011](4)制备菌剂：添加5
‑
15％(m/v)的活性炭颗粒，进行烘干或冷冻干燥则可制成微生物菌剂。
[0012]进一步地，所述GT1为一株地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)，于2021年7月 19日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号CGMCCNo.22925。
[0013]进一步地，所述GT2为一株栖热菌(Thermus sp.)，于2021年7月19日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号CGMCC No. 22927。
[0014]进一步地，所述GT3为一株栖热菌(Thermus sp.)，于2021年7月19日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号CGMCC No. 22928。
[0015]进一步地，所述培养溶液的配方为：胰蛋白胨8
‑
12g/L，酪蛋白5
‑
7g/L,葡萄糖3
‑
5 g/L，氯化钠3
‑
5g/L，磷酸氢二钠2
‑
4g/L，脱水小牛脑浸粉10
‑
14g/L，琼脂8
‑
12g/L， pH值为6.8
‑
7.2。
[0016]进一步地，所述钠长石小球的添加量为菌种培养液的5
‑
15％(m/v)，钠长石小球的直径为5
‑
12mm，活性炭颗粒的直径为0.5
‑
1.5mm。
[0017]进一步地，当有机废弃物中蛋白占有机物的比例≥60％，GT1：GT2：GT3＝ 3
‑
5:0.8
‑
1.2:0.6
‑
1.4。
[0018]进一步地，当有机废弃物中复杂多糖占有机物的比例≥60％，GT1：GT2： GT3＝0.4
‑
0.9:8
‑
10:0.5
‑
1.2。
[0019]进一步地，当有机废弃物中简单多糖占有机废弃物的比例≥60％，菌种GT1： GT2：GT3＝0.6
‑
0.8:0.7
‑
1.3:6
‑
15。
[0020]在第二个方面，本专利技术还提供上述制备方法制得的微生物菌剂及其在处理有机废弃物中的用途。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022]1.地芽孢杆菌属(Geobacillus)多数为单个、少数成对或链状排列，菌落形成时间一般要达到24小时以上，栖热菌属(Thermus)的菌落也较小，因此难以收集。利用极端嗜热菌具有极易形成生物膜和产生耐热芽孢的特点，而这一特点能够使栖热菌属GT2和GT3通过静电作用附着在无机物表面上，使难以聚集的极端嗜热菌富集成生物膜，解决难以收集的技术难题。
[0023]2.利用栖热菌属(GT2和GT3)和地芽孢杆菌属GT1的EPS黏性与成分不同，分阶段培养，形成厚密的微生物膜。既避免了不同类菌种相互影响，又使菌膜形成并且增厚。
[0024]3.本专利技术采用不同功能的极端嗜热菌(GT1在降解蛋白质、定向促腐中的应用、GT2在降解复杂多糖(如纤维素、木质素等)的应用和GT3在降解简单多糖(如淀粉、蔗糖等)的应用)复配制作菌剂，可针对不同类型的有机废弃物进行处理，所得产品含有丰富的表面含氧官能团，能吸附重金属，降低重金属迁移速率。
[0025]4.本专利技术在冷干过程中加入生物炭颗粒，增加了菌剂颗粒大小，其可行性高，操作简便。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机废弃物高速腐殖化的微生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)初期培养：配置培养溶液，向培养溶液中添加钠长石小球、栖热菌GT2和解淀粉栖热菌GT3；培养温度为55
‑
85℃，培养时间为24
‑
128h，向培养溶液中通入微弱电流5
‑
15mA，接入负极，使菌种向小球聚集；(2)覆膜强化培养：继续在培养溶液中加入Fe
3+
10
‑
50mg/L和地芽孢杆菌GT1，培养温度为65
‑
75℃，培养时间为5h
‑
72h；(3)脱膜：取出钠长石小球，放入电解装置中，电流16
‑
25A，处理0.5
‑
2h，得到菌膜；(4)制备菌剂：添加5
‑
15％的活性炭颗粒，进行烘干或冷冻干燥则可制成微生物菌剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述GT1为一株地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)，于2021年7月19日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号CGMCC No.22925；所述GT2为一株栖热菌(Thermussp.)，于2021年7月19日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号CGMCC No.22927；所述GT3为一株栖热菌(Thermus sp.)，于2021年7月19日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号CGMCC No.22928。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述培养溶液的配方为：胰蛋白胨8
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：董滨，李昕，陈仁杰，吕楠，高君，钟欣茹，徐祖信，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：