申請日2015.10.23

　　公開(公告)日2016.01.20

　　IPC分類號C12N1/20; A61L9/014; A61L9/01; C05F11/08; C12R1/07; A61L101/52

　　摘要

　　本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵、脫臭技術領域，公開了一株有機廢棄物處理快速脫臭菌及應用方法。菌株為解淀粉芽孢桿菌(Bacillus?amyloliquefaciens)1-6，保藏編號為CCTCC?NO：M2015176;本發(fā)明的脫臭菌劑制備簡單，無毒害作用，能有效抑制腐敗病原菌的生長，抑制氨氣、硫化氫等臭氣的釋放，可用于餐廚垃圾堆肥、垃圾滲瀝液、生活污水等方面的脫臭處理，明顯改善環(huán)境，具有重大的環(huán)保意義和經(jīng)濟意義。

　　摘要附圖

　　權利要求書

　　1.一種有機廢棄物脫臭菌，解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)1-6，保藏在中國典型培養(yǎng)物保藏中心，其保藏編號為CCTCCNO：M2015176。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的脫臭菌對NH3和H2S有較好的去除效果，有機廢棄物經(jīng)接種脫臭菌劑處理，第四天NH3去除率達到50%以上，H2S去除率達到80%以上;且解淀粉芽孢桿菌1-6對病原微生物有明顯抑制作用。

　　3.根據(jù)權利要求1所述的脫臭菌，其特征是菌株所用的培養(yǎng)基為：葡萄糖10~30g/L，酵母粉5~20g/L，K2HPO40.5~1.75g/L，MnSO40.02~0.10g/L，起始pH7.0~7.5，裝液量20~40mL/250mL，接種量3~5%，置于30~37℃恒溫培養(yǎng)，150~220r/min，發(fā)酵24~48h，所得液體菌劑活菌數(shù)可達5×109~8×109CFU/mL。

　　4.根據(jù)權利要求1中所述的脫臭菌劑應用于有機廢棄物堆肥處理方法，其特征在于可與市售腐熟劑結合使用，按0.2~0.5%的接種量噴施堆料表層，2~3d即可顯著抑制氨氣和硫化氫的釋放，氨氣去除率達到60%以上，H2S去除率達到80%以上，腐熟的產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，呈黑褐色，無臭味。

　　5.根據(jù)權利要求1-3中所述的有機廢棄物堆肥方法，其特征在于：所述堆肥發(fā)酵為好氧發(fā)酵，通風方式為間隔通風，每2~4小時通風15~30min，通風速率為0.80~1.30L·kg-1干重·min-1。

　　說明書

　　一種用于有機廢棄物處理的脫臭菌劑及其應用方法

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及利用生物技術處理有機廢棄物，屬于微生物發(fā)酵、脫臭技術領域，具體是開發(fā)一種有機廢棄物處理快速脫臭菌劑。

　　背景技術

　　有機廢棄物(主要包括畜禽糞便、生活垃圾、生活污泥及農(nóng)業(yè)廢棄物等)中含有大量易降解的有機物，主要包括碳水化合物(糖類、纖維素等)、含氮化合物和含硫化合物(蛋白質(zhì)、核酸)等物質(zhì)，結合其高水分、易腐敗等特點，其在堆放、運輸和處理過程中均會散發(fā)大量惡臭氣體。臭氣成分復雜，主要由氨氣、胺類(甲胺、三甲胺及尸胺等)、硫化物、羥基化合物、醇類(甲醇、甲硫醇、乙烯醇及乙硫醇等)和一些低級脂肪酸等物質(zhì)構成。高溫堆肥是較好的廢棄物處理方式，但在高溫環(huán)境中微生物對其進行快速分解時會產(chǎn)生更多惡臭氣體，從而造成二次污染，不但會影響人的健康，還會嚴重影響堆肥實際生產(chǎn)、制約堆肥技術發(fā)展。

　　目前我國針對有機廢棄物的脫臭方法可劃分為三類：化學方法、物理法以及生物脫臭法�；瘜W法具有臭氣去除率高，占地少等優(yōu)點，但成本較高，需要相對應的藥劑進行處理，且易產(chǎn)生二次污染;物理法僅能吸附和掩蔽惡臭氣體，不能解決根本問題;而生物法是通過微生物的生理代謝將臭味成分進行分解和轉化，從而根本上達到脫臭的目的。生物法具有運行費用低、應用廣泛、適合處理多種惡臭氣體的優(yōu)點。國內(nèi)外在該領域進行了較多的研究，研究發(fā)現(xiàn)不同種類的微生物對氨氣和硫化氫釋放的作用不同，除NH3和H2S效果最好的是細菌如嗜酸乳桿菌(Lactobacillusacidophilus)、芽孢桿菌屬(Bacillus.)、假單孢菌屬(Pseudomonas.)等，但隨著其作用時間延長效果逐漸降低，部分放線菌和真菌也有一定的除臭效果。

　　但目前除臭微生物脫臭效率較低，脫臭周期長。另外在廢棄物堆肥處理過程中氨氣揮發(fā)現(xiàn)象明顯，導致大量的氮素損失。

　　本發(fā)明為解決以上問題，利用從自然環(huán)境中篩選出的高效脫臭菌，開發(fā)可快速脫臭并提高堆肥品質(zhì)的有機廢棄物處理新工藝。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術在有機廢棄物堆肥處理過程中惡臭氣體大量釋放、腐熟物料氮素損失嚴重以及堆肥產(chǎn)品品質(zhì)降低等問題，利用自主篩選脫臭微生物抑制惡臭氣體釋放，降低氮素損失，提高堆肥質(zhì)量。

　　本發(fā)明目的是開發(fā)一種促進有機廢棄物快速腐熟脫臭的微生物菌劑，優(yōu)化其發(fā)酵培養(yǎng)基并在堆肥中進行應用。所述的解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)1-6，于2015年3月27日保藏于位于湖北省武漢市武漢大學的中國典型培養(yǎng)物保藏中心，其保藏編號為CCTCCNO：M2015176;解淀粉芽孢桿菌1-6菌株為發(fā)明人從垃圾滲瀝液、自然堆肥及活性污泥中篩選所得，對垃圾滲瀝液有較強的脫臭效果。

　　本發(fā)明還有一目的是提供上述可促進有機廢棄物快速腐熟脫臭菌劑的制備方法，具體包括以下幾個步驟：

　　1)發(fā)酵

　　種子培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件：蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，氯化鈉10g/L，pH7.0~7.2，121℃、滅菌30min。種齡8~12h，培養(yǎng)溫度35~42℃，轉速150~200r/min。

　　解淀粉芽孢桿菌1-6的發(fā)酵培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件：葡萄糖10~30g/L，酵母粉5~20g/L，K2HPO40.5~1.75g/L，MnSO40.02~0.10g/L，起始pH7.0~7.5，裝液量20~40mL/250mL，接種量3~5%，置于30~37℃恒溫培養(yǎng)，150~220r/min，發(fā)酵24~48h。

　　2)菌劑制備

　　從解淀粉芽孢桿菌1-6斜面挑取菌種接種于LB瓊脂培養(yǎng)基上，37℃培養(yǎng)10~12h制成一級種子液。將上述種子液轉接于LB液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)8~10h制成二級種子液。將二級種子以3~5%的接種量接種于液體培養(yǎng)基中，發(fā)酵24~48h，即得液體脫臭菌劑。采用平板計數(shù)法檢測液體脫臭菌劑活菌數(shù)，發(fā)酵結束后解淀粉芽孢桿菌1-6的芽孢數(shù)為5×109CFU/mL~8×109CFU/mL。

　　與現(xiàn)有的有機廢棄物微生物處理技術相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：1、在表面噴灑脫臭菌劑，一方面提高脫臭菌劑的存活率;另一方面形成惡臭氣體吸附層抑制惡臭氣體的釋放，從而達到脫臭保氮的目的。2、本菌劑微生物構成簡單，制備方便，應用范圍較廣。

　　實施例1：脫臭微生物的篩選

　　1、脫臭菌初篩

　　從垃圾滲濾液、堆肥、畜禽糞便和湖水中分離微生物至LB平板(蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，NaCl10g/L，添加1.5%的瓊脂粉，pH7.2-7.4)中，將分離菌株分別接種至篩選培養(yǎng)基(蔗糖50.0g/L，氨水10.0mL/L，KH2PO42.0g/L，MgSO40.5g/L，F(xiàn)eSO40.1g/L，1%ZnSO45.0mL/L，NaCl2.0g/L，pH自然)中，根據(jù)發(fā)酵液是否變渾濁進行篩選，篩選到31株脫臭菌，純化菌株并保藏。

　　2、脫臭菌復篩

　　將初篩菌株接種至液體發(fā)酵培養(yǎng)基(葡萄糖20g/L，酵母粉20g/L，K2HPO40.5g/L，MnSO40.02g/L，起始pH7.2)，裝液量40mL/250mL，接種量3%，置于37℃恒溫培養(yǎng)，200r/min，發(fā)酵36h。往培養(yǎng)好的菌液中加100mL垃圾滲濾液，靜置反應，隔日測定NH3和H2S含量。

　　復篩結果如表1、2所示，1-6菌株接種至垃圾滲瀝液后，經(jīng)過4天的時間使NH3和H2S較對照組分別下降了54.20%和79.57%，有明顯的脫臭效果，且經(jīng)1-6處理的垃圾滲瀝液固形物含量提高，溶液澄清透明，有較好的<A style="TEXT-DECORATION: none" href="http://www.northcarolinalenders.com/"><FONT
color=#000000>污水</FONT></A> 凈化脫臭能力。

　　本發(fā)明所述解淀粉芽孢桿菌1-6對金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和大腸桿菌等病原微生物有明顯抑制作用。

　　表1脫臭菌對垃圾滲瀝液中NH3的去除情況

　　NH₃(mg/m³)1-6CK去除率(%)4d16.936.954.207d6.7232.979.57

　　表2脫臭菌對垃圾滲瀝液中H2S的去除情況

　　H₂S(mg/m³)1-6CK去除率(%)4d1.565.2270.117d1.214.2071.19

　　實施例2:脫臭菌株的鑒定

　　篩選到的1-6菌株呈扁平、表面粗糙、邊緣整齊、不透明的菌落形態(tài)。

　　對1-6菌株的16SrDNA序列進行分析，在GenBank核苷酸序列數(shù)據(jù)庫中進行Blast比對搜索，選擇與1-6同源性較高的序列進行系統(tǒng)發(fā)育學分析，結果如圖所示。依據(jù)以上結果可以認為1-6菌株為芽孢桿菌屬，1-6與解淀粉芽孢桿菌是同一種群菌株。

　　實施例3：脫臭菌劑在餐廚垃圾堆肥中的應用

　　3.1餐廚垃圾堆肥及脫臭菌劑的使用方法

　　將餐廚垃圾與食用菌渣等配料按照濕基質(zhì)比5.5:1進行混合，或根據(jù)物料理化性質(zhì)調(diào)整C/N比例，使混合物料的C/N為25~35。

　　上述堆體制備方法，所述餐廚垃圾的粒徑可為2~3cm，所述填料(食用菌渣、玉米秸稈等)的粒徑為1~3cm。

　　將市售腐熟劑按1%的接種量與堆料混合均勻，另準備液體脫臭菌劑裝入噴霧器內(nèi)，以霧化的形式噴灑在堆體表層，接種量為0.2%，堆肥采用150L密閉長方體容器，長寬高分別為73cm×53cm×43cm，保持堆體含水率維持在55%~65%。

　　上述市售腐熟劑符合國家有機物料腐熟劑標準NY609-2002。所述脫臭菌劑為實施例1中解淀粉芽孢桿菌1-6發(fā)酵液，所含芽胞數(shù)為5×109~8×109CFU/mL。

　　堆肥實驗采用間隔強制通風，每2小時通風15min，通風速率為0.8L·kg-1DM·min-1(DM：表示物料干重)，堆肥發(fā)酵16d即可腐熟，腐熟的產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，呈黑褐色，無臭味。

　　上述堆肥中于55℃以上好氧發(fā)酵時間不少于5天，或者于50℃以上的所述好氧發(fā)酵的時間不小于7天，以上腐熟處理定義為處理T。

　　同時設置一組相同規(guī)模的餐廚垃圾堆體作為對照處理(CK)，CK組將市售腐熟劑按1%的接種量與堆料混合均勻，但不接種脫臭菌劑，實驗方法參照處理T。

　　3.2脫臭菌抑制餐廚垃圾堆肥中惡臭氣體釋放的應用效果

　　本發(fā)明的脫臭菌劑主要成分為解淀粉芽孢桿菌1-6，可有效抑制氨氣和硫化氫的釋放、抑制病原微生物的生長、加快堆肥腐熟、顯著提高堆肥總氮含量。