專利名稱：復(fù)合生物表面活性劑及其在堆肥中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面活性劑，具體涉及微生物產(chǎn)生的生物表面活性劑。
背景技術(shù)：
目前我國城市生活垃圾處理的一個(gè)重要手段是堆肥，也就是對(duì)生活垃圾中可生物降解的有機(jī)物部分進(jìn)行生物分解，并使之穩(wěn)定化和無害化。在堆肥過程中，微生物對(duì)有機(jī)物的分解是在間隙中垃圾顆粒表面的一層液態(tài)膜中進(jìn)行的。因此，反應(yīng)體系內(nèi)垃圾顆粒間隙的物化條件對(duì)堆肥結(jié)果有很重要的影響。鑒于垃圾顆粒間隙是微生物反應(yīng)的生態(tài)微環(huán)境，如何改善這個(gè)微環(huán)境，使之更有利于微生物對(duì)有機(jī)垃圾的分解反應(yīng)，是提高垃圾堆肥處理效率的關(guān)鍵之一。
改善介質(zhì)物化條件的傳統(tǒng)方法有控制堆肥系統(tǒng)的C/N比、溫度、濕度、氧氣、空隙率等。這些手段在堆肥過程中的應(yīng)用是必要的，但這些方法的主旨均在于改善物質(zhì)傳輸或有利于微生物生長(zhǎng)，而在改良微生物與介質(zhì)的相互作用以及直接促進(jìn)微生物對(duì)難降解有機(jī)物的分解過程卻難有作為。一些具有特殊結(jié)構(gòu)的物質(zhì)(如表面活性劑)的加入將是改善微生物反應(yīng)生態(tài)微環(huán)境的有益嘗試，然而，現(xiàn)有的“傳統(tǒng)表面活性劑”對(duì)垃圾中的微生物有毒性；而“綠色表面活性劑”則太容易被微生物優(yōu)先降解，從而失去其作為表面活性劑的意義。因此，研制一種既對(duì)垃圾中微生物沒有毒性，又能在垃圾中不易被優(yōu)先降解的表面活性劑則是需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在研制一種復(fù)合生物表面活性劑，來改善生活垃圾中有機(jī)堆肥原料顆粒界面液膜，最大可能的為微生物的反應(yīng)提供優(yōu)良的表面環(huán)境，從而加速微生物對(duì)有機(jī)物的分解。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的。
復(fù)合生物表面活性劑是從富含腐殖質(zhì)的土壤中經(jīng)富集培養(yǎng)得到的銅綠假單胞菌、枯草芽孢桿菌以及少量地農(nóng)芽孢桿菌、不動(dòng)桿菌等復(fù)合菌經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)產(chǎn)生的含有鼠李糖脂、脂肽、以及少量的脂肪酸的有機(jī)顆粒界面改良劑，其表面張力值為33～36mN/m。產(chǎn)生生物表面活性劑的復(fù)合菌發(fā)酵培養(yǎng)是在溫度35～38℃，攪拌速度500～700轉(zhuǎn)/分，通氣量為1.2～1.6vvm，pH值6.5～7.0的條件下進(jìn)行，接種量為5～8％，培養(yǎng)基為Na2HPO40.25～0.30g/L，KH2PO41.0～1.2g/L，NH4NO32.8～3.2g/L，K2SO40.35～0.4g/L，MgSO4·7H2O0.13～0.16g/L，CaCl2·2H2O0.02～0.03g/L，F(xiàn)eSO4·7H2O0.035～0.04g/L，NaCl0.08～0.12g/L，酵母膏0.40～0.60g/L，微量元素溶液0.8～1.2mL/L，橄欖油8～12g/L。
復(fù)合生物表面活性劑的應(yīng)用，是將該復(fù)合生物表面活性劑用作生活垃圾的堆肥化過程，將產(chǎn)生的復(fù)合生物表面活性劑的復(fù)合菌發(fā)酵液與待處理生活垃圾均勻混合，復(fù)合菌發(fā)酵液的用量為垃圾重量的0.3～0.8％。


圖1實(shí)驗(yàn)樣與對(duì)比樣原料總重隨時(shí)間變化曲線；圖2實(shí)驗(yàn)樣與對(duì)比樣C在干物質(zhì)中的含量隨時(shí)間變化圖；下面進(jìn)一步詳述本發(fā)明。
復(fù)合微生物菌種是從山上含腐殖質(zhì)豐富的表層土壤樣中分離純化得到的，應(yīng)分別在20厘米以下，10厘米處和表層土壤取樣。也可從石油廠、糧油廠、食堂附近被油脂深度污染的土壤中取樣。
將采集到的土壤樣制成土壤稀釋液，然后接種到通過正交實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)富集培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)。此富集培養(yǎng)基具有適合表面活性劑產(chǎn)生菌生長(zhǎng)，并抑制普通菌種生長(zhǎng)的功能。富集培養(yǎng)基成分主要為各種菌類生長(zhǎng)的必需元素、微量元素、極少量酵母膏。其主要成分見表1。
表1富集培養(yǎng)基成分表(單位g/L)

高集培養(yǎng)基中微量元素溶液的加入量為1mL/L，主要成分見表2。
表2微量元素溶液成分表(單位μg/L)

將接種了土壤樣的富集培養(yǎng)基置于恒溫空氣浴震蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1～2天后，有明顯菌體產(chǎn)生，然后接種到富集培養(yǎng)基加入橄欖油的基本培養(yǎng)基中(橄欖油的加入量為8～12g/L)，置于恒溫空氣浴震蕩培養(yǎng)箱繼續(xù)培養(yǎng)，并且每24小時(shí)采樣，用自動(dòng)界面張力儀測(cè)表面張力值。表面張力值低于36mN/m的培養(yǎng)物確定為具有較強(qiáng)生物表面活性劑生產(chǎn)能力的復(fù)合菌。
培養(yǎng)條件均為溫度37℃，轉(zhuǎn)速220轉(zhuǎn)/分，三角瓶裝液量為20％。
將上述發(fā)酵液進(jìn)行常用的瓊脂平板劃線分離法進(jìn)行初步分離純化。瓊脂平板的主要成分見表3。
表3瓊脂平板培養(yǎng)基主要成分表(單位g)

初步純化后的菌種再進(jìn)行上述步驟的提純，最后得到產(chǎn)生生物表面活性劑能力較強(qiáng)的復(fù)合菌種，復(fù)合菌主要為銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)及少量地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、不動(dòng)桿菌(Acinetobacter sp.)等。該復(fù)合菌的發(fā)酵液的表面張力值為33～36mN/m。經(jīng)分析，發(fā)酵液中主要含有鼠李糖脂(4.5～6.3g/L)、脂肽(1.1～1.9g/L)及少量的脂肪酸(0.1～0.3g/L)。經(jīng)測(cè)定，復(fù)合生物表面活性劑的濃度為臨界膠束濃度的28～35倍。
將分離出來的復(fù)合菌接種到斜面培養(yǎng)基中4℃保存、備用。斜面培養(yǎng)基的成分為牛肉膏，2.0g/L；蛋白胨，5.0g/L；NaCl，5.0g/L；瓊脂，20.0g/L；pH7.0。
將保存的復(fù)合菌培養(yǎng)的種子液接種于發(fā)酵罐中進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)，接種量為5％～8％，種子液與發(fā)酵液的培養(yǎng)均為富集培養(yǎng)基加入橄欖油的基本培養(yǎng)基，溫度為36～38℃，攪拌轉(zhuǎn)速500～700轉(zhuǎn)/分，通氣量為1.2～1.6vvm，控制pH值為6.5～7.0，發(fā)酵時(shí)間為40～56小時(shí)。
將大規(guī)模培養(yǎng)的發(fā)酵液加入到待處理的垃圾中，使其在垃圾的混合攪拌過程中與垃圾充分混勻，發(fā)酵液的施用量為垃圾重量的0.3～0.8％。經(jīng)添加復(fù)合生物表面活性劑的堆肥，可降低堆肥原料中的有機(jī)顆粒界面張力，增加堆肥中菌體與有機(jī)顆粒的親和性，提供適合微生物生長(zhǎng)的界面液膜。提高有機(jī)物的降解速率，以及提高堆肥產(chǎn)物的生物可利用性。
具體實(shí)施例方式1.復(fù)合菌發(fā)酵液生產(chǎn)將經(jīng)種子液培養(yǎng)的復(fù)合菌液接種到發(fā)酵罐中培養(yǎng)，培養(yǎng)基成分見表4表4發(fā)酵培養(yǎng)基成分(g/L)

2.將大規(guī)模培養(yǎng)得到的含復(fù)合生物表面活性劑的發(fā)酵液應(yīng)用于生活垃圾的堆肥中。
一般生活垃圾一類典型有機(jī)成分見表5。
表5.中試實(shí)驗(yàn)原料成分表

將5千克的原料打成粒徑小于1.0cm的顆粒，與復(fù)合生物表面活性劑發(fā)酵液40ml混合均勻后加入反應(yīng)器。反應(yīng)過程中，反應(yīng)器通過水浴加熱的方式保持系統(tǒng)溫度50℃，反應(yīng)時(shí)間為7天。同時(shí)設(shè)計(jì)對(duì)比樣(未加入生物表面活性劑，其它條件相同)實(shí)驗(yàn)。通過測(cè)定兩種提取樣品的表面張力，總C和總N，灰分，含水率等，研究生物表面活性劑對(duì)堆肥的作用。
從研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原料總重和原料中的總碳降解速率有較大程度的加快，原料總重和C在干物質(zhì)中的含量變化見表6和圖1和圖2。
表6.實(shí)驗(yàn)樣和對(duì)比樣原料的降解情況表

以上事實(shí)說明，生物表面活性劑的加入，對(duì)一般生活垃圾的有機(jī)堆肥過程有一定的促進(jìn)作用，能夠在一定程度上提高降解速率，并且本身能夠被降解。這充分說明了生物表面活性劑作為一種新型表面活性劑具有應(yīng)用于堆肥工業(yè)化生產(chǎn)的潛力。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合生物表面活性劑，其特征在于該生物表面活性劑是從富含腐殖質(zhì)的土壤中經(jīng)富集培養(yǎng)得到的銅綠假單胞菌、枯草芽孢桿菌以及少量地衣芽孢桿菌、不動(dòng)桿菌等的復(fù)合菌經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)產(chǎn)生的含有鼠李糖脂、脂肽、以及少量的脂肪酸的有機(jī)顆粒界面改良劑，其表面張力值為33～36mN/m。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合生物表面活性劑，其特征在于產(chǎn)生生物表面活性劑的復(fù)合菌發(fā)酵培養(yǎng)是在溫度35～38℃，攪拌速度500～700轉(zhuǎn)/分，通氣量為1.2～1.6vvm，pH值6.5～7.0的條件下進(jìn)行，接種量為5～8％，培養(yǎng)基為Na2HPO40.25～0.30g/L，KH2PO41.0～1.2g/L，NH4NO32.8～3.2g/L，K2SO40.35～0.4g/L，MgSO4·7H2O0.13～0.16g/L，CaCl2·2H2O0.02～0.03g/L，F(xiàn)eSO4·7H2O0.035～0.04g/L，NaCl0.08～0.12g/L，酵母膏0.40～0.60g/L，微量元素溶液0.8～1.2mL/L，橄欖油8～12g/L。
3.一種如權(quán)利要求1所述的復(fù)合生物表面活性劑的應(yīng)用，其特征在于該復(fù)合生物表面活性劑用作生活垃圾的堆肥化過程，將產(chǎn)生的復(fù)合生物表面活性劑的復(fù)合菌發(fā)酵液與待處理生活垃圾均勻混合，復(fù)合菌發(fā)酵液的用量為垃圾重量的0.3～0.8％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合微生物產(chǎn)生的復(fù)合生物表面活性劑及其應(yīng)用。本發(fā)明所述的復(fù)合菌為銅綠假單胞菌、枯草芽孢桿菌及少量地衣芽孢桿菌、不動(dòng)桿菌等。復(fù)合菌在以橄欖油為碳源的培養(yǎng)基中發(fā)酵培養(yǎng)，產(chǎn)生高濃度的復(fù)合生物表面活性劑添加劑，將這種復(fù)合生物表面活性劑添加劑及其菌體加入一般生活垃圾有機(jī)堆肥原料中，通過降低堆肥原料中有機(jī)顆粒的界面張力，增加各類堆肥菌體與有機(jī)顆粒的親合性，并提供適合微生物生長(zhǎng)的界面液膜，加快微生物對(duì)有機(jī)顆粒的同化作用，從而縮短堆肥時(shí)間，提高堆肥效率。
文檔編號(hào)C05F9/00GK1431312SQ03118040
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月23日
發(fā)明者傅海燕, 曾光明, 黃國和, 袁興中 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)