專利名稱：高效處理廚余垃圾微生物菌種及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用生物降解處理廚余垃圾的方法和微生物混合菌種，尤其涉及一種處理廚余垃圾的混合菌種、以及使用所述混合菌種處理廚余垃圾的方法。
背景技術：
廚余垃圾(泔腳)泛指飯店、賓館等餐飲業(yè)，以及企事業(yè)單位、大專院校等公共食堂的食物下料和食物殘余。隨著城市經(jīng)濟高速增長，城市規(guī)模的迅速擴大，廚余垃圾與日俱增。我國每天廚余垃圾的產(chǎn)生量超過20Kt，據(jù)報道，僅上海市每天泔腳的發(fā)生量就達1300余噸。由于廚余垃圾容易發(fā)酵，變質(zhì)，腐爛，不僅產(chǎn)生大量毒素，散發(fā)惡臭氣體，還污染水體和大氣，嚴重影響環(huán)境衛(wèi)生，對人們的健康構成潛在威脅。因而，泔腳垃圾處理問題已嚴峻擺在了人們面前。 我國傳統(tǒng)的廚余垃圾處理方式是直接送到養(yǎng)殖場喂養(yǎng)生豬，此種處理方式對環(huán)境存在著多種潛在的危害，極易導致疾病的傳播。近年來禽流感，口蹄疫等傳染性疾病大規(guī)模流行，人畜間的交叉感染已經(jīng)對人類的健康，社會的穩(wěn)定構成了極大的威脅。目前，上海，蘇州等市相繼制定了相關政策，明令禁止用泔腳喂養(yǎng)生豬。目前世界各國處理這類垃圾的方法通常有1)填埋法通過垃圾收集，裝運到填埋場鋪平壓實。其優(yōu)點為簡便易行。缺點為造成地下水、空氣、周圍環(huán)境污染，且占用大量土地。2)焚燒法固體廢棄物高溫分解，深度氧化的綜合處理過程。其優(yōu)點為迅速大幅度減少廢棄物容積，消除有害細菌，還能用來供熱發(fā)電。缺點為投資大，向大氣排放有害物質(zhì)(如二噁英等)并散布不良塵埃，且發(fā)電量有限。3)堆肥垃圾發(fā)酵后成為無害的腐植質(zhì)，如專利CN1858027A公開的將廚余垃圾轉(zhuǎn)化為肥料的方法。但發(fā)酵周期長，養(yǎng)分含量低，處理后體積大，僅適用于交通不便的農(nóng)村，不適于廚余垃圾產(chǎn)生量較大的城市。一般來說廚余垃圾廢棄物資源豐富，糖類含量比率大，泔腳以蛋白質(zhì)，淀粉和動物脂肪類等為主要成分，且含鹽，油脂量高，不利于直接利用，但有機物含量高，具有較高的生物可降解度，這也為泔腳的轉(zhuǎn)化利用提供了可行的途徑。目前最主要的轉(zhuǎn)化技術是生物轉(zhuǎn)化法。生物轉(zhuǎn)化是利用微生物的新陳代謝作用，實現(xiàn)垃圾的穩(wěn)定化，無害化，同時進行資源的回收利用。其中廚余垃圾處理機是目前處理廚余垃圾最好的方法，將泔腳和微生物菌種投入特制的垃圾處理機中，利用多種好氧的微生物對泔腳中的有機物進行分解。該法具有費用低，處理效果顯著和能把垃圾消除在源頭等優(yōu)點，因此也是近年來國內(nèi)外熱門研究的課題之一。日本在生物降解泔腳垃圾方面的研究比較成功，泔腳處理機在日本國內(nèi)已大面積推廣。我國也有公司引進了日本的這類處理機，但微生物菌種則只能依賴進口，并且日本的微生物菌種對垃圾中油脂類成分的降解效果較差，一些含纖維較高的食物殘渣不能得到很好的降解，我國的膳食結(jié)構決定了我國的泔腳垃圾中油脂類成分偏高，因此，進口的微生物菌種在處理國內(nèi)的泔腳垃圾時，效果并不理想。近年來，我國也有一些企業(yè)自主研發(fā)了處理廚余垃圾的微生物菌種和方法，如專利CN100375723C公開的高濃度泔腳水的處理方法、專利CN101173232A公開的降解泔腳垃圾的微生物制劑，在一定程度上解決了廚余垃圾的處理問題，但其減量率低、處理時間長、環(huán)境溫度范圍小等方面的劣勢也限制了其發(fā)展。還有公司選取了厭氧微生物進行降解，在實驗室小試實驗中，該菌種具有較高的降解率，但在工業(yè)化生產(chǎn)和實際應用中卻很難達到厭氧要求，因此厭氧微生物不適合目前的垃圾生化處理設備。目前來看，利用生物降解處理廚余垃圾的現(xiàn)有技術仍然存在以下不足
I)不能高效降解含纖維較高的食物殘渣。廚余垃圾中的茭白、筍殼等含纖維高的殘渣， 若不能及時進行降解，往往沉積在處理機槽內(nèi)，時間久則阻礙攪拌設備的運行。2).廚余垃圾中的油脂不能得到有效降解。我國膳食結(jié)構決定了泔腳中油脂高，油脂得不到很好的降解則使基質(zhì)粘連在一起，運行一段時間后，機槽內(nèi)的基質(zhì)便會結(jié)塊，影響機器的正常運轉(zhuǎn)。3)降解時間長，降解率低。日常生活中，每天有大量新的泔腳產(chǎn)生，若不能得到及時有效的降解，泔腳累積在處理機槽內(nèi)，時間久了則超出處理機的負荷，嚴重者使機器失去機能。因此，仍然需要新的處理廚余垃圾的微生物混合菌種、制劑和方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中生物降解廚余垃圾存在降解效率低下的問題，本發(fā)明提供了一種提供一套降解率高、降解時間短、穩(wěn)定性和安全性強的廚余垃圾處理微生物制劑、以及使用所述微生物制劑處理廚余垃圾的方法，尤其是針對解決我國泔腳垃圾中油脂類成分偏高和含纖維較高的食物殘渣不能得到很好降解這兩個問題。本發(fā)明第一個目的是提供一種用于處理廚余垃圾的微生物混合菌種，所述混合菌種包括
枯草芽抱桿菌(也<^77心subtilis、、
巨大芽抱桿菌megaterium')^
地衣芽抱桿菌{Bacillus Iicheniformi5 ) >
產(chǎn)黃纖維單胞菌(Cellulomonas fIavigena )。根據(jù)本發(fā)明上述的微生物混合菌種的一種優(yōu)選實施方式，所述混合菌種還可以包括如下菌種中的至少一種
臘狀芽抱桿菌QBaciIlus cereus )、
堅強芽抱桿菌QBaciIlus firmus )、
側(cè)抱芽抱桿菌{Bacillus Iaterosporus)。本發(fā)明第二個目的是提供一種包含上述混合菌種的一種微生物制劑。本發(fā)明上述的微生物制劑，所述混合菌種的載體可以是發(fā)酵液、培養(yǎng)基、或本領域已知的其它載體中的任意一種或幾種的混合物，本發(fā)明優(yōu)選為包括木屑。本發(fā)明上述的微生物制劑或混合菌種，所述混合菌種中，各菌種重量比例優(yōu)選為
枯草芽孢桿菌巨大芽孢桿菌地衣芽孢桿菌產(chǎn)黃纖維單胞菌=1 :1 :1 :1 ;或者
枯草芽孢桿菌巨大芽孢桿菌地衣芽孢桿菌產(chǎn)黃纖維單胞菌蠟狀芽孢桿菌堅強芽孢桿菌側(cè)孢芽孢桿菌=2 :2 :2 :2 :1 :1 :1。本發(fā)明上述的微生物制劑，所述混合菌種與載體的重量比例為1 :3。本發(fā)明第二個目的是提供一種上述微生物制劑的制備方法，所述制備方法步驟包括將所述混合菌種在培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后將載有所述混合菌種的培養(yǎng)基置于滅菌的木屑中，將培養(yǎng)基破碎后與木屑混勻。其中，所述培養(yǎng)基為營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基；所述混合菌種培養(yǎng)溫度為28 35°C ;所述混合菌種培養(yǎng)時間為2(Γ30小時。本發(fā)明第三個目的是提供一種利用上述微生物制劑處理廚余垃圾的方法，步驟包· 步驟1，將滅菌木屑裝入處理容器中，加水，使木屑含水量在60°/Γ70%之間；
步驟2，投入上述微生物制劑，活化；
步驟3，投入廚余垃圾，進行降解處理。其中，所述菌種活化時間為I小時。本發(fā)明上述處理廚余垃圾的方法，所述處理容器可以選用現(xiàn)有的處理設備，如專利CN2734354Y公開的泔腳料處理機、專利CN2894847Y公開的泔腳垃圾處理機，或者市售的泔腳處理機。本發(fā)明上述處理廚余垃圾的方法中，加水使木屑表面含水量達6(Γ70%后，所述處理機運行I小時后，投入本發(fā)明上述的微生物制劑。本發(fā)明上述處理廚余垃圾的方法，所述微生物制劑用量為f5kg/50kg泔腳。本發(fā)明提供的微生物制劑以及利用所述微生物制劑處理廚余垃圾的方法，具有如下優(yōu)點
I.垃圾降解時間短，降解率高。在24h內(nèi)，減量率96%以上，也就是當天的廢棄物當天處理，實現(xiàn)了垃圾的源頭減量。2.能夠高效降解含纖維較高的食物殘渣。本公司篩選高纖維素酶活性的菌株，可在24h內(nèi)處理茭白、筍殼，徹決了以底解往沉積在垃圾處理中的等頑固性物質(zhì)。3.廚余垃圾中的油脂可得到有效降解。本公司研發(fā)的除油脂菌種使油脂得到很好的降解，基質(zhì)表面看不到油污現(xiàn)象，機槽內(nèi)無結(jié)塊，完全適應我國飲食結(jié)構中油脂高這一特點。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種用于處理廚余垃圾的微生物混合菌種和制劑，以及利用所述微生物混合菌種或制劑處理廚余垃圾的方法，所述微生物制劑包括所述混合菌種，所述混合菌種包括枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、產(chǎn)黃纖維單胞菌，還可以包括蠟狀芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌。下面通過具體實施例對本發(fā)明微生物混合菌種、微生物制劑、以及使用所述微生物混合菌種或制劑處理廚余垃圾的方法，進行詳細的介紹和說明，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。實施例I用滅菌稱樣紙稱取分析用土壤樣品量10g，加入盛有90ml無菌水(內(nèi)有石子或玻璃珠)的三角瓶中，振蕩15min，即為10—1濃度的土壤懸液。靜置30s，用Iml移液管移取10—1濃度的土壤懸液Iml放入9ml無菌水管中，吹吸3次混勻，即為10_2濃度的土壤懸液，依次從10_2連續(xù)稀釋至10_5，即得一系列的10倍土壤稀釋液(操作過程均為無菌操作)。將不同濃度的土壤稀釋液涂布于各篩選培養(yǎng)基平板上，置30°C培養(yǎng)f6d。將平板上長出的不同形態(tài)的單菌落編號，并將各菌株進行純化，最終將純化后的各菌株轉(zhuǎn)至斜面保存。篩選出枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、產(chǎn)黃纖維單胞菌四種菌種。將篩選得到的各種菌種與蠟狀芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌共七種菌種一起兩兩配對，劃線于營養(yǎng)瓊脂平板中，本發(fā)明上述七種菌種均無拮抗反應，說明本發(fā)明上述七種菌種相容性良好。實施例2
將實施例I中篩選得到的四種菌株分別點接于各產(chǎn)酶初篩平板上，30°C培養(yǎng)f2d，觀 察菌落周圍有無透明圈，并測定透明圈直徑與菌落直徑的比值，以對各菌株的產(chǎn)酶能力進行半定量測定。酪素平板，油脂平板與纖維素平板可直接觀察透明圈；淀粉酶平板需加入路戈氏碘液后觀察。通過上述方法對篩選出的菌種的產(chǎn)酶能力進行測定，其中，枯草芽孢桿菌(產(chǎn)蛋白酶)、巨大芽孢桿菌(產(chǎn)淀粉酶)、地衣芽孢桿菌(產(chǎn)脂肪酶)、產(chǎn)黃纖維單胞菌(產(chǎn)纖維素酶)均具有高產(chǎn)酶能力。將選擇好的四種菌株按照1:1:1:1的組合劃線于營養(yǎng)瓊脂平板中，30°C培養(yǎng)ld，將菌種平板置于滅菌的木屑中，捏碎，混勻，手握木屑，放開后呈松散狀為宜。每50Kg處理能力的機器需加入一套菌種。按照處理機說明書要求，在處理機中裝入2/3容積的木屑，加水使木屑含水量達609Γ70%，運行一小時后，投入一定比例菌種，活化一小時，然后每天按時投入廚余垃圾，進行降解處理。通過實驗可以看出，使用本發(fā)明提供的微生物混合菌種或制劑對廚余垃圾進行處理，淀粉類物質(zhì)(面條，米飯等)在4h內(nèi)基本分解,蛋白質(zhì)類物質(zhì)(肉,雞蛋等)在14h內(nèi)基本分解，纖維素類物質(zhì)(各種蔬菜)在24h內(nèi)基本分解。說明本發(fā)明提供的微生物混合菌種或制劑降解速度快，效率高。實施例3
將枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、產(chǎn)黃纖維單胞菌、蠟狀芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌共七組菌種，按照實施例2所述方法、和2:2:2:2:1:1:1的比例制備成固體微生物混合菌種或制劑，并按照實施例2所述方法進行泔腳降解實驗，在第二天投料前測定前一天處理后剩余量。實驗結(jié)果如下
表I本發(fā)明生物制劑處理泔腳實驗結(jié)果(單位kg)
曰期 I木屑I投入W腳I水I菌種I處理后剩余量 ■
第一天 160 50~20 2 '
第二天 100200
第三天_ 51200
第四天IlIl 1190 —
總投料量=160+50+20+2+100+51=383kg 投入泔腳總量=50+100+51=201kg減量率(泔腳分解率)=[(處理前總投料量-處理后剩余量)/投入泔腳總量]X100% 即減量率(泔腳分解率)=[(383-190)/201] X 100%=96. 02%
本實施例中，從自然界篩選出的能分解生活有機垃圾的細菌，再加上生物防治，減輕病蟲害等的菌種，經(jīng)組合配對成了降解生活有機垃圾的微生物菌種。這套菌種能產(chǎn)生多種酶，從而使大分子物質(zhì)(有機垃圾的主要成分)分解成能被微生物利用的低分子物質(zhì)，微生物攝取這些低分子物質(zhì)后，將其變成CO2和H2O,以氣體和水汽的形式排出。該菌種具有快速分解能力，24小時內(nèi)可將垃圾全部分解，減量率達96%。該套菌種經(jīng)中科院微生物保藏中心鑒定為無毒、無害，遺傳穩(wěn)定，對活體和生態(tài)安全。而且處理過程基本達到了污染“零排放”，且處理后的殘余物可作為優(yōu)良的有機肥改良土壤，用于作物栽培或城市綠化，已經(jīng)過上海市有機肥料的檢測，完全符合有機肥的標準。
本發(fā)明上述實施例制備的微生物混合菌種或制劑還具有如下特性
①適溫性10°c 70°C
②耐腐蝕性pH值為2 8左右、29T25%NaCl環(huán)境下穩(wěn)定
③強分解性分解率>96%
④菌劑產(chǎn)品無致病菌
⑤遺傳穩(wěn)定性穩(wěn)定
⑥生態(tài)安全性對個人群體健康和生態(tài)環(huán)境沒有危害
以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種處理廚余垃圾的微生物制劑，其特征在于，包括混合菌種，所述混合菌種包括 枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、產(chǎn)黃纖維單胞菌。
2.根據(jù)權利要求I所述的微生物制劑，其特征在于，還包括如下菌種中的至少一種 蠟狀芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的微生物制劑，其特征在于，還包括木屑。
4.一種如權利要求I或2所述的微生物制劑的制備方法，其特征在于，將所述混合菌種在培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后置于滅菌的木屑中，將固體培養(yǎng)基破碎后混勻；其中，所述混合菌種包括枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、產(chǎn)黃纖維單胞菌。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述培養(yǎng)基為營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基。
6.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述混合菌種培養(yǎng)溫度為28 35°C。
7.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述混合菌種培養(yǎng)時間為2(Γ30小時。
8.一種使用如權利要求I或2所述的微生物制劑處理廚余垃圾的方法，其特征在于，步驟包括 步驟1，將滅菌木屑裝入處理容器中，加水，使木屑含水量在60°/Γ70%之間； 步驟2，投入所述微生物制劑，活化； 步驟3，投入廚余垃圾，進行降解處理。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述菌種活化時間為I小時。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微生物混合菌種、微生物制劑、以及使用所述微生物混合菌種或制劑處理廚余垃圾的方法，從自然界土壤中篩選分離多種微生物，經(jīng)過純化、馴化、伍配等步驟，組成高效分解廚余垃圾廢棄物的微生物菌種。將廚余垃圾投入生化處理機、加入菌種并攪拌均勻后，廚余廢棄物源頭減量率達96%以上。
文檔編號C12R1/085GK102952759SQ20111024100
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權日2011年8月22日
發(fā)明者卞保華, 徐靜靜 申請人:上海恒曄生物科技有限公司