一种脱硫除氨微生物除臭剂及其制备方法 |
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| 申请号 | CN202110766124.0 | 申请日 | 2021-07-07 | 公开(公告)号 | CN113736686B | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 甘肃农业大学; | 发明人 | 姚拓; 李昌宁; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 微 生物 组合物，特别涉及一种具有除臭作用的微生物组合物。由Bacillus altitudinis(GAU‑00532)与枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis subsp.Stercoris(GAU‑00533)、Bacilluszhangzhouensis(GAU‑00534)组成，所述的三种杆菌均保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏地址是武汉市武汉大学，保藏编号分别为CCTCC NO:M 2021352、CCTCC NO:M 2021350和CCTCC NO:M2021351。本发明所述的 脱硫 除 氨 微生物除臭剂，成本低、用量少、除臭效率高，无化学添加剂和复杂的控制系统，除臭产物可直接利用，无需再次处理。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种脱硫除氨微生物除臭剂，其特征在于由Bacillus altitudinis GAU‑00532与枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis subsp.Stercoris GAU‑00533、Bacillus zhangzhouensis GAU‑00534组成，所述的三种杆菌均保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏地址是武汉市武汉大学，保藏编号分别为CCTCC NO:M 2021352、CCTCC NO:M 2021350和CCTCC NO:M |
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| 说明书全文 | 一种脱硫除氨微生物除臭剂及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及一种微生物组合物，特别涉及一种具有除臭作用的微生物组合物。 背景技术[0002] 随着人们生活水平的日益提升以及对肉食品需求量的不断扩增，促进了畜禽养殖业的快速发展，但是大多数养殖场尚无完善的粪尿处理设施，不仅造成周围环境恶臭难闻、污水流淌和蚊蝇滋生，还使土壤和水体的有机物及病原菌污染日趋严重。养猪场的臭气主要来自于猪体的气味、呼吸道排出的气体以及机体排泄的粪尿，而机体排泄的粪尿则是恶臭气体最主要的来源，畜禽粪尿中含有未消化的有机物质，如淀粉、脂肪、蛋白质、非淀粉碳水化合物等，这些有机质在厌氧或兼性厌氧条件下经过微生物的分解作用，会生成氨气，硫化物(硫化氢、甲基硫醇)等恶臭化合物。在多数情况下，随着机体排泄物存放时间的延长，恶臭难闻气体含量逐渐增加。高浓度的氨气通常会造成猪禽角膜炎、结膜炎、皮肤炎和大肠杆菌病等，而低浓度则会导致生长发育不良，性成熟推迟等，严重影响猪禽的生产性能；低浓度硫化氢会刺激鼻腔，引起鼻炎、肺水肿、体质变弱和免疫力下降，高浓度硫化氢会使猪表现出畏光流泪、丧失食欲和知觉，甚至中枢神经麻痹而死亡。因此，降低畜禽养殖中氨气和硫化氢等恶臭化合物含量，不仅有利于提高畜禽生产性能，同时有助于降低大气污染，也解决了恶臭化合物引发周边居民投诉和纠纷的一大难题，更是控制养殖场环境卫生和保障畜牧养殖业健康发展的重要措施。 [0003] 近年来，国内外研究表明，微生物除臭相比化学方法具有费用低廉、无化学添加剂和复杂的控制系统，除臭产物可直接利用，无需再次处理；相比物理法，微生物除臭无需稀释和掩蔽臭味，而是利用微生物的生理代谢作用使恶臭化合物分解或消除，具有除臭率高、无二次污染、使用安全、持续效果好和经济效益高等优点，同时，除臭后的畜禽粪便可作为有机肥不仅可改善土壤团粒结构、提高土壤有机质含量和改良盐碱地，亦可抑制作物病虫害，已成为当前畜禽养殖治理氨气、硫化氢等恶臭气体的一个重要途径。 [0004] 生物除臭已经得到广泛应用，主要方法有: [0005] 1、生物过滤法 [0006] 生物过滤法，目前较为成熟的处理臭气的生化法是生物过滤法，此法即将废气通入装有滤料附着微生物的反应器中，利用滤料上附着的微生物对硫化氢等挥发性臭气进行降解。臭气首先被滤料吸附，进而被附着在滤料上的微生物氧化分解，形成小分子物质，将臭味去除。 [0007] 由此可见，滤料的选择是至关重要的，优质的滤料必须具有较大的表面积以供微生物的生长，同时需要满足多种微生物的生长；具有较好的吸附性能，充分的吸收臭气物质。除此之外还需要有的大孔隙率和较好的吸水性。 [0008] 2、生物洗涤法 [0009] 生物洗涤法，生物洗涤法(也可称为生物吸收法)的主要原理是将臭气的主要成分转移至液相中，然后用活性污泥法处理这部分吸收了恶臭成分的废水、目前按气液接触方式生物洗涤法有以下两种:曝气式和洗涤式。曝气式生物洗涤法与活性污泥法类似，不同之处在于把曝气用的空气替换为污水处理站的恶臭气体，较为常用的设备是曝气罐，通过曝气罐，恶臭气体充分与活性污泥相接触，通过微生物的新城代谢将这恶臭气体去除。此法适用于处理硫化氢、低级醇等臭气物质。 [0010] 洗涤式脱臭法一般分为吸收塔和活性污泥塔两部分，吸收塔的主要功能是将臭气的主要成分转移至液相中，从而实现质量传递的过程，然后用活性污泥法通过微生物的新陈代谢处理这部分吸收了恶臭成分的废水。相比生物过滤法，生物洗涤法的液相不是静止的，是流动的。这样能够很好的控制反应条件，便于添加缓冲剂等。 [0011] 有研究报道，目前，国内外已研发的微生物除臭剂大多数是以真菌和细菌按一定比例形成的混合菌系，通常真菌在扩大培养阶段时孢子发生变异的可能性极大，并且真菌的个体大，会对细菌的生长会造成抑制现象，从而引起除臭产品性状发生变化，降低质量，影响除臭效果，甚至产生病原菌。而细菌具有不易发生变异，易培养，绝大多数腐生细菌无致病性，且对环境的适应能力强等优点，高效除臭细菌不仅可以使恶臭物质分解速率提高，同时也使难生化降解的物质得到有效的去除。 [0012] 此外，传统的筛选方法方向性不强，且因筛选方法的局限性和微生物的特异性等原因，致使除臭微生物易发生变异、环境适应能力差、易受其他杂菌干扰，同时筛选出的除臭微生物除臭效果不理想。本发明采用定向富集驯化的方法，具有筛选时方向性强，且筛选出的除臭微生物不易发生变异，抗干扰能力强，除臭效果明显等优点，有效解决了采用传统方法筛选时所面临的问题。 发明内容[0013] 为了能够能少量高效地去除恶臭气体，本发明提供了一种种脱硫除氨微生物除臭剂及其制备方法。所述技术方案如下： [0014] 一种脱硫除氨微生物除臭剂，其特征在于由Bacillus altitudinis(GAU‑00532)、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis subsp.Stercoris(GAU‑00533)与Bacilluszhangzhouensis(GAU‑00534)组成，所述的三种杆菌均保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏地址是武汉市武汉大学，保藏编号分别为CCTCC NO:M2021352、CCTCC NO:M 2021350和CCTCC NO:M 2021351。 [0015] 其中优选地，所述的脱硫除氨微生物除臭剂中，Bacillus altitudinis(GAU‑00532)与枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis subsp.Stercoris(GAU‑00533)和Bacilluszhangzhouensis(GAU‑00534)的比例为0.8～1.2∶1.6～2.5∶1.0～1.8。 [0016] 或者更优选地，所述的Bacillus altitudinis(GAU‑00532)、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis subsp.Stercoris(GAU‑00533)与Bacillus zhangzhouensis(GAU‑00534)分别用LB培养基在30℃下培养，然后将其混合。 [0017] 本发明提供的技术方案的有益效果是： [0018] 本发明所述的Bacillus altitudinis(GAU‑00532)、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilissubsp.Stercoris(GAU‑00533)与Bacilluszhangzhouensis(GAU‑00534)均为厚壁菌门(Firmicutes)细菌，具有较强的耐受高温，干旱和贫瘠营养等逆境环境的能力。混合后组成的脱硫除氨微生物除臭剂，较之化学除臭，具有费用低廉、无化学添加剂和复杂的控制系统，除臭产物可直接利用，无需再次处理的优点。 [0019] 较之物理法，由于本发明得到的复合微生物除臭剂无需稀释和掩蔽臭味，而是利用微生物的生理代谢作用使恶臭化合物分解或消除，具有除臭率高、无二次污染、使用安全、持续效果好和经济效益高等优点，同时，除臭后的畜禽粪便可作为有机肥不仅可改善土壤团粒结构、提高土壤有机质含量和改良盐碱地，亦可抑制作物病虫害。 [0020] 较之其他同类微生物除臭剂，本发明既可以脱除硫化氢，也可以脱除氨气。具有用量少、除臭效率高的优点。 具体实施方式[0022] 实施例一：菌种筛选 [0023] 本发明为获得高效脱硫除氨的细菌和避免其它杂菌干扰，以不同生境的猪粪堆肥以及猪粪尿为试验材料，在28～35℃，160～220r/min的条件下定向富集驯化脱硫除氨微生物。首先将采集样品置于一定浓度的氨气选择液体培养基和含有硫化钠的基础无机盐培养基中定向“富集驯化”脱硫除氨微生物，依次传代培养至第42代，将富集液稀释涂于Luria‑Bertani培养基(简称：LB培养基)，挑取单菌落，用平板划线法分离纯化，最终将各单菌株之间进行组合和脱硫除氨筛选，得到高效脱硫除氨菌株。 [0024] 实施例二：脱硫除氨微生物除臭剂的除臭性能测定 [0025] 将实施例1筛选出的Bacillus altitudinis(GAU‑00532)：枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis subsp.Stercoris(GAU‑00533)：Bacillus zhangzhouensis(GAU‑00534)按(0.8～1.2)∶(1.6～2.5)∶(1.0～1.8)的质量比混合。 [0026] 对该复合菌株体系测定表明，3株菌间均无拮抗反应，在培养12h后OD值为0.764，+ +增加范围为38.61‑51.96％；NH4‑(48h)吸收率为79.8％，NH4‑N(48h)吸收率增加范围为 2‑ 2‑ 16.79％‑20.18％；S 吸(48h)收率为60.5％，S 吸(48h)收率范围为29.09％‑68.18％(表 1)。 [0027] 表1：混合后的菌株体系与混合前各菌株的主要指标含量对比 [0028] [0029] [0030] 实施例三：脱硫除氨微生物除臭剂的制备与应用 [0031] (1)通过冻存管冷藏菌种→分别活化→一级扩大→二级扩大→摇床扩大→配制→检测→液体包装→微生物除臭剂；具体制备方法是： [0032] ①微生物的选择，该养猪场微生物除臭剂共有3株微生物，分属于分属于Bacillus altitudinis(GAU‑00532)，枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis subsp.Stercoris(GAU‑00533)，Bacillus zhangzhouensis(GAU‑00534)。 [0033] ②活化，将上述3株细菌冻存管种从‑80℃冰箱中取出立即放置在38℃～40℃水浴中快速复苏并适当摇动，直到内部结冰全部溶解为止，一般约需50秒～100秒。在无菌条件下，用浸过75％酒精的脱脂棉擦净冻存管，用移液器吸取50μL适宜的菌种，滴入固态LB培养基某一边缘附近，以“四区划线”法接种于培养基，将接种好的培养基置于30℃的培养箱中培养24～48h，以检验菌种之纯度及活化情形，使之具有良好的生长繁殖能力； [0034] ③一级扩大，选用Luria‑Bertani培养基(简称LB培养基)：胰蛋白胨(Tryptone)10g/L，酵母提取物(Yeast extract)5g/L，氯化钠(NaCl)10g/L，用5％NaOH调节该培养基的pH为7.2～7.4，琼脂15.0～20.0g，补蒸馏水至1.0L，于121℃下灭菌20min，取出后放成斜面，无菌下接种分别接种Bacillus altitudinis(GAU‑00532)，枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis subsp.Stercoris(GAU‑00533)，Bacilluszhangzhouensis(GAU‑00534)母种，放置在恒温细菌培养箱中，保持温度30℃，培养48～72h，菌苔生长丰满，即可取出用作二级菌种生产； [0035] ④二级、摇床扩大，选用LB培养基，无菌条件下分别接种3株一级菌种，培养温度，放置在摇床上振荡培养12～24h，在正常情况下，菌株生长良好，菌液黏稠，有少量泡沫； [0036] ⑤配制，微生物菌种组配Bacillus altitudinis(GAU‑00532)与枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis subsp.Stercoris(GAU‑00533)、Bacilluszhangzhouensis(GAU‑00534)为(0.8～1.2)∶(1.6～2.5)∶(1.0～1.8)的比例进行配制； [0037] ⑥检测，有效活菌数采用分光光度计比色法测定，当0.5≤OD≤1.0时，此时细菌生长繁殖能力处于旺盛时期； [0038] ⑦计量包装，误差500±0.05ml，采用不透明塑料瓶包装。 [0039] (2)经猪粪除臭试验，结果表明，在72h之后氨气和硫化氢的去除率分别为44％和24.9％(表2)。 [0040] 表2脱硫除氨生物除臭剂对H2S和NH3的处理效果 [0041] [0042] 注：CK指添加相同剂量的无菌培养基 |
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