專利名稱：一種促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐熟的活性添加劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體廢物處理，具體涉及一種促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐熟的酶液處理。
背景技術(shù)：
我國是農(nóng)業(yè)大國，每年產(chǎn)生的大量農(nóng)業(yè)廢物不僅影響環(huán)境，更是資源浪費。好氧堆肥是農(nóng)業(yè)廢物資源化和無害化處理的重要手段，由于農(nóng)業(yè)廢物，尤其是作物秸稈中富含難降解的木質(zhì)纖維素，使其存在堆肥化處理周期長、堆肥品質(zhì)低等問題。接種微生物菌體是目前常用的促進(jìn)堆肥進(jìn)程的方法，在ZL 03118137.6的發(fā)明專利“兩次接種微生物復(fù)合菌劑堆肥法”中，提出在高溫階段和二次發(fā)酵的降溫階段分別添加1#復(fù)合菌劑和2#復(fù)合菌劑，發(fā)揮它們的木質(zhì)纖維素降解能力，促進(jìn)堆肥的快速腐熟。但是，目前接種菌體的方法都是基于木質(zhì)纖維素降解主要發(fā)生在高溫階段和腐熟階段，因而分別由高溫放線菌、中溫真菌發(fā)揮作用。一般都認(rèn)為在堆肥一次發(fā)酵初期木質(zhì)纖維素不發(fā)生降解，在該階段采取方法促進(jìn)難降解有機(jī)物降解以加快堆肥進(jìn)程未見有報道。
由于植物組織的細(xì)胞壁主要由果膠、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素相互嵌合而成，果膠、半纖維素、纖維素的降解能顯著破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)細(xì)胞壁的滲透性，因此這些物質(zhì)在前期的有效降解能顯著提高后期微生物對木質(zhì)素、纖維素的攻擊。堆肥的一次發(fā)酵階段，由于含有大量易降解有機(jī)物，在該階段添加果膠、木質(zhì)纖維素降解菌不能明顯起到降解此類物質(zhì)的作用。因此如何在堆肥發(fā)酵的初期促使木質(zhì)纖維素類物質(zhì)降解，必然有助于加速堆肥的腐熟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的旨在促進(jìn)果膠、木質(zhì)纖維素等難降解有機(jī)物在一次發(fā)酵階段的初期降解，從而加快堆肥化進(jìn)程，提高堆肥成品質(zhì)量。
上述發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐熟的活性添加劑，是由芽孢桿菌、黑曲霉、木霉、青霉混合發(fā)酵制備的含有果膠酶、木質(zhì)纖維素酶、木聚糖酶和多酚氧化酶的發(fā)酵液即復(fù)合酶液；制備復(fù)合酶液的芽孢桿菌、黑曲霉、木霉、青霉的種子液以下列體積比混合發(fā)酵芽孢桿菌 15～20％黑曲霉 30～40％木霉 20～25％青霉 20～25％。
促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐熟的活性添加劑的應(yīng)用，將經(jīng)濾去菌體和固體基質(zhì)的發(fā)酵液，在堆制初期按堆肥原料重量的0.5～1％加入。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳述本發(fā)明。


圖1堆制過程中粗纖維降解率變化；圖2堆制過程中種子發(fā)芽率變化；活性添加劑的制備經(jīng)以下兩個步驟1、種子培養(yǎng)將純化培養(yǎng)的芽孢桿菌、黑曲霉、木霉、青霉分別從保藏的斜面培養(yǎng)基上接種至牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、查氏培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基和馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基，每個1L的發(fā)酵瓶中裝培養(yǎng)基200ml，培養(yǎng)溫度35～37℃，搖床轉(zhuǎn)速180～200rpm，培養(yǎng)24～36h。
2、發(fā)酵培養(yǎng)將上述種子培養(yǎng)液按下述比例混合后，以5～10％的接種量接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中。
種子培養(yǎng)液混合比例芽孢桿菌 15～20％黑曲霉 30～40％木霉 20～25％青霉 20～25％發(fā)酵培養(yǎng)基成分豆餅粉2～4％，稻草粉1～2％，麩皮0.75～1％，NH4NO30.5％，CaCl20.2％。發(fā)酵罐的培養(yǎng)條件為溫度35～37℃，攪拌速度450～550rpm，通氣量1.1～1.3vvm。培養(yǎng)3～5d后，發(fā)酵液經(jīng)四層紗布過濾除去菌體和固體基質(zhì)后即得到多酶體系的堆肥活性添加劑。
按上述方法發(fā)酵產(chǎn)生的活性添加劑具有較高的果膠酶活和木質(zhì)纖維素酶活，果膠酶活可達(dá)74～120U·ml-1，木聚糖酶活可達(dá)60～100U·ml-1，濾紙纖維素酶活可達(dá)32～45U·ml-1，多酚氧化酶活性可達(dá)1～3.5U·ml-1。農(nóng)業(yè)廢物經(jīng)粉碎調(diào)節(jié)C/N比后，以堆肥原料重量的0.5～1％加入活性添加劑，充分混勻后上堆。
農(nóng)業(yè)原料中果膠和木質(zhì)纖維素含量比較高，這些物質(zhì)雖然較難降解，但是由于它們具有一定的水漬性，尤其是原料經(jīng)破碎后，活性添加劑的加入能有效啟動堆肥初期階段果膠和木質(zhì)纖維素的降解，使植物組織細(xì)胞壁發(fā)生崩解，有助于后期木質(zhì)纖維素降解菌的進(jìn)一步作用，使粗纖維降解速度和降解率提高。有活性添加劑的堆體在堆肥初期及后期階段各種有機(jī)物降解率都有所提高。堆肥一次發(fā)酵處理果膠、半纖維素、纖維素、木質(zhì)素含量分別從3.61％、22.31％、31.02％、14.38％降至3.19％、20.24％、29.05％、14.13％，其降解率比對照組分別提高了4.99％、4.08％、3.16％、0.97％；堆肥二次發(fā)酵處理果膠、半纖維素、纖維素、木質(zhì)素含量分別為1.4％、7.25％、13.86％、13.03％，其降解率比對照組分別提高了12.19％、15.73％、12.02％、3.06％。同時，種子發(fā)芽率提前5天到達(dá)80％，堆肥腐熟進(jìn)程加快，堆肥成品品質(zhì)得到改善。
具體實施例方式1、種子培養(yǎng)將枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、黑曲霉(Aspergillus niger)、綠色木霉(Trichoderma viride)、簡青霉(Penicillium simplicissimum)分別從斜面培養(yǎng)基接種至牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、查氏培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基和馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基，1L三角瓶中裝培養(yǎng)基200ml，37℃、200rpm，培養(yǎng)30h。
2、發(fā)酵培養(yǎng)5L全自動發(fā)酵罐中裝發(fā)酵培養(yǎng)基4L，將種子培養(yǎng)液分別按18％、35％、22％、25％的比例混合，然后按8％將混合種子液接種至發(fā)酵罐，在37℃、500rpm、1.2vvm條件下培養(yǎng)4d。
3、得到的發(fā)酵液用四層紗布過濾去除菌體和固體基質(zhì)后即為活性添加劑。經(jīng)測定，該活性添加劑果膠酶活為78.4U·ml-1，木聚糖酶活為65.9U·ml-1，濾紙纖維素酶活為42.3U·ml-1，多酚氧化酶活性為2.4U·ml-1。
4、采集長沙郊區(qū)農(nóng)業(yè)廢物，包括各類菜葉、秸稈等，經(jīng)粉碎后用麩皮調(diào)節(jié)C/N為25，含水率為55％，有機(jī)質(zhì)為70％，同時按專利申請?zhí)枮?3118137.6的發(fā)明專利“兩次接種微生物復(fù)合菌劑堆肥法”添加復(fù)合菌劑A(銅綠假單孢菌Psedomanas aeruginosa25％，枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis 20％，米曲霉Aspergillus oryzae 25％，解脂假絲酵母Candida lipolytica 20％，褐球固氮菌Azotobacter chroococcum 10％)，將活性添加劑以1％的重量比加入原料，混合均勻后上倉式堆肥裝置，裝置的有效容積為0.8m3。待堆肥物料的溫度升至55～60℃后添加復(fù)合菌劑B(康寧木霉Trichoderma koningii 35％，糞肥纖維單胞菌Cellulomonas fimi 30％，黃孢原毛平革菌Phanerochete chrysosporium 35％)。對照處理的原料來源和預(yù)處理相同，不加活性添加劑，其他堆制方法相同。
堆肥過程中檢測粗纖維含量，并用堆肥浸提液檢測種子發(fā)芽指數(shù)，兩種不同堆肥過程的反應(yīng)效果見圖1和圖2所示。
通過比較可發(fā)現(xiàn)堆肥系統(tǒng)中加入活性添加劑，可加快粗纖維的降解，其降解率提高了11.34％。另外，活性添加劑可以提高種子發(fā)芽指數(shù)，并使其提前5天達(dá)到80％，認(rèn)為活性添加劑能加快堆肥腐熟，提高堆肥效率和成品品質(zhì)。該活性添加劑制取及應(yīng)用方法簡單，同時與其他微生物接種的堆肥工藝相結(jié)合，有更好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐熟的活性添加劑，其特征在于該活性添加劑是由芽孢桿菌、黑曲霉、木霉、青霉混合發(fā)酵制備的含有果膠酶、木質(zhì)纖維素酶、木聚糖酶和多酚氧化酶的發(fā)酵液即復(fù)合酶液。
2.如權(quán)利要求1所述的一種促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐熟的活性添加劑，其特征在于制備復(fù)合酶液的芽孢桿菌、黑曲霉、木霉、青霉的種子液以下列體積比混合發(fā)酵芽孢桿菌15～20％黑曲霉 30～40％木霉20～25％青霉20～25％。
3.一種如權(quán)利要求1所述的促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐熟的活性添加劑的應(yīng)用，其特征在經(jīng)濾去菌體和固體基質(zhì)的發(fā)酵液，在堆制初期按堆肥原料重量的0.5～1％加入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)廢物堆肥的酶液處理。本發(fā)明促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢物堆肥快速腐熟的活性添加劑為由芽孢桿菌、黑曲霉、木霉、青霉按比例混合發(fā)酵產(chǎn)生的發(fā)酶液的復(fù)合酶液，液態(tài)發(fā)酵液經(jīng)過濾后，在農(nóng)業(yè)廢物堆肥開始時，按堆肥原料重量的0.5～1％直接投加。這種活性添加劑含大量果膠酶、木質(zhì)纖維素酶，能在一次發(fā)酵階段促進(jìn)果膠、半纖維素、纖維素等的降解，破壞植物細(xì)胞壁組織，使微生物在高溫階段和腐熟階段更易攻擊纖維素和木質(zhì)素，達(dá)到加快堆肥腐熟進(jìn)程，改善堆肥品質(zhì)的效果。
文檔編號C05F11/08GK1724485SQ20051003170
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月15日
發(fā)明者郁紅艷, 曾光明, 黃國和, 黃紅麗 申請人:湖南大學(xué)