申请日2011.12.26
公开(公告)日2013.06.26
IPC分类号C05F11/08
摘要
本发明涉及一种剩余污泥资源化生产多粘类芽孢杆菌微生物肥料的方法，属于微生物肥料和污泥资源化技术领域。该方法主要是以污水处理过程中产生的剩余污泥为主要培养基原料，采用液态发酵的方法生产多粘类芽孢杆菌微生物肥料。生产工艺包括：(1)剩余污泥微波加热预处理，制备发酵培养基;(2)多粘类芽孢杆菌液体种子制备;(3)向装有剩余污泥发酵培养基的发酵罐中接种液体种子，通无菌空气培养得到液态发酵产物;(4)发酵液与高质量有机肥载体混合，获得微生物肥料。该工艺生产的多粘类芽孢杆菌微生物肥料，具有生产成本低、环境友好的特点，产品能明显改善土壤环境质量、提高作物产量和品质，而且能够防治多种植物病害。同时为污水处理过程中产生的大量剩余污泥找到有效的资源化利用方法，减少污染物排放。
权利要求书
1.一种利用剩余污泥生产多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)微生物肥料的方法， 其特征在于，该方法是以污水处理过程中产生的剩余污泥为主要培养基原料发酵生产多 粘类芽孢杆菌微生物肥料，包括如下步骤：
(1)剩余污泥预处理：选取重金属含量不超过农用标准的生活污水处理厂的剩余活性 污泥，或食品和发酵行业废水处理的剩余活性污泥为原料，将二沉池未经脱水处理 的污泥与脱水污泥混合，调节至污泥浓度为20g/L～60g/L;或用食品与发酵行 业的高浓度有机废水与脱水污泥混合，配制成污泥浓度为20g/L～60g/L;将搅 拌均匀的污泥悬浊液输送到微波反应器中，微波加热至90℃～120℃，反应时间2-20 分钟，停止加热后，自然冷却至室温，即得到剩余污泥培养基;
(2)液体种子制备：将斜面保藏的多粘类芽孢杆菌，接种到马铃薯液体培养基中，28 ℃～37℃，120～200转/分振荡培养24～48小时，得到液体种子;
(3)液态发酵：向装有预处理好的剩余污泥培养基发酵罐中接种体积比为2%～15% 的液体种子，于25℃～35℃，通无菌空气培养12～48小时;培养好的发酵液经平 板细菌计数，活菌数达到2×109CFU/毫升以上;
(4)微生物肥料制备：以腐熟好的高质量有机肥为载体，按照发酵液∶有机肥为1∶5～ 20的重量比，将发酵液添加到有机肥中，充分混合均匀，通风干燥至含水量30%以 下，得到固态微生物肥料，包装，存放在阴凉干燥处;或者将发酵液直接用作液态 微生物肥料，灌装，2℃～6℃保存。
2.权利要求1中所述的多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)，其特征在于，该菌株于 2008年2月26日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为： CGMCC No.2377。
说明书
剩余污泥资源化生产多粘类芽孢杆菌微生物肥料
技术领域：
本发明属于微生物肥料和污泥资源化技术领域。
背景技术：
在污水处理过程中，活性污泥法是应用最为广泛的技术之一，这一方法因其效率高、 成本低、占地少的优点在水处理中发挥着非常重要的作用，但这一方法处理污水的过程中 会产生大量的剩余污泥，通常占污水总量的0.5%～1.0%。在一个普通的二级污水处理厂中， 污泥处理所需投资约占总投资的30%～40%，运行费用约占总运行费用的20%～50%。污 泥消化后经脱水再进行填埋是国内大型污水处理厂中常用的处置方法。填埋处置较经济， 但这种处置方式需要占用大量的土地、浪费污泥中可回收利用的资源，同时增加对地下水 造成污染的潜在危险。我国城市生活污水每年的排放量两百多亿吨，污水处理厂的污泥产 生量上亿吨，处理费用很高。
活性污泥中含有大量降解BOD物质的微生物菌体，有机质含量高，因此，剩余活性污 泥的资源化利用技术的研究已成为当今世界各国十分关注的热点。如：中国专利(申请号： 200310116142.6)公开了一种利用污水厂剩余污泥厌氧发酵制氢的方法与装置，该方法能利 用或消耗掉部分活性污泥。中国专利(申请号：03113270.7)公开了一种利用活性污泥制备 活性污泥碳的方法，该方法由烘干的活性污泥在200～700℃高温处理0.5～2小时制得的活 性污泥炭，具有较好的活性炭性能。中国专利(申请号：200610112790.8)公开了一种利用 超声波处理城镇污水污泥的减量化方法，并将微生物细胞破碎后进入液体中的有机质通过 厌氧消化产沼气，再通过好氧消化使容易生物降解的有机质分解，最后通过膜分离回收腐 殖酸。中国专利(申请号：200810034635.8)公开了一种微波催化水解污泥的方法，该方法 需要加入有机碳化物和热载体，在微波频率为915MHz，温度100-150℃条件下，微波催化 水解污泥，达到无害化处理，获得有机肥、人造板等的原料。
多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)在自然界中分布广泛，是一种重要的生防菌， 对多种植物真菌、细菌病害均有较好的防治作用。王智文等报道了一株多粘类芽孢杆菌 Cp-S316菌株对动植物真菌、细菌病原物具有广谱抗性，利用大孔吸附树脂对多粘类孢杆菌 Cp-S316产生的抗真菌活性物质的吸附、解吸性能，筛选出其最佳解吸剂，该活性物质对热、 紫外线稳定，对胰蛋白酶、蛋白酶K有一定的耐受性，对氯仿部分敏感，对酸稳定，对碱敏 感(王智文，袁士涛，何亮等，多粘类芽孢杆菌Cp-S316抗真菌活性物质的提取及其部分性 质研究，农业环境科学学报，2007，26(4)：1464-1468)。中国专利(申请号：02151019.9) 中报导培养的Paenibacillus polymyxa HY96-2及其发酵上清液可以用来防止植物细菌性青枯 病，而且还可用来防治植物苗期立枯病，猝倒病，以及黄瓜枯萎病，番茄枯萎病，茄子枯 萎病，大豆根腐病，并且对植物具有十分明显的促进生长作用。中国专利(申请号： 02133713.6)中公开了Paenibacillus polymyxa可以作为微生物肥料菌剂中的一种成分分解秸 秆，有效解决农业生产中一方面农业垃圾过多，污染水体和环境，处理困难，另一方面化 肥，农药使用过多，土壤恶化的矛盾。中国专利(申请号：200510038754.7)中公开了 Paenibacillus polymyxa Jaas cd可以在较低的浓度下进入植物体内，并能在植物体内定植，繁 殖和传导;对植物同时具有促进生长，提高产量，防病抗病的作用，特别是对土传维管束 病害具有良好的防治效果。
多粘类芽孢杆菌的生产方法有多种，如：中国专利(申请号：200610031485.6)中公开 了一种多粘类芽孢杆菌的生产方法，其培养基为豆渣。中国专利(申请号：02133713.6)中 使用肉汤培养基作为多粘类芽孢杆菌发酵培养基。中国专利(申请号：201010173313.9)中 使用甘薯淀粉生产过程中产生的废水为主要营养原料配制培养基，可以大规模培养多粘类 芽孢杆菌。以剩余污泥为主要培养基原料生产多粘类芽孢杆菌微生物肥料的方法未见文献 报道。
发明内容：
本发明的目的是提供一种能够资源化利用污水处理过程中产生的剩余活性污泥来生产 多粘类芽孢杆菌微生物肥料的方法。
本发明所使用的菌株是一株高效促进植物生长、拮抗植物病原菌的多粘类芽孢杆菌 (Paenibacillus polymyxa)EBL-06菌株，该菌株于2008年2月26日保藏在中国微生物菌 种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No.2377，保藏单位地址：北京 市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101。
本发明所述的多粘类芽孢杆菌微生物肥料的生产方法如下：
1、剩余污泥预处理：选取重金属含量不超过农用标准的生活污水处理厂的剩余活性污 泥，或食品和发酵行业废水处理的剩余活性污泥为原料，将二沉池未经脱水处理的 污泥与脱水污泥混合，调节至污泥浓度为20g/L～60g/L;或用食品与发酵行业 的高浓度有机废水与脱水污泥混合，配制成污泥浓度为20g/L～60g/L;将搅拌 均匀的污泥悬浊液输送到微波反应器中，微波加热至90℃～120℃，反应时间2-20 分钟，停止加热后，自然冷却至室温，即得到剩余污泥培养基。
2、液体种子制备：将斜面保藏的多粘类芽孢杆菌，接种到马铃薯液体培养基中，28℃～ 37℃，120～200转/分振荡培养24～48小时，得到液体种子。
3、液态发酵：向装有预处理好的剩余污泥培养基发酵罐中接种体积比为2%～15%的 液体种子，于25℃～35℃，通无菌空气培养12～48小时;培养好的发酵液经平板 细菌计数，活菌数达到2×109CFU/毫升以上。
4、微生物肥料制备：以腐熟好的高质量有机肥为载体，按照发酵液∶有机肥为1∶5～ 20的重量比，将发酵液添加到有机肥中，充分混合均匀，通风干燥至含水量30%以 下，得到固态微生物肥料，包装，存放在阴凉干燥处;或者将发酵液直接用作液态 微生物肥料，灌装，2℃～6℃保存。
具体实施方式：
发明技术方案生产的多粘类芽孢杆菌微生物菌剂能够促进作物对养分的吸收和利用， 减少化肥的使用量，能有效防治多种真菌类植物病害，减少农药的使用量，从而提高农产 品的品质，改善农田环境质量;而且生产成本低，有效地利用了废水，减少污染物排放。
具体实施方式如下：
实施例1：生活污水处理产生的剩余污泥生产多粘类芽孢杆菌微生物肥料
1、剩余污泥预处理：选取重金属含量不超过农用标准的生活污水处理厂的剩余活性污 泥为原料，将二沉池未经脱水处理的污泥与脱水污泥混合，调节至污泥浓度为50 g/L;将搅拌均匀的污泥悬浊液输送到微波反应器中，微波加热至100℃，反应15 分钟，停止加热后，自然冷却至室温，即得到剩余污泥培养基。
2、液体种子制备：向装有马铃薯液体培养基的三角瓶中接种斜面保藏的多粘类芽孢杆 菌，于33℃，150转/分振荡培养24小时，得到液体种子。
3、液态发酵：向装有预处理好的剩余污泥培养基发酵罐中接种体积比为15%的液体种 子，于33℃，通无菌空气培养20小时;培养好的发酵液经平板细菌计数，活菌数 达到2×109CFU/毫升以上。
4、微生物肥料制备：以腐熟好的高质量有机肥为载体，按照发酵液∶有机肥为1∶10 的重量比，将发酵液添加到有机肥中，充分混合均匀，通风干燥至含水量30%以下， 得到固态微生物肥料，包装，存放在阴凉干燥处;或者将发酵液直接用作液态微生 物肥料，灌装，2-6℃保存。
实施例2：酿酒厂废水处理产生的剩余污泥生产多粘类芽孢杆菌微生物肥料
1、剩余污泥预处理：选取重金属含量不超过农用标准的酿酒厂废水处理产生的剩余活 性污泥为原料，将剩余污泥与酿酒废水混合，调节至污泥浓度为35g/L;将搅拌均 匀的污泥悬浊液输送到微波反应器中，微波加热至100℃，反应10分钟，停止加热 后，自然冷却至室温，即得到剩余污泥培养基。
2、液体种子制备：向装有马铃薯液体培养基的三角瓶中接种斜面保藏的多粘类芽孢杆 菌，于32℃，150转/分振荡培养30小时，得到液体种子。
3、液态发酵：向装有预处理好的剩余污泥培养基发酵罐中接种体积比为5%的液体种 子，于32℃，通无菌空气培养18小时;培养好的发酵液经平板细菌计数，活菌数 达到2×109CFU/毫升以上。
4、微生物肥料制备：以腐熟好的高质量有机肥为载体，按照发酵液∶有机肥为1∶15 的重量比，将发酵液添加到有机肥中，充分混合均匀，通风干燥至含水量30%以下， 得到固态微生物肥料，包装，存放在阴凉干燥处;或者将发酵液直接用作液态微生 物肥料，灌装，2-6℃保存。
实施例3：多粘类芽孢杆菌微生物肥料应用于油菜生产
采用蔬菜大棚小区实验，设置8个条件完全相同的实验小区，每个小区60m2，2个小 区为1组平行试验，共分成4组，种植油菜，在油菜幼苗期，第1组2个小区不施肥作对 照;第2组2个小区按照200公斤/亩的用量在油菜完全发芽后和3周后各追施多粘类芽孢 杆菌微生物肥料一次;第3组2个小区按照15公斤/亩的施肥量在油菜完全发芽后和3周后 各施用尿素一次;第4组2个按照15公斤/亩的施肥量在油菜完全发芽后和3周后各施用尿 素一次，并在每次施用尿素后1天按照200公斤/亩的施肥量追施微生物肥料一次，各小区 相同的灌溉和管理方式。油菜生长5周后调查产量和品质。单独施用微生物肥料和单独施 用尿素的油菜产量基本一致，都比不施肥的对照小区增产50%左右;两种肥料都施用的比 对照小区增产80%左右;油菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量以不施肥和单独施用微生物菌剂的 最低，还不到国家标准限量值的1/3，施用尿素后又施用微生物菌剂的也不到国家标准限量 的1/2，而单独施用尿素的油菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量都超标严重。表明该微生物菌剂既 有良好的增产效果，又可以明显提高油菜的品质。