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CN113151248B - 易腐垃圾快速降解方法及其应用 - Google Patents

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CN113151248B CN202110356655.2A CN202110356655A CN113151248B CN 113151248 B CN113151248 B CN 113151248B CN 202110356655 A CN202110356655 A CN 202110356655A CN 113151248 B CN113151248 B CN 113151248B
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Hangzhou Nanda Environmental Protection Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及易腐垃圾处理技术领域，特别是关于易腐垃圾快速降解方法及其应用。首先提供一种内部设有搅拌杆的降解仓，所述搅拌杆可由设置于降解仓外部的搅拌电机驱动，所述降解仓顶部设有可投放易腐垃圾的投料口，所述降解仓底部设有可排出易腐垃圾降解产物的排料口；将易腐垃圾快速降解菌剂可拆卸地固定到所述搅拌杆上；易腐垃圾挑拣出不可降解物质后粉碎至过10目筛，置于降解仓中，开启搅拌电机驱动搅拌杆以30～120r/min转动，有氧降解24～36h；降解结束后经由排料口排出降解产物，渣液分离后另行处理。所述方法可在短时间内完成对易腐垃圾的较大量的降解处理，将其降解为水和二氧化碳，且在降解过程中无明显异味产生。

Description

易腐垃圾快速降解方法及其应用
技术领域
本发明涉及易腐垃圾处理技术领域，特别是关于易腐垃圾快速降解方法及其应用。
背景技术
易腐垃圾含水量高、发热量低，如与其它如工业垃圾、煎煮垃圾等共同进行焚烧则无法满足垃圾焚烧发电的发热量要求，而且高有机质含量的易腐垃圾焚烧时还会产生二噁英等毒害物质危害人们的身体健康。易腐垃圾的成分主要包括糖分、蛋白质、淀粉、脂肪、纤维素质和微量元素等，具有有机质含量高、营养丰富、易腐烂变质的特质，卫生填埋同样易引起恶臭、产生大量渗滤液和沼气等污染，严重危害地表水、地下水、土壤和空气。
现有技术有申请公布号CN107988099A的中国发明专利，公开了一种有机垃圾快速降解减量化的微生物菌剂及其应用，菌剂由保藏号为CGMCC No.14152的枯草芽孢杆菌、保藏号CGMCC No.14053的解淀粉芽孢杆菌、保藏号为CICC No.10210的枯草芽孢杆菌和保藏号为CICC No.10829的纤维素降解菌混合制成。将微生物菌剂与载体稻糠混合，微生物菌剂附着在载体稻糠上，有机垃圾筛分后经压滤处理，然后即可将附着微生物菌剂的载体稻糠投入有机垃圾中进行降解。然而该技术方案的有机垃圾降解前需进行压滤，控制水分在25～35％，渗滤液需另行处理，降解后的废液亦需另行处理后才能排放。
另有现有技术有授权公告号CN105665417B的中国发明专利，公开了一种餐厨垃圾高效降解复合微生物菌剂及其制备方法和应用，所述复合微生物菌剂由复合菌体和载体组成，复合菌体由东方伊萨酵母菌、枯草芽孢杆菌、异常威克汉姆酵母菌、黒木霉及放线菌混合组成，载体由豆粕、麸皮、稻壳粉、刨花组成。该发明的复合菌在发酵设备中与餐厨有机垃圾充分混合，在常温好氧条件下，不同菌种协同作用，提高餐厨有机垃圾的降解率、缩短发酵时间，同时除臭效果显著。然而该技术方案对餐橱垃圾的降解减量率较低，而且其载体无法重复应用。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种易腐垃圾快速降解菌剂可重复利用载体，所述载体对微生物具有较高的吸附率，降解易腐垃圾后易于分离提取，再生后可重复吸附微生物以制备降解菌剂，降低了菌剂的制备成本，解决了传统微生物载体不易分离、不可重复利用的问题。
本发明还提供一种易腐垃圾快速降解方法，所述方法可在短时间内完成对易腐垃圾的较大量的降解处理，将其降解为水和二氧化碳，且在降解过程中无明显异味产生。
(二)技术方案
为解决上述技术问题或未实现上述技术目的，本发明提供如下技术方案。
一种易腐垃圾快速降解菌剂可重复利用载体的制备方法，包括：
1)玄武岩纤维浸泡在丙酮溶液中超声清洗至少4h，以去离子水冲洗2～4次后置于盐酸溶液中，35℃下浸泡至少30min，取出冲洗至中性后干燥，剪切成10～15cm长度，取10～15g玄武岩纤维，一端扎紧成伞状；
2)配制1～2g/L的多巴胺溶液，然后加入30～50mg/L胡杨白炭黑，超声搅拌至少1h得多巴胺悬浮液；将pH7.2的Tris缓冲溶液加入至多巴胺悬浮液，并调节pH至7.8～8.0，搅拌至少30min得混合液；
3)将步骤1)所得伞状的玄武岩纤维簇浸泡于步骤2)所得混合液中，继续搅拌反应至少4h，取出后以去离子水清洗至洗液呈中性，烘干即得。
前述制备方法包括下述限定：
步骤1)的玄武岩纤维直径12～15μm；和/或
步骤1)的丙酮溶液的质量分数是5～20％；和/或
步骤1)的超声清洗的超声频率是25～40KHz，超声密度是0.3～0.6W/cm2；和/或
步骤1)的盐酸溶液的摩尔浓度是0.5～1.0mol/L；和/或
步骤1)的干燥是在40～60℃温度下干燥至少1h；和/或
步骤2)的胡杨白炭黑具体经由下述方法制备得到：胡杨树枝和/或树叶焚烧后的灰烬在550～600℃加热2h，然后按照胡杨灰与氢氧化钠的质量比1.3～1.5:1分散于氢氧化钠溶液中，在45～60℃温度下，加盖120～600r/min搅拌反应至少2h，过滤后取残余物以蒸馏水洗涤，沉降后取上清液，酸碱调整至中性，以1500目筛过滤，去离子水洗涤，40～60℃干燥48h即得；和/或
步骤2)的超声搅拌是在频率25～40KHz、密度0.3～0.6W/cm2；件下以120～600r/min转速搅拌；和/或
步骤2)的Tris缓冲溶液的添加量是多巴胺悬浮液体积的10～30％；和/或
步骤2)中以0.5mol/L盐酸溶液和/或0.5mol/L氢氧化钠溶液调整pH；和/或
步骤2)的搅拌速率是120～600r/min；和/或
步骤3)的玄武岩纤维簇以50～150g/L的量浸泡入悬浮液中；和/或
步骤3)的烘干是在45～60℃温度下烘干至恒重。
本发明方法中，首先以丙酮浸泡玄武岩纤维可除去纤维表面的浆料，然后以温热酸液浸泡玄武岩纤维可以酸蚀刻法对纤维进行表面处理，增加表面粗糙度，最后以多巴胺和胡杨白炭黑进行深度改性，改性后的玄武岩纤维表面接枝聚多巴胺的大量酚羟基和亚氨基，胡杨白炭黑亦可在纤维表面接枝，在纤维表面形成颗粒状或块状沉积，进一步提升玄武岩纤维表面的粗糙度，玄武岩表面极性基团的增多及粗糙度的增加利于微生物的附着，而且验证发现，相比于其他植物源白炭黑，选用胡杨白炭黑能更大程度地提升载体对微生物的吸附作用，利于其富集，因此以本申请技术方案制备得到的玄武岩纤维载体具有较为优异的微生物吸附率，能较大程度地富集微生物，提高单位菌剂中微生物的含量，利于对易腐垃圾的快速降解。
本发明还提供经由前述所述方法制备得到的易腐垃圾快速降解菌剂可重复利用载体。
本发明还提供基于前述所述载体的易腐垃圾快速降解菌剂，所述快速降解菌剂包括：
前述所述易腐垃圾快速降解菌剂可重复利用载体，以及
固定在所述载体中的由解淀粉芽孢杆菌、产氮假单胞菌、浅黄色假单胞菌、布氏假单胞菌、皱纹假单胞菌、酵母菌及放线菌组成的复合菌剂。
本发明还提供前述所述易腐垃圾快速降解菌剂的制备方法，具体包括：复配总菌种含量1～2×1010cfu/mL的复合菌液；将100～150g/L伞状玄武岩纤维载体浸没入菌液中，充分混合后静置24～36h，取出后40℃以下干燥30min即得。
所述复合菌液中，各菌种间的含量差异不超过50％。
针对易腐垃圾高有机质含量的特点，本申请发明人优化配置了由解淀粉芽孢杆菌、产氮假单胞菌、浅黄色假单胞菌、布氏假单胞菌、皱纹假单胞菌、酵母菌及放线菌组成的复合菌剂，通过将复合菌剂固载到前述载体中制得快速降解菌剂，将快速降解菌剂应用于对易腐垃圾的降解中，可在24～36h内通过微生物产生的高效微生物酶将90％以上的易腐垃圾完全降解为液体和二氧化碳，液体经厌氧处理达标后排入市政污水管网，剩余易腐垃圾可制得生物肥循环利用，具有降解速度快、单位能耗少、处理效率高、处理成本低等优点，从根本上解决了易腐垃圾处理的难题。
本发明还提供一种易腐垃圾快速降解方法，包括：
1)提供一种内部设有搅拌杆的降解仓，所述搅拌杆可由设置于降解仓外部的搅拌电机驱动，所述降解仓顶部设有可投放易腐垃圾的投料口，所述降解仓底部设有可排出易腐垃圾降解产物的排料口；
2)将前述制备得到的易腐垃圾快速降解菌剂可拆卸地固定到所述搅拌杆上；
3)易腐垃圾挑拣出不可降解物质后粉碎至过10目筛，置于降解仓中，开启搅拌电机驱动搅拌杆以30～120r/min转动，有氧降解24～36h；降解结束后经由排料口排出降解产物，渣液分离后另行处理。
前述降解方法包括下述限定：
步骤2)中，易腐垃圾快速降解菌剂按照1～2kg/t/12h的量设置并更换；和/或
步骤3)中，有氧降解温度是15～40℃，相对湿度是80～90％；和/或
步骤3)中，有氧降解时按照8～10次/h通风换气；和/或
步骤3)中，渣液分离后取液体经厌氧处理达标后排入市政污水管网，易腐垃圾渣体制备生物肥循环利用。
通过优化复配复合菌剂并将其固载到改性玄武岩纤维载体中得到快速降解菌剂，可对易腐垃圾进行快速的降解，在24～36h内即可实现易腐垃圾90％以上的减量率，将其降解为水和二氧化碳，而且降解过程中无明显异味产生，对操作人员和环境友好；快速降解菌剂以玄武岩纤维的形式固定于降解仓的搅拌杆上，随着对易腐垃圾的搅拌混合，载体中的微生物分散至易腐垃圾中，产生高效微生物酶对其进行降解，每12h可对快速降解菌剂进行更换，降解菌剂易于更换，换下的玄武岩纤维载体经冲洗后可重复应用于对微生物的吸附以重新制备快速降解菌剂，其第三次利用时依然具有不低于70％的吸附率，大大降低了降解菌剂的制备成本。
本发明还提供前述所述降解方法在快速降解易腐垃圾的应用。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。
本发明涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
1)对玄武岩纤维改性后其表面接枝大量酚羟基和亚氨基，胡杨白炭黑亦可在纤维表面接枝，在纤维表面形成颗粒状或块状沉积，进一步提升玄武岩纤维表面的粗糙度，玄武岩表面极性基团的增多及粗糙度的增加利于微生物的附着；
2)相比于其他植物源白炭黑，选用胡杨白炭黑能更大程度地提升载体对微生物的吸附作用，利于其富集，因此以本申请技术方案制备得到的玄武岩纤维载体具有较为优异的微生物吸附率，能较大程度地富集微生物，提高单位菌剂中微生物的含量，利于对易腐垃圾的快速降解；
3)快速降解菌剂以玄武岩纤维的形式固定于搅拌杆上，每12h可对快速降解菌剂进行更换，换下的玄武岩纤维载体经冲洗后可重复应用于对微生物的吸附以重新制备快速降解菌剂，其第三次利用时依然具有不低于70％的吸附率，大大降低了降解菌剂的制备成本；
4)优化配置了复合菌剂，并将其固载到载体中制得快速降解菌剂，利用所述快速降解菌剂可在24～36h内将90％以上的易腐垃圾完全降解为水和二氧化碳，而且降解过程中无明显异味产生，具有降解速度快、单位能耗少、处理效率高、处理成本低等优点，从根本上解决了易腐垃圾处理的难题。
本发明为实现上述目的而采用了上述技术方案，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
为让本发明的上述和/或其他目的、特征、优点与实例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1为本发明的可重复利用载体制备流程示意图；
图2为本发明的降解设备示意图；
图3为本发明各实施例对易腐垃圾降解的减量率示意图。
附图标记说明：1、降解仓；2、搅拌杆；3、投料口；4、搅拌电机；5、排料口；6、易腐垃圾快速降解菌剂。
具体实施方式
本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当替换和/或改动工艺参数实现，然而特别需要指出的是，所有类似的替换和/或改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品和制备方法已经通过较佳实例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品和制备方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语，具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本发明使用本文中所描述的方法和材料；但本领域中已知的其他合适的方法和材料也可以被使用。本文中所描述的材料、方法和实例仅是说明性的，并不是用来作为限制。所有出版物、专利申请案、专利案、临时申请案、数据库条目及本文中提及的其它参考文献等，其整体被并入本文中作为参考。若有冲突，以本说明书包括定义为准。
除非具体说明，本文所描述的材料、方法和实例仅是示例性的，而非限制性的。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本发明的实施或测试，但本文仍描述了合适的方法和材料。
本申请所述原材料来自于市购，包括但不限于：
解淀粉芽孢杆菌、产氮假单胞菌、浅黄色假单胞菌、布氏假单胞菌、皱纹假单胞菌及酵母菌均购自北京北纳创联生物技术研究院；
放线菌购自武汉市合中生化制造有限公司。
以下详细描述本发明。
实施例1：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，如图1所示，其制备步骤具体包括：
1)玄武岩纤维(直径12μm)浸泡在5％丙酮溶液中，在频率25KHz、密度0.3W/cm2条件下超声清洗6h，以去离子水冲洗2次后置于0.5mol/L盐酸溶液中，35℃下浸泡60min，取出冲洗至中性，40℃温度下干燥h，剪切成10cm长度，取15g玄武岩纤维，一端扎紧成伞状；
2)胡杨树枝焚烧后的灰烬在550℃加热2h，然后按照胡杨灰与氢氧化钠的质量比1.3:1分散于0.2molL氢氧化钠溶液中，在45℃温度下，加盖120r/min搅拌反应6h，过滤后取残余物以蒸馏水洗涤，沉降后取上清液，酸碱调整至中性，以1500目筛过滤，去离子水洗涤2次，40℃干燥48h得胡杨白炭黑；
3)配制1g/L的多巴胺溶液，然后加入30mg/L步骤2)所得白炭黑，120r/min搅拌3h，并辅以频率25KHz、密度0.3W/cm2的超声，得到多巴胺悬浮液；将多巴胺悬浮液体积10％的pH7.2的Tris缓冲溶液加入至多巴胺悬浮液，以0.5mol/L盐酸溶液和/或0.5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至7.8，120r/min搅拌60min得混合液；
4)将步骤1)所得伞状的玄武岩纤维簇以50g/L的量浸泡于步骤3)所得混合液中，120r/min继续搅拌反应6h，取出后以去离子水清洗至洗液呈中性，45℃温度下烘干至恒重即得。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其包括本实施例前述可重复利用载体以及固定在所述载体中的由解淀粉芽孢杆菌、产氮假单胞菌、浅黄色假单胞菌、布氏假单胞菌、皱纹假单胞菌、酵母菌及放线菌组成的复合菌剂；其制备步骤具体包括：
复配由2×109cfu/mL解淀粉芽孢杆菌、2×109cfu/mL产氮假单胞菌、2×109cfu/mL浅黄色假单胞菌、2×109cfu/mL布氏假单胞菌、2×109cfu/mL皱纹假单胞菌、2.5×109cfu/mL酵母菌及2.5×109cfu/mL放线菌组成的复合菌液；将100g/L可重复利用载体浸没入菌液中，充分混合后静置24h，取出后35℃干燥30min即得。
实施例2：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：
1)玄武岩纤维(直径15μm)浸泡在20％丙酮溶液中，在频率40KHz、密度0.6W/cm2条件下超声清洗4h，以去离子水冲洗4次后置于1.0mol/L盐酸溶液中，35℃下浸泡30min，取出冲洗至中性，60℃温度下干燥1h，剪切成15cm长度，取10g玄武岩纤维，一端扎紧成伞状；
2)胡杨树叶焚烧后的灰烬在600℃加热2h，然后按照胡杨灰与氢氧化钠的质量比1.5:1分散于0.1mol/L氢氧化钠溶液中，在60℃温度下，加盖600r/min搅拌反应2h，过滤后取残余物以蒸馏水洗涤，沉降后取上清液，酸碱调整至中性，以1500目筛过滤，去离子水洗涤，60℃干燥48h得胡杨白炭黑；
3)配制2g/L的多巴胺溶液，然后加入50mg/L步骤2)所得白炭黑，600r/min搅拌1h，并辅以频率40KHz、密度0.6W/cm2的超声，得到多巴胺悬浮液；将多巴胺悬浮液体积30％的pH7.2的Tris缓冲溶液加入至多巴胺悬浮液，以0.5mol/L盐酸溶液和/或0.5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至8.0，600r/min搅拌30min得混合液；
4)将步骤1)所得伞状的玄武岩纤维簇以150g/L的量浸泡于步骤3)所得混合液中，600r/min继续搅拌反应4h，取出后以去离子水清洗至洗液呈中性，60℃温度下烘干至恒重即得。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其包括本实施例前述可重复利用载体以及固定在所述载体中的由解淀粉芽孢杆菌、产氮假单胞菌、浅黄色假单胞菌、布氏假单胞菌、皱纹假单胞菌、酵母菌及放线菌组成的复合菌剂；其制备步骤具体包括：
复配由1.8×109cfu/mL解淀粉芽孢杆菌、1.8×109cfu/mL产氮假单胞菌、2×109cfu/mL浅黄色假单胞菌、2×109cfu/mL布氏假单胞菌、2×109cfu/mL皱纹假单胞菌、1.5×109cfu/mL酵母菌及1.5×109cfu/mL放线菌组成的复合菌液；将150g/L可重复利用载体浸没入菌液中，充分混合后静置36h，取出后40℃以下干燥30min即得。
实施例3：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：
1)玄武岩纤维(直径15μm)浸泡在10％丙酮溶液中，在频率32KHz、密度0.5W/cm2条件下超声清洗5h，以去离子水冲洗2次后置于0.8mol/L盐酸溶液中，35℃下浸泡45min，取出冲洗至中性，45℃温度下干燥2h，剪切成12cm长度，取15g玄武岩纤维，一端扎紧成伞状；
2)胡杨树叶焚烧后的灰烬在580℃加热2h，然后按照胡杨灰与氢氧化钠的质量比1.5:1分散于0.1mol/L氢氧化钠溶液中，在50℃温度下，加盖300r/min搅拌反应3h，过滤后取残余物以蒸馏水洗涤，沉降后取上清液，酸碱调整至中性，以1500目筛过滤，去离子水洗涤，50℃干燥48h得胡杨白炭黑；
3)配制2g/L的多巴胺溶液，然后加入40mg/L步骤2)所得白炭黑，300r/min搅拌2h，并辅以频率30KHz、密度0.3W/cm2的超声，得到多巴胺悬浮液；将多巴胺悬浮液体积20％的pH7.2的Tris缓冲溶液加入至多巴胺悬浮液，以0.5mol/L盐酸溶液和/或0.5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至8.0，450r/min搅拌45min得混合液；
4)将步骤1)所得伞状的玄武岩纤维簇以120g/L的量浸泡于步骤3)所得混合液中，450r/min继续搅拌反应4h，取出后以去离子水清洗至洗液呈中性，55℃温度下烘干至恒重即得。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其包括本实施例前述可重复利用载体以及固定在所述载体中的由解淀粉芽孢杆菌、产氮假单胞菌、浅黄色假单胞菌、布氏假单胞菌、皱纹假单胞菌、酵母菌及放线菌组成的复合菌剂；其制备步骤具体包括：
复配由2×109cfu/mL解淀粉芽孢杆菌、2×109cfu/mL产氮假单胞菌、2×109cfu/mL浅黄色假单胞菌、2×109cfu/mL布氏假单胞菌、2×109cfu/mL皱纹假单胞菌、2×109cfu/mL酵母菌及2×109cfu/mL放线菌组成的复合菌液；将120g/L可重复利用载体浸没入菌液中，充分混合后静置30h，取出后38℃干燥30min即得。
实施例4：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：
1)玄武岩纤维(直径15μm)浸泡在10％丙酮溶液中，在频率32KHz、密度0.5W/cm2条件下超声清洗5h，以去离子水冲洗2次，45℃温度下干燥2h，剪切成12cm长度，取15g玄武岩纤维，一端扎紧成伞状；
2)同实施例3的步骤2)；
3)同实施例3的步骤3)；
4)同实施例3的步骤4)。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其具体是基于本实施例提供的可重复利用载体并利用与实施例3相同的相应方法制备得到。
实施例5：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：
1)同实施例3的步骤1)；
2)稻壳焚烧后的灰烬在580℃加热2h，然后按照胡杨灰与氢氧化钠的质量比1.5:1分散于0.1mol/L氢氧化钠溶液中，在50℃温度下，加盖300r/min搅拌反应3h，过滤后取残余物以蒸馏水洗涤，沉降后取上清液，酸碱调整至中性，以1500目筛过滤，去离子水洗涤，50℃干燥48h得稻壳白炭黑；
3)同实施例3的步骤3)；
4)同实施例3的步骤4)。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其具体是基于本实施例提供的可重复利用载体并利用与实施例3相同的相应方法制备得到。
实施例6：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：
1)同实施例3的步骤1)；
2)配制2g/L的多巴胺溶液，然后加入40mg/L的胡杨树叶焚烧后的灰烬，300r/min搅拌2h，并辅以频率30KHz、密度0.3W/cm2的超声，得到多巴胺悬浮液；将多巴胺悬浮液体积20％的pH7.2的Tris缓冲溶液加入至多巴胺悬浮液，以0.5mol/L盐酸溶液和/或0.5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至8.0，450r/min搅拌45min得混合液；
3)将步骤1)所得伞状的玄武岩纤维簇以120g/L的量浸泡于步骤2)所得混合液中，450r/min继续搅拌反应4h，取出后以去离子水清洗至洗液呈中性，55℃温度下烘干至恒重即得。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其具体是基于本实施例提供的可重复利用载体并利用与实施例3相同的相应方法制备得到。
实施例7：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：
1)同实施例3的步骤1)；
2)配制2g/L的多巴胺溶液，将多巴胺悬浮液体积20％的pH7.2的Tris缓冲溶液加入至多巴胺溶液，以0.5mol/L盐酸溶液和/或0.5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至8.0，450r/min搅拌45min得混合液；
3)将步骤1)所得伞状的玄武岩纤维簇以120g/L的量浸泡于步骤2)所得混合液中，450r/min继续搅拌反应4h，取出后以去离子水清洗至洗液呈中性，55℃温度下烘干至恒重即得。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其具体是基于本实施例提供的可重复利用载体并利用与实施例3相同的相应方法制备得到。
实施例8：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：
1)同实施例3的步骤1)；
2)同实施例3的步骤2)；
3)按照40mg/L配制步骤2)所得白炭黑的水悬液，300r/min搅拌2h，并辅以频率30KHz、密度0.3W/cm2的超声，得到悬浮液；将悬浮液体积20％的pH7.2的Tris缓冲溶液加入至悬浮液，以0.5mol/L盐酸溶液和/或0.5mol/L氢氧化钠溶液调节pH至8.0，450r/min搅拌45min得混合液；
4)同实施例3的步骤4)。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其具体是基于本实施例提供的可重复利用载体并利用与实施例3相同的相应方法制备得到。
实施例9：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：玄武岩纤维(直径15μm)浸泡在10％丙酮溶液中，在频率32KHz、密度0.5W/cm2条件下超声清洗5h，以去离子水冲洗2次后置于0.8mol/L盐酸溶液中，35℃下浸泡45min，取出冲洗至中性，45℃温度下干燥2h，剪切成12cm长度，取15g玄武岩纤维，一端扎紧成伞状即得。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其具体是基于本实施例提供的可重复利用载体并利用与实施例3相同的相应方法制备得到。
实施例10：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤同实施例3。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其包括本实施例前述可重复利用载体以及固定在所述载体中的由解淀粉芽孢杆菌、产氮假单胞菌、酵母菌及放线菌组成的复合菌剂；其制备步骤具体包括：
复配由6×109cfu/mL解淀粉芽孢杆菌、6×109cfu/mL产氮假单胞菌、6×109cfu/mL酵母菌及6×109cfu/mL放线菌组成的复合菌液；将120g/L可重复利用载体浸没入菌液中，充分混合后静置30h，取出后38℃干燥30min即得。
实验例1：吸附率检测：
分别将实施例1～10中被载体吸附后的各菌液稀释成原体积，稀释法统计剩余菌浓度，并结合原始菌浓度计算不同实施例所得载体的吸附率：
Figure BDA0003004146050000121
统计实施例1～10各复合微生物菌剂的吸附率结果如表1所示。
表1、吸附率
实施例 原始菌浓度/cfu·mL<sup>-1</sup> 剩余菌浓度/cfu·mL<sup>-1</sup> 吸附率/％
1 1.50×10<sup>10</sup> 1.32×10<sup>9</sup> 91.20
2 1.26×10<sup>10</sup> 1.20×10<sup>9</sup> 90.48
3 1.40×10<sup>10</sup> 1.06×10<sup>9</sup> 92.43
4 1.40×10<sup>10</sup> 2.56×10<sup>9</sup> 81.71
5 1.40×10<sup>10</sup> 3.28×10<sup>9</sup> 76.57
6 1.40×10<sup>10</sup> 5.59×10<sup>9</sup> 60.07
7 1.40×10<sup>10</sup> 6.00×10<sup>9</sup> 57.14
8 1.40×10<sup>10</sup> 4.06×10<sup>9</sup> 71.00
9 1.40×10<sup>10</sup> 6.68×10<sup>9</sup> 52.29
10 1.40×10<sup>10</sup> 1.01×10<sup>9</sup> 92.79
由表1可以看出，本申请的优选实施例1～3中的载体均具有不低于90％的吸附率，能较大程度地富集微生物，提高单位菌剂中微生物的含量，利于对易腐垃圾的快速降解。由表1还可以看出，实施例4中因未对玄武岩纤维进行酸蚀造成其吸附率发生显著的降低，可能的原因是纤维表面粗糙度不足，导致后续改性时活性基团和炭黑不能很好的接枝，而从实施例5中可知以稻壳代替胡杨不能较好的吸附微生物，从实施例6可知从胡杨灰中提取炭黑用于改性玄武岩纤维对提升载体的吸附作用是有必要的，而从实施例7～9可以看出，未以白炭黑或多巴胺对玄武岩纤维进行改性以及直接以脱浆、酸蚀后的玄武岩纤维作为载体均不能取得较好的吸附微生物的效果。
实验例2：易腐垃圾降解作用检测：
如图2所示，提供一种易腐垃圾降解设备，其包括内部设有搅拌杆2的降解仓1，所述搅拌杆2可由设置于降解仓1外部的搅拌电机4驱动，所述降解仓1顶部设有可投放易腐垃圾的投料口3，所述降解仓底4部设有可排出易腐垃圾降解产物的排料口5；按照1.5kg/t/12h的量先后分别将实施例1～10所得易腐垃圾快速降解菌剂6可拆卸地固定到所述搅拌杆上；易腐垃圾挑拣出金属、织物、塑料、玻璃、橡胶、石块等不可降解物质，本申请所用易腐垃圾均为同一批次，主要由瓜皮果壳、米饭、面制品、肉、菜叶、鱼、碎骨等组成，含水率75.4％，有机质湿态含量74.3±1.8％，后粉碎至过10目筛，置于降解仓1中，开启搅拌电机4驱动搅拌杆以60r/min转动，在室温20±2℃条件下有氧降解36h；降解结束后经由排料口5排出降解产物，渣液分离后另行处理。
结合投加菌剂前易腐垃圾的重量以及降解后易腐垃圾降解渣的重量，统计实施例1～10各易腐垃圾快速降解菌剂对易腐垃圾的减量率，统计结果如图3所示。由图3可以看出，本申请的优选实施方案实施例1～3中的各降解菌剂均可对易腐垃圾迅速的降解，36h内的减量率均不低于90％，而实施例4～9中因载体结构导致其相应的吸附率降低、微生物富集程度不足，从而减量率均有不同程度的降低，实施例10中则因缺少了多种微生物，不能够对易腐垃圾进行高效率、迅速的降解处理。
实验例3：再生吸附率检测：
实验例2之后，分别取出各易腐垃圾快速降解菌剂，以去离子水冲洗干净烘干后继续进行对微生物的吸附(重生时均使用实施例3所述复合菌液)，第二次利用后再次再生，分别统计实施例1～9所得菌剂的吸附率，如表2所示。
表2、重生吸附率
Figure BDA0003004146050000131
Figure BDA0003004146050000141
从表2的数据可知，本申请优选实施例1～3所得的载体在第二次应用时具有不低于85％的吸附率，在其第三次利用时依然具有不低于70％的吸附率，大大降低了降解菌剂的制备成本和使用成本，进而降低易腐垃圾降解处理的经济支出；从实施例3～9所得的载体在第二次利用及第三次利用时的吸附率可以看出，未对纤维进行酸蚀、以稻壳取代胡杨制备炭黑、以胡杨灰取代炭黑、以及未以胡杨白炭黑或多巴胺对纤维进行改性等，玄武岩纤维表面的活性基团及微粒的改性不足，均会导致载体的重复利用率降低；因此，本申请通过优化载体制备工艺，使得其不仅具有优异的吸附率，还能在降解易腐垃圾之后再次被用来制备降解菌剂，大大降低了降解菌剂的制备成本。
实施例11：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：
1)同实施例3的步骤1)；
2)配制含有0.01mol/L氯化锌和0.015mol/L次氯酸锆的混合溶液，将步骤1)所得伞状的玄武岩纤维簇以100g/L的量浸泡入混合溶液中，滴加2mol/L氢氧化钠溶液至混合溶液pH至9.5，升温至70℃并60r/min搅拌反应1h，取出玄武岩纤维簇后以去离子水冲洗至清洗液中性，55℃烘干得锌锆改性玄武岩纤维；
3)同实施例3的步骤2)；
4)同实施例3的步骤3)；
5)将步骤2)所得伞状的改性玄武岩纤维以120g/L的量浸泡于步骤4)所得混合液中，450r/min继续搅拌反应4h，取出后以去离子水清洗至洗液呈中性，55℃温度下烘干至恒重即得。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其具体是基于本实施例提供的可重复利用载体并利用与实施例3相同的相应方法制备得到。
实施例12：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：
1)同实施例3的步骤1)；
2)配制含有0.01mol/L氯化锌的水溶液，将步骤1)所得伞状的玄武岩纤维簇以100g/L的量浸泡入溶液中，滴加2mol/L氢氧化钠溶液至混合溶液pH至9.5，升温至70℃并60r/min搅拌反应1h，取出玄武岩纤维簇后以去离子水冲洗至清洗液中性，55℃烘干得锌改性玄武岩纤维；
3)同实施例3的步骤2)；
4)同实施例3的步骤3)；
5)同实施例11的步骤5)。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其具体是基于本实施例提供的可重复利用载体并利用与实施例3相同的相应方法制备得到。
实施例13：一种易腐垃圾快速降解菌剂：
本实施例首先提供一种可重复利用载体，其制备步骤具体包括：
1)同实施例3的步骤1)；
2)配制含有0.015mol/L次氯酸锆的水溶液，将步骤1)所得伞状的玄武岩纤维簇以100g/L的量浸泡入溶液中，滴加2mol/L氢氧化钠溶液至混合溶液pH至9.5，升温至70℃并60r/min搅拌反应1h，取出玄武岩纤维簇后以去离子水冲洗至清洗液中性，55℃烘干得锆改性玄武岩纤维；
3)同实施例3的步骤2)；
4)同实施例3的步骤3)；
5)同实施例11的步骤5)。
本实施例还提供一种易腐垃圾快速降解菌剂，其具体是基于本实施例提供的可重复利用载体并利用与实施例3相同的相应方法制备得到。
实验例4：易腐垃圾降解作用检测：
依据实验例2所述方案，仅改变其室温温度为10±2℃，依次验证实施例3及实施例11～13所得的易腐垃圾快速降解菌剂对易腐垃圾的降解作用，统计结果如表3所示。
表3、减量率
实施例 减量率/％
3 78.6
11 85.9
12 79.3
13 80.2
由表3可以看出，对玄武岩纤维首先进行锌锆改性后再接枝多巴胺与白炭黑，可使得降解菌剂在低温下依然具有优异的降解作用，其对易腐垃圾的减量率不低于85％，可能的原因是对玄武岩纤维进行锌锆改性利于加速低温下微生物的活化，使其迅速进入活跃期以完成对易腐垃圾的降解，因此锌锆改性使得降解菌剂在低温环境下依然发挥作用，在高纬度地区及低温天气下完成对易腐垃圾的高效、快速降解。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
虽然上述具体实施方式已经显示、描述并指出应用于各种实施方案的新颖特征，但应理解，在不脱离本公开内容的精神的前提下，可对所说明的装置或方法的形式和细节进行各种省略、替换和改变。另外，上述各种特征和方法可彼此独立地使用，或可以各种方式组合。所有可能的组合和子组合均旨在落在本公开内容的范围内。上述许多实施方案包括类似的组分，并且因此，这些类似的组分在不同的实施方案中可互换。虽然已经在某些实施方案和实施例的上下文中公开了本发明，但本领域技术人员应理解，本发明可超出具体公开的实施方案延伸至其它的替代实施方案和/或应用以及其明显的修改和等同物。因此，本发明不旨在受本文优选实施方案的具体公开内容限制。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (9)

1.一种易腐垃圾快速降解菌剂可重复利用载体的制备方法，其特征在于包括：
1)玄武岩纤维浸泡在丙酮溶液中超声清洗至少4h，以去离子水冲洗2～4次后置于盐酸溶液中，35℃下浸泡至少30min，取出冲洗至中性后干燥，剪切成10～15cm长度，取10～15g玄武岩纤维，一端扎紧成伞状；
2)配制1～2g/L的多巴胺溶液，然后加入30～50mg/L胡杨白炭黑，超声搅拌至少1h得多巴胺悬浮液；将Tris缓冲溶液加入至多巴胺悬浮液，调节pH至7.8～8.0，搅拌至少30min得混合液；
3)将步骤1)所得伞状的玄武岩纤维簇浸泡于步骤2)所得混合液中，继续搅拌反应至少4h，取出后以去离子水清洗至洗液呈中性，烘干即得；
胡杨白炭黑具体经由下述方法制备得到：胡杨树枝和/或树叶焚烧后的灰烬在550～600℃加热2h，然后按照胡杨灰与氢氧化钠的质量比1.3～1.5:1分散于氢氧化钠溶液中，在45～60℃温度下，加盖120～600r/min搅拌反应至少2h，过滤后取残余物以蒸馏水洗涤，沉降后取上清液，酸碱调整至中性，以1500目筛过滤，去离子水洗涤，40～60℃干燥48h即得。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
玄武岩纤维直径12～15μm；和/或
丙酮溶液的质量分数是5～20％。
3.权利要求1或2所述方法制备得到的易腐垃圾快速降解菌剂可重复利用载体。
4.基于权利要求3所述载体的易腐垃圾快速降解菌剂，其特征在于包括：
权利要求3所述易腐垃圾快速降解菌剂可重复利用载体，以及
固定在所述载体中的由解淀粉芽孢杆菌、产氮假单胞菌、浅黄色假单胞菌、布氏假单胞菌、皱纹假单胞菌、酵母菌及放线菌组成的复合菌剂。
5.根据权利要求4所述的易腐垃圾快速降解菌剂，其特征在于其制备方法包括：复配总菌种含量1～2×1010cfu/mL的复合菌液；
将100～150g/L伞状玄武岩纤维载体浸没入菌液中，充分混合后静置24～36h，取出后40℃以下干燥30min即得。
6.根据权利要求4或5所述的易腐垃圾快速降解菌剂，其特征在于：复合菌中其各菌种间的含量差异不超过50％。
7.一种易腐垃圾快速降解方法，其特征在于包括：
1)提供一种内部设有搅拌杆的降解仓，所述搅拌杆可由设置于降解仓外部的搅拌电机驱动，所述降解仓顶部设有可投放易腐垃圾的投料口，所述降解仓底部设有可排出易腐垃圾降解产物的排料口；
2)将权利要求4～6任一项所述易腐垃圾快速降解菌剂可拆卸地固定到所述搅拌杆上；
3)易腐垃圾挑拣出不可降解物质后粉碎至过10目筛，置于降解仓中，开启搅拌电机驱动搅拌杆以30～120r/min转动，有氧降解24～36h；降解结束后经由排料口排出降解产物，渣液分离后另行处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
易腐垃圾快速降解菌剂按照1～2kg/t/12h的量设置并更换；和/或
有氧降解温度是15～40℃，相对湿度是80～90％；和/或有氧降解时按照8～10次/h通风换气。
9.权利要求7或8所述降解方法在快速降解易腐垃圾中的应用。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB02 Change of applicant information
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Address after: 310000 floor 2, building 2, No. 16, 18th Street, Qiantang District, Hangzhou, Zhejiang

Applicant after: Hangzhou NANDA Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 1155, building a, Hangzhou creative design center, No. 102, Gen Xi'an Road, Jianggan District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant before: Hangzhou NANDA Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
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