酵母廢水資源化生產多功能生物有機肥的製作方法

2023-06-01 17:07:46

酵母廢水資源化生產多功能生物有機肥的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種酵母廢水資源化利用生產多功能生物有機肥的方法，屬於高濃度廢水資源化利用和生物有機肥【技術領域】。本發明採用的菌株是從土壤中分離篩選出來的一株高效植物促生菌——地衣芽孢桿菌（Bacilluslicheniformis）B4菌株，該菌株保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為：CGMCCNo.6677。本發明利用酵母廢水作為發酵培養基，大規模培養地衣芽孢桿菌，製備具有防治植物病害、促進植物生長的生物有機肥，該工藝生產成本低廉，操作簡單，還可以使酵母廢水得到資源化利用，減少汙染排放。本發明生產的生物有機肥用於蔬菜的生產，不僅可以提高產量，而且可以改善茶園和蔬菜的品質，顯示出廣闊的應用前景。
【專利說明】酵母廢水資源化生產多功能生物有機肥
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種酵母廢水資源化利用生產多功能生物有機肥的方法，該生物有機肥具有拮抗植物病害、促進植物生長和改善作物品質的功能，屬於高濃度廢水資源化利用和生物有機肥【技術領域】。
【背景技術】
[0002]酵母是一種單細胞真核微生物，它是人類文明史上應用得最早的微生物。目前，酵母廣泛應用在食品、釀酒、醫藥、化妝品、飼料等行業。近年來，隨著我國製藥業和食品業的迅速發展，酵母工業也隨之飛速發展，國內活性乾酵母產量已經超過20萬噸/年。我國現有較大規模的酵母生產公司主要有安琪、馬利、丹寶利、奧力、明光等。這些生產企業正在由小變大，生產技術和裝備水平穩步提高，利潤大幅度增加，企業正在向著專業化、大型化、集團化方向發展。我國主要是利用廢糖蜜(甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜)作為酵母的生長碳源，並以硫酸銨、氯化鈉、硫酸鎂、磷酸銨等作營養鹽生產酵母。由於酵母不能充分利用廢糖蜜中的有機物質，剩餘的有機物質以及酵母在生長代謝過程中產生的新的有機物都進入到廢水中，產生大量的高濃度的且難以降解的酵母廢水，每生產I噸乾酵母產生6(Tl30 m3的廢水。隨著酵母工業的快速發展，酵母廢水對環境的汙染問題日益突出，已成為制約國內酵母企業發展的瓶頸。
[0003]酵母廢水主要是來源於酵母發酵過程離心分離及過濾裝置排放的高濃度廢水，一般為 20t/t 酵母。COD 在 30000 ~80000mg/L,總氮 500 ~1500mg/L，硫酸鹽 2000mg/L, pH
4.0~7.5。主要成份為酵母蛋白質、纖維素、膠體物質，以及未被充分利用廢糖蜜中的營養成分，如殘糖等，除了高有機物含量，酵母廢水中的焦糖化合物使得酵母廢水顏色較深，為深褐色；同時酵母廢水中還含有發酵過程中的微生物代謝產物、無機鹽類、硫酸根濃度均較高，導致了廢水處理達標排放非常困難，處理成本高昂；如果處理不當，容易造成嚴重的環境汙染。目前科研人員研發了多種處理酵母廢水的工藝，以期提高處理效率，降低處理成本，例如:中國發明專利(申請號:200710053598.0)中公開了一種酵母廢水深度處理的方法，先經生化處理，再依次加入無機絮凝劑和有機絮凝劑，最後通過活性炭脫色。中國發明專利(申請號:200910114686.6)中公開了一種酵母廢水處理方法，首先將廢水進行混凝沉澱預處理；再將預處理後的廢水依次進行厭氧處理和好氧處理，最後採用芬頓高級氧化法及氣浮進行深度氧化處理。中國發明專利(申請號:200910212384.2)中公開了一種酵母高濃度有機廢水處理方法，主要是將高濃度酵母廢水蒸發濃縮，獲得濃度為40%-80%的濃縮液，蒸發濃縮過程能源消耗較大。中國發明專利(申請號:201110457764.X)中公開了一種高濃度酵母廢水的處理系統及方法，主要通過厭氧生物反應器發酵沼氣，回收能源，但是厭氧發酵後的廢水中汙染物濃度仍然很高，還需要後續處理。可見，開發簡便易行並且經濟效益好的酵母廢水資源化利用技術仍然是一項非常緊迫的任務。
[0004]地衣芽孢桿菌{Bacillus 7icAe/?i/br?i5.)在自然界中分布廣泛,是一種重要的生防菌，它通過產生抗生素、抗菌蛋白或多肽等活性物質來抑制植物病原細菌、真菌、病毒、線蟲，從而起到生物防治的作用；同時它也是一類重要的植物根際促生細菌，表現出對多種植物促進生長的作用。例如，中國發明專利(申請號:200310115535.5)中公開了一株地衣芽孢桿菌B-0A12菌株，保藏編號為CGMCC N0.1035，用於防治大豆胞囊線蟲病和鐮刀菌引起的根腐病，該菌株發酵培養過程中使用的培養基為:可溶性澱粉1_2%，豆餅粉1-2%，牛肉膏
0.5-1.0%，葡萄糖0.1-0.5%，還有少量無機鹽，發酵結束時細菌含量為7 X IO8個/毫升。中國發明專利(申請號:200810026137.9)中公開了一株植物內生地衣芽孢桿菌R21菌株，保藏編號為CCTCC M 207113，具有廣譜拮抗植物病原真菌能力、解磷能力和促進植物生長能力，其發酵採用了 LB培養基，並公開了其防治西芹黃萎病、香蕉枯萎病，以及促進西芹生長方面的應用。中國發明專利(申請號:200810183072.9)中公開了一株地衣芽孢桿菌201菌株，保藏編號為CCTCC N0.M207092，該菌株對香蕉枯萎病、西瓜枯萎病、番茄枯萎病、香蕉炭疽病、小麥赤黴病等多種病原真菌具有拮抗作用，該菌株的培養採用牛肉膏蛋白腖培養基。中國發明專利(申請號:200810183075.2)中公開了一株地衣芽孢桿菌202菌株，保藏編號為CCTCC N0.M207093，它也具有與201菌株類似的生防功能。
[0005]地衣芽孢桿菌在工業上的應用也比較廣泛。例如，中國發明專利(申請號:200810227858.6)中公開了一株地衣芽孢桿菌U1-3菌株，保藏編號為CGMCC N0.2437，該菌株在採油工程領域中可以用來驅油，提高石油採收率，其培養基採用了液體石蠟、酵母粉和多種無機鹽。中國發明專利(申請號:200810055068.4)中公開了一株地衣芽孢桿菌WX-O2菌株，保藏編號為CCTCC N0.M208065，用於生產聚Y -穀氨酸，其培養基採用了穀氨酸鈉，碳源(澱粉或澱粉水解液、葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖中的一種)，無機氮源和其他多種無機鹽。中國發明專利(申請號:200810026812.8)中公開了一株地衣芽孢桿菌HM_3菌株，保藏編號為CGMCC N0.1970，用於生產鹼性蛋白酶，培養基採用了酵母膏、蛋白腖和城市汙泥。中國發明專利(申請號:200610053548.8)中公開了一株地衣芽孢桿菌B-05571菌株，保藏編號為CCTCC N0.M206082，用於將甘油轉化為二羥基丙酮，培養基以甘油為主要碳源，還有酵母粉、蛋白腖、牛肉膏、多種無機鹽。
[0006]綜上所述，具有拮抗植物病害的地衣芽孢桿菌的菌株較多，其培養方法也各不相同，但是，未見採用酵母廢水培養地衣芽孢桿菌並將其用於生產生物有機肥的報導。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是提供一種能夠資源化利用酵母廢水生產高效拮抗植物病原菌、促進植物生長和改善作物品質的地衣芽孢桿菌生物有機肥的方法。
[0008]本發明所使用的菌株是由發明人從土壤中分離篩選出來的一株高效促進植物生長、拮抗植物病原菌、提高作物品質的地衣芽孢桿菌{Bacillus licheni fOrmisJiAW^該菌株於2012年10月15日保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為=CGMCC N0.6677，保藏單位地址:北京市朝陽區大屯路，中國科學院微生物研究所，郵
編:100101ο
[0009]本發明所述的多功能生物有機肥的生產方法如下:
1、酵母廢水預處理:用生物質熱電廠的富含碳酸鉀的草木灰調節酵母廢水的PH到7.0~8.0，於110~121°C滅菌10~30分鐘。
[0010]2、液體種子製備:向裝有預處理好的酵母廢水的三角瓶中接種斜面保藏的地衣芽孢桿菌，於25~37°C，120~200轉/分振蕩培養24~36小時，得到液體種子。
[0011]3、液態發酵:向裝有預處理好的酵母廢水發酵罐中接種體積比為2%~15%的液體種子，於25~37°C，通無菌空氣培養15~36小時；培養好的發酵液經平板細菌計數，活菌數達到9 X IO8 CFU/毫升以上，所得發酵液可以作為液體菌劑稀釋後使用。
[0012]4、生物有機肥的製備:以充分腐熟的有機肥為載體，按照發酵液:有機肥為1: 3~1: 10的重量比，將發酵液添加到有機肥中，充分混合均勻，通風乾燥至含水量30%以下，即得到地衣芽胞桿菌生物有機肥，包裝，存放在陰涼乾燥處，備用。
[0013]本發明所述的地衣芽孢桿菌多功能生物有機肥的使用方法如下:
1、將發酵液用灌溉用水稀釋到活菌數為2X106CFU/毫升~5X107 CFU/毫升，混合均勻，按照每畝I~5立方米稀釋液的用量溝施入作物根部附近的土壤中；
2、將地衣芽孢桿菌生物有機肥按照每畝0.5~3噸的用量作為基肥施入土壤中，或在作物生長期內，追肥施用。
[0014]【具體實施方式】:
由本發明提供的地衣芽孢桿菌生防菌劑能有效防治多種土傳植物病害，並能夠促進作物對養分的吸收和利用，還能提供一定量的鉀肥；本發明提供的技術方案生產的農用微生物菌劑應用於農業生產可以減少化肥和農藥的使用量，從而改善農田環境質量；而且生產成本很低，使高濃度廢水得到資源化利用，減少汙染物排放。【具體實施方式】如下: 實施例1:酵母廢水生產地衣芽孢桿菌生物有機肥
酵母廢水預處理:用生物質熱電廠的富含碳酸鉀的草木灰調節廢水的PH到7.5左右，於115°C滅菌15分鐘。
[0015]液體種子製備:液體種子製備:向裝有預處理好的酵母廢水的三角瓶中接種斜面保藏的地衣芽孢桿菌，於35°C，150轉/分振蕩培養24小時，得到液體種子。
[0016]液態發酵:向裝有預處理好的酵母廢水發酵罐中接種體積比為5%的液體種子，於35°C，通無菌空氣培養20小時；培養好的發酵液經平板細菌計數，活菌數達到9X IO8CFU/毫升以上，所得發酵液可以作為液體菌劑稀釋後使用。
[0017]生物有機肥的製備:以充分腐熟的有機肥為載體，按照發酵液:有機肥為1: 5的重量比，將發酵液添加到有機肥中，充分混合均勻，通風乾燥至含水量30%以下，即得到地衣芽胞桿菌生物有機肥，包裝，存放在陰涼乾燥處，備用。
[0018]實施例2:地衣芽孢桿菌生物有機肥用於防止黃瓜猝倒病
黃瓜猝倒病是由真菌侵染引起的病害。採集多年種植黃瓜的溫室大棚中的土壤，接種瓜果腐黴菌iPythium aphani derma turn ),混合均勻,裝入花盆中，設置2組花盆,每組10盆，至於15°C~20°C的溫室中，保持較高溼度和較低的光照強度。第I組花盆直接播種黃瓜種子，每盆15粒，作為對照。第2組播種黃瓜種子前向土壤中拌入重量比為0.3%的地衣芽孢桿菌生防菌劑，然後每盆播種15粒種子。幼苗出土後統計總數，幼苗長出I片真葉後，2片真葉前統計倒伏苗總數。結果表明，對照幼苗倒伏率超過65%，而添加菌劑的實驗組，幼苗倒伏率低於10%。
[0019]實施例3:地衣芽孢桿菌生物有機肥用於提高蔬菜的產量和改善蔬菜的品質
採用蔬菜大棚小區實驗，設置8個條件完全相同的實驗小區，每個小區60 m2，2個小區為I組平行試驗，共分成4組，種植小油菜，在小油菜幼苗期，第I組2個小區不施肥作對照；第2組2個小區各施用I X IO7 CFU/克的地衣芽孢桿菌生物有機肥100公斤作為基肥，在油菜完全發芽3周後各追施一次I X IO7 CFU/毫升的地衣芽孢桿菌發酵液的稀釋液；第3組2個小區按照15公斤/畝的施肥量在油菜完全發芽後和3周後各施用尿素一次；第4組2個按照15公斤/畝的施肥量在油菜完全發芽後和3周後各施用尿素一次，並按照第2組方式施用地衣芽胞桿菌生物有機肥，各小區相同的灌溉和管理方式。油菜生長5周後調查產量和品質。單獨施用微生物肥料和單獨施用尿素的油菜產量基本一致，都比不施肥的對照小區增產50%左右；兩 種肥料都施用的比對照小區增產80%左右；油菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量以不施肥和單獨施用微生物菌劑的最低，還不到國家標準限量值的1/3，施用尿素後又施用微生物菌劑的也低於國家標準限量的1/2，而單獨施用尿素的油菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量都超標嚴重。表明該微生物菌劑既有良好的增產效果，又可以明顯提高油菜的品質。
【權利要求】
1.一種利用酵母廢水生產地衣芽孢桿菌生物有機肥的方法，包括如下步驟: (1)酵母廢水預處理:用生物質熱電廠的富含碳酸鉀的草木灰調節酵母廢水的PH到7.0~8.0，於110~121°C滅菌10~30分鐘； (2)液體種子製備:向裝有預處理好的酵母廢水的三角瓶中接種斜面保藏的地衣芽孢桿菌，於25~37°C，120~200轉/分振蕩培養24~36小時，得到液體種子； (3)液態發酵:向裝有預處理好的酵母廢水發酵罐中接種體積比為2%~15%的液體種子，於25~37°C，通無菌空氣培養15~36小時；培養好的發酵液經平板細菌計數，活菌數達到9X IO8 CFU/毫升以上，所得發酵液可以作為液體菌劑稀釋後使用； (4)生物有機肥的製備:以充分腐熟的有機肥為載體，按照發酵液:有機肥為1: 3~I: 10的重量比，將發酵液添加到有機肥中，充分混合均勻，通風乾燥至含水量30%以下，SP得到地衣芽胞桿菌生物有機肥，包裝，存放在陰涼乾燥處，備用。
2.權利要求1所述的地衣芽孢桿菌生物有機肥的使用方法，包括: (1)將發酵液用灌溉用水稀釋到活菌數為2XIO6 CFU/毫升~5X IO7 CFU/毫升，混合均勻，按照每畝I~3立方米稀釋液的用量溝施入作物根部附近的土壤中； (2)將地衣芽孢桿菌生物有機肥按照每畝0.5~3噸的用量作為基肥施入土壤中，或在作物生長期內，追肥施用。
3.權利要求1所 的地衣芽孢桿菌(ifeci77i/5.7icAe/?i/br?i5.),其特徵在於:該地衣芽孢桿菌保藏於中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號=CGMCC N0.6677。
【文檔編號】C05F11/08GK104016733SQ201310065793
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年3月3日 優先權日:2013年3月3日
【發明者】白志輝, 閆宏, 莊緒亮, 陳月月, 梁勝賢, 吳尚華 申請人:湖北宜都科泰生物工程有限公司, 中國科學院生態環境研究中心