一种餐厨垃圾厌氧消化快速启动和高效运行的菌剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机废弃物处理技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾厌氧消化快速启动 和高效运行的菌剂。 技术背景
[0002] 中国每年产生数量惊人的餐厨垃圾。据统计，仅2011年全国的餐厨垃圾产量为8 千万吨以上（2012年中国统计年鉴)，而且呈逐年上涨的趋势。餐厨垃圾容易酸腐并滋生病 原菌，会对环境和公共卫生造成危害，因此一个不容忽视的问题便是如何科学、妥善地处置 这些废弃物。另一方面，餐厨垃圾含有丰富的蛋白质、淀粉等有机物，是一种良好的废弃生 物质原料，可作为厌氧消化的理想原料。通过厌氧消化"变废为宝"，不仅可以消除环境和公 共卫生隐患，更可以产生沼气能等可再生能源，因此是生物质资源化利用的有效途径。
[0003] 餐厨垃圾厌氧消化的高效稳定运行受多种因素影响，例如接种物性质、底物成分、 性质以及有机负荷或者过程控制（如温度、发酵类型）等。特别受接种物影响，不同的厌氧 消化工程的启动效率差异仍然较大，主要原因在于：餐厨垃圾成分复杂，各成分被降解转化 为沼气的条件、速率不同，所需的微生物也不相同，因此对发酵体系中的微生物菌群要求较 高。当前各沼气工程所采用的接种物大部分依赖于脱水污泥、养殖粪污或其他发酵罐窖泥 来进行驯化和扩大培养，其中所包含的微生物菌群并不适合于餐厨垃圾的厌氧消化。接种 物的性质直接影响发酵的启动，而实际上影响厌氧消化的是接种物中的微生物，这些微生 物对发酵因子如温度、底物浓度等进行响应并决定发酵效率。最近日本学者通过调查有机 负荷对微生物群落的影响发现微生物的重构影响厌氧消化效率。这个结果揭示了微生物群 落对厌氧消化的重要性。目前已知有机底物通过厌氧消化转化成甲烷的过程依赖特殊的厌 氧细菌和产甲烷古菌，正是由于这些微生物的协同作用才使得底物水解、酸化和产甲烷过 程顺利进行，因此它们不可或缺。若能以功能性微生物构成复合菌剂，不仅可以进一步加速 启动效率，而且可以通过逐级扩培的方式便可以实现接种物的大量供应，节省了资源成本。
[0004] 目前已有相关专利公开了通过构建微生物复合菌剂的策略来提高厌氧消化效率。 例如，专利"一种复合微生物菌剂及其应用"（授权公告号CN 101864362 B)将地衣芽孢杆 菌、恶臭假单胞菌、阴沟肠杆菌以及粗状假丝酵母组合，可有效水解纤维素、蛋白质和脂肪 类。据报道，专利"一种复合菌剂及其应用"（CN 101864363 B)构建了含有大肠杆菌、木霉、 荧光假单胞菌、枯草芽孢杆菌的复合菌剂，提高了牛粪和秸杆产沼气量，显著降低了固废含 量。然而，这些人工构建的复合微生物菌种多由好氧或兼性厌氧的细菌组成，其策略是在进 行厌氧消化之前利用功能微生物的水解活性将生物质底物进行水解并产生短链脂肪酸，以 供其后的产甲烷菌利用。尽管这样的策略可以改善底物水解效率，但由于产沼气是严格厌 氧过程，而这些复合微生物注重前期的水解产酸环节，较少考虑和厌氧产甲烷有机结合，因 此在实际操作中存在与产甲烷环节不兼容的问题，必须重新进行驯化培养。
[0005] 专利"一种利用功能菌改善污泥厌氧消化性能并同步扩培的方法"(授权公告号CN 103058478 B)公开了富集厌氧消化功能菌并进行同步扩培的方法，解决了上述专利存在的 "不兼容"弊端，据报道可显著改善污泥的厌氧消化性能。但是该专利是专门针对污泥为原 料的厌氧消化过程，由于与餐厨垃圾性质差异较大，可能并不适合于以餐厨垃圾为原料的 厌氧产沼气过程。同时，该专利只是采用微生物富集物，其微生物组成并未见报道。
[0006] 专利"一种用于沼气发酵的复合菌剂"（ZL201010248279. 7)，包括纤维素拟杆菌、 巴氏芽孢梭菌、黑海甲烷袋状菌和马氏甲烷八叠球菌等微生物。专利"一种厌氧降解纤维素 产甲烷复合菌"（授权公开号CN101475926A)公开了一种分属于兼性厌氧及严格厌氧的发 酵性细菌、产氢产乙酸细菌及产甲烷菌的13株菌的发酵液混合制备出的复合菌剂。公开号 为CN102559499A的"一种沼气干发酵复合菌剂的制备方法"的专利申请公开了以纤维素分 解细菌、蛋白分解细菌、脂肪分解细菌、产氢产乙酸细菌、硫酸盐还原菌和产甲烷古菌组成 的菌剂，用于以猪粪、鸡粪、稻草或玉米秸杆为原料的沼气干发酵。上述三个公开专利主要 针对纤维素类底物的沼气发酵。而公开号为CN101705199A的"一种产甲烷复合菌剂及其制 备方法"的专利申请公开了由甲烷八叠球菌、甲酸甲烷杆菌、嗜树甲烷短杆菌、延达尔甲烷 叶菌、肯氏鬃发甲烷菌组成的菌剂，该菌剂仅由产甲烷古菌组成，用时需额外进行底物水解 和酸化。以上公开专利均未提及用于餐厨垃圾为主要原料进行厌氧发酵的菌剂。
[0007] 而专利"一种用于餐厨垃圾厌氧发酵的复合菌剂"（授权公告号CN 103215213 A) 以产酸拟杆菌、长链脂肪酸互营单胞菌、索氏梭菌、联合甲烷鬃毛菌、亨氏甲烷螺菌等5种 模式微生物构建了适用于餐厨垃圾厌氧消化的复合菌剂，可稳定发酵体系、促进产甲烷高 峰、提高产甲烷总量。然而，餐厨垃圾的成分性质差异非常大，仅依靠上述5种微生物不能 适应所有性质的餐厨原料。
[0008] 上述专利虽然可以不同程度的改善餐厨垃圾厌氧消化的状况，但均未包含加速餐 厨垃圾厌氧消化的启动过程的内容。而启动过程是餐厨垃圾厌氧消化成败的第一关键因 素，快速启动可以缩短整个工程的投产周期，降低成产成本。更重要的是快速启动还为餐厨 垃圾的高效厌氧消化奠定良好的基础，有效地提高餐厨垃圾产气效率，实现更好的经济效 益。
[0009] 因此非常有必要充分考虑餐厨及厌氧消化微生物性质的复杂性，优化复合微生物 菌剂的创制策略，获得可实现餐厨垃圾高效厌氧消化的菌剂。
【发明内容】
[0010] 针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种餐厨垃圾厌氧消化快速启动和 高效运行的菌剂，该菌剂包括如下菌种： 亮黄梭状芽孢杆菌DSM19732、嗜糖污水杆菌DSM22681、解蛋白粪热杆菌DSM5265、 嗜热厌氧绳菌DSM14523、速生栖热分枝菌DSM8682、岸栖高温杆菌DSM21630、互营单胞菌 DSM4212、热自养甲烷热杆菌DSM1053、嗜热甲烷八叠球菌DSM1825、卢米尼马赛产甲烷球菌 DSM25720、甲酸甲烷杆菌DSM3637。
[0011] 优选的，按菌液体积份数计，该菌剂中各菌种比例如下： 17-19份亮黄梭状芽孢杆菌DSM19732、120-130份嗜糖污水杆菌DSM22681、85-93份 解蛋白粪热杆菌DSM5265、23-25份嗜热厌氧绳菌DSM14523、16-18份速生栖热分枝菌 DSM8682、11-13份岸栖高温杆菌DSM21630、127-141份互营单胞菌DSM4212、470-520份热自 养甲烷热杆菌DSM1053、190-210份嗜热甲烷八叠球菌DSM1825、166-182份卢米尼马赛产甲 烷球菌DSM25720、19-21份甲酸甲烷杆菌DSM3637。
[0012] 考虑到餐