本发明属于生活垃圾处理领域，具体涉及一种复合微生物菌剂，还涉及该复合微生物菌剂的制备方法，还涉及该复合微生物菌剂用于生活垃圾焚烧发电前预处理的方法。
背景技术：
我国人口众多，垃圾的年产量达到2亿吨，且以每年7％-10％的年增长率高速增长，全国很多城市已经出现了垃圾围城的现象，急需对垃圾进行无害化和资源化处理。垃圾焚烧发电是一种最终处置垃圾的方式之一，可以达到减量化、无害化、资源化的处置要求。垃圾焚烧发电主要有3个过程，包括垃圾的收集和运输、垃圾预处理以及焚烧发电。我国垃圾成分复杂、水分高、热值低，单位质量垃圾的热值仅相当于发达国家的15％～20％，导致燃烧设备投资大，运行成本较高，而且垃圾燃烧不完全，还容易形成新的污染。我国北方冬季气温低，生活垃圾升温脱水极为困难，因此，在垃圾预处理阶段通过特定微生物的迅速生长来提高垃圾温度，降低垃圾含水率，提高垃圾热值是垃圾焚烧发电的一个关键技术环节。
目前，垃圾脱水工艺传统技术主要有机械压榨处置工艺、强制通风处置工艺和生物干化工艺，其中生物干化工艺主要应用于厨余垃圾和畜禽粪便干化。各种传统技术都有各自的弊端，脱水效果达不到要求，处理成本过高，容易造成二次污染。针对垃圾含水率高、热值低的现状，本发明提出一种用微生物菌剂预处理生活垃圾的方法，通过特定微生物的生长繁殖代谢提高垃圾温度，降低垃圾含水率，提高垃圾热值，通过垃圾焚烧发电技术实现垃圾无害化、减量化以及资源化的处置目标。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种复合微生物菌剂，用于生活垃圾焚烧发电前进行升温、脱水、除臭的预处理。
本发明的另一目的是提供一种复合微生物菌剂的制备方法，该方法操作过程简单。
本发明的另一目的是提供一种复合微生物菌剂用于生活垃圾焚烧发电前预处理的方法，解决了北方冬季气温低，垃圾脱水困难，生活垃圾在焚烧发电过程中，存在垃圾含水率高和热值低的问题。
本发明所采用的技术方案是，复合微生物菌剂，包括短小芽孢杆菌、假丝酵母，短小芽孢杆菌的培养基及短小芽孢杆菌的代谢物、假丝酵母的培养基及假丝酵母的代谢物。
本发明的其他特点还在于，
复合微生物菌剂中短小芽孢杆菌的有效活菌数≥108cfu/g，假丝酵母的有效活菌数≥108cfu/g。
复合微生物菌剂的含水率≤30％。
复合微生物菌剂中短小芽孢杆菌和假丝酵母的质量比为3～5∶1～3。
假丝酵母为热带假丝酵母、解脂假丝酵母或产朊假丝酵母中的任意一种。
本发明的另一技术方案是，一种复合微生物菌剂的制备方法，具体操作过程包括如下步骤：
步骤1，将短小芽孢杆菌和假丝酵母这两种菌株分别进行液体培养，培养温度28℃～37℃，培养时间24h～48h，得到两种菌株各自的液体培养物；
步骤2，将步骤1得到的两种液体培养物分别按照质量比10％～30％接种到灭菌后的固体培养基，固体培养48h～72h后，干燥得到两种菌株各自的固体培养物，将固体培养物进行晾晒，保证固体培养物的含水率均低于30％，然后进行稀释涂布检测保证短小芽孢杆菌的有效活菌数≥108cfu/g，假丝酵母的有效活菌数≥108cfu/g；
步骤3，将步骤2得到的两种菌株的固体培养物按照质量比为3～5∶1～3进行混合，得到复合微生物菌剂。
本发明的另一技术方案是，一种复合微生物菌剂用于生活垃圾焚烧发电前预处理的方法，具体操作过程如下：
将复合微生物菌剂按照焚烧垃圾总重量的0.1％～1％接种至待处理的垃圾中，搅拌均匀，堆积发酵3～10天，堆体温度高于40℃完成垃圾发酵，检测垃圾的含水率和热值达到《GB/T 35170-2017水泥窑协同处置的生活垃圾预处理可燃物》的相关要求后，完成生活垃圾焚烧发电前的预处理。
本发明的有益效果是，生活垃圾焚烧发电预处理的复合微生物菌剂及其制备方法，存在以下优势：
(1)本发明的复合微生物菌剂，在10℃～50℃温度范围内能够在生活垃圾中快速生长繁殖，菌种生长代谢产生的能量使堆体快速升温，并维持一定的相对高温状态，水分通过渗滤液释放以及水分蒸发大幅降低，减少了垃圾焚烧发电过程中污染物产生；
(2)本发明的微生物菌剂使垃圾迅速脱水，降低垃圾粘性，利于之后的自动化机械分选，增强分选效果，有效提高垃圾的热值；
(3)对垃圾堆积过程中产生的渗滤液，本发明的微生物菌剂在垃圾预处理堆积发酵过程中产生各类水解酶类，降解垃圾中的有机有害物质，降低渗滤液中污染物的含量，从而降低渗滤液处理难度和处理成本；
(4)在垃圾在堆积过程中，垃圾中的一些病原菌会生长繁殖，并产生大量刺激性气味的有害气体，本发明的微生物菌剂活性高，生长繁殖快，堆体升温快，能有效抑制有害菌生长，起到除臭和无害化目的；
(5)本发明使用复合微生物菌剂对垃圾进行预处理，提高了垃圾的热值，在垃圾焚烧发电的过程中减少甚至放弃了助燃剂(柴油、木材、煤炭等)使用，节省成本，提高了垃圾焚烧发电的效益；
(6)本发明选用的短小芽孢杆菌生长迅速，抗逆性强，可以使垃圾堆体迅速升温；同时可以产生各类水解酶类，降解垃圾渗滤液中有机有害物质；
(7)本发明选用的假丝酵母是一种兼性厌氧微生物，可以利用和降解垃圾中多种有机物，生长繁殖迅速，产生的能量可以使垃圾堆体迅速升温，降低垃圾含水率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的复合微生物菌剂，包括短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、假丝酵母(Candida)，短小芽孢杆菌的培养基及短小芽孢杆菌的代谢物、假丝酵母的培养基及假丝酵母的代谢物。
复合微生物菌剂中短小芽孢杆菌的有效活菌数≥108cfu/g，假丝酵母的有效活菌数≥108cfu/g。
复合微生物菌剂的含水率≤30％。
复合微生物菌剂中复合微生物菌剂中短小芽孢杆菌和假丝酵母的质量比为3～5∶1～3。
假丝酵母为热带假丝酵母(Candida tropicalis)、解脂假丝酵母(Candida lipolytica)或产朊假丝酵母(Candida utilis)中的任意一种。
两种菌株的培养基包括固体培养基和液体培养基，固体培养基为麸皮培养基、米糠培养基、玉米粉培养基或花生饼粉培养基中的任意一种或几种；
用于培养短小芽孢杆菌的液体培养基为牛肉膏蛋白胨液体培养基、种子培养基或LB液体培养基中的任意一种或几种，种子培养基的组成为0.5％(w/v)的酵母浸粉、1％(w/v)胰蛋白胨、0.05％(w/v)的磷酸二氢钾和0.5％(w/v)的氯化钠；
用于培养假丝酵母的液体培养基为蔗糖培养基或玉米粉培养基。
本发明的一种复合微生物菌剂的制备方法，具体操作过程包括如下步骤：
步骤1，将短小芽孢杆菌和假丝酵母这两种菌株分别进行液体培养，培养温度28℃～37℃，培养时间24h～48h，得到两种菌株各自的液体培养物；
步骤2，将步骤1得到的两种液体培养物分别按照质量比10％～30％接种到灭菌后的固体培养基，固体培养48h～72h后，干燥得到两种菌株各自的固体培养物，将固体培养物进行晾晒，保证固体培养物的含水率均低于30％，然后进行稀释涂布检测保证短小芽孢杆菌的有效活菌数≥108cfu/g，假丝酵母的有效活菌数≥108cfu/g；
步骤3，将步骤2得到的两种菌株的固体培养物按照质量比为3～5∶1～3进行混合，得到复合微生物菌剂。
本发明的一种复合微生物菌剂用于生活垃圾焚烧发电前预处理的方法，具体操作过程如下：
将复合微生物菌剂按照焚烧垃圾总重量的0.1％～1％接种至待处理的垃圾中，搅拌均匀，堆积发酵3～10天，堆体温度高于40℃垃圾完成发酵，检测垃圾的含水率和热值达到《GB/T 35170-2017水泥窑协同处置的生活垃圾预处理可燃物》的相关要求后，完成生活垃圾焚烧发电前的预处理；然后，将预处理后的垃圾在焚烧炉进行焚烧发电，焚烧炉中温度≥800℃。
垃圾预处理过程中，环境温度越高，复合微生物菌剂生长越迅速，堆体升温越快，处理时间越短。
国标规定：垃圾处理后含水率≤50％，热值≥1200大卡符合焚烧发电的条件。
相关指标的检测方法如下：
堆体温度：由温度传感器每隔1h自动采集一次；
渗滤液重量：收集所有垃圾渗滤液，根据垃圾渗滤液体积和密度计算渗滤液的重量；
垃圾的热值：依据《水泥窑协同处置的生活垃圾预处理-可燃物燃烧特性检测方法GB/T34615-2017》进行测定；
垃圾含水率测定：将生活垃圾在105℃下烘干至恒重，根据烘干前后垃圾质量差计算垃圾的含水率；
渗滤液COD(化学需氧量)：依据《生活垃圾渗滤水-化学需氧量(COD)的测定-重铬酸钾法CJ/T 3018.12-1993》；
渗滤液SS(悬浮物)：依据《水质悬浮物的测定-重量法GB/T11901-1989》；
垃圾渗滤液氨氮：依据《水质.氨氮的测定.纳氏试剂分光光度法HJ535-2009》；
垃圾渗滤液pH：依据《生活垃圾渗沥水.pH值的测定.玻璃电极法CJ/T3018.10-1993》；
石油类和植物油类：《水质石油类和植物油类的测定红外分光光度法HJ637-2018》。
实施例1
吉林某垃圾焚烧发电厂垃圾预处理
在环境温度零下20℃～零下10℃，垃圾堆体温度5℃～12℃，垃圾含水率为60％的条件下，使用本申请的复合微生物菌剂对垃圾堆积仓2万吨垃圾进行堆积发酵预处理。
一、菌液的制备
a、液体培养基的配置
短小芽孢杆菌的液体培养基：1％的胰蛋白胨、0.5％的酵母浸粉、0.5％的氯化钠；解脂假丝酵母的液体培养基：2％玉米粉、1％蔗糖、0.2％蛋白胨、0.05％磷酸氢二钾、0.01％硫酸镁；
b、液体培养将短小芽孢杆菌和假丝酵母分别接种到各自灭菌后的培养基上，培养温度28℃～37℃，培养时间24h，对发酵液进行镜检，确保菌液的有效活菌数≥4×109cfu。
二、复合菌剂制备
a、固体培养基的配置
短小芽孢杆菌固体培养基：麸皮8份、稻壳1份、玉米粉1份；解脂假丝酵母固体培养基：麸皮6份、玉米粉3份、豆粕粉1份；
b、固体培养
将短小芽孢杆菌液体培养物按照灭菌后固体培养基质量的30％接种到固体培养基上，堆积发酵培养48h，堆体温度控制在40℃，期间需要数次翻堆，固体发酵完毕需要进行晾晒，含水率低于30％，进行取样，稀释涂布计数，有效活菌数≥2×108cfu，获得合格的短小芽孢杆菌固体发酵产物；
将解脂假丝酵母菌液体培养物按照灭菌后固体培养基质量的10％接种到固体培养基上，堆积发酵培养48h，堆体温度控制在40℃，期间需要数次翻堆，固体发酵完毕需要进行晾晒，含水率为25％，进行取样，稀释涂布计数，有效活菌数≥108cfu，获得合格的假丝酵母固体发酵产物；
c、复合菌剂的复配
将短小芽孢杆菌固体发酵产物和解脂假丝酵母固体发酵产物按照4∶1的质量比进行复配，对复配之后的菌剂进行稀释涂布计数，有效活菌数≥108cfu，含水率≤30％，获得复合微生物菌剂。
三、垃圾预处理
将复合微生物菌剂按照焚烧垃圾总重量0.1％接种待处理的垃圾中，搅拌均匀，堆积发酵8天，堆体温度高于40℃完成发酵；
垃圾发酵预处理完成后，检测预处理后的垃圾中的含水率和热值均符合《GB/T 35170-2017水泥窑协同处置的生活垃圾预处理可燃物》的相关要求，然后，将预处理后的垃圾在焚烧炉进行焚烧发电，预处理物焚烧炉内温度达到800度标准以上进行焚烧发电。预处理结果见表1和表2。
对垃圾进行堆积发酵预处理，脱水效果明显，能明显提高垃圾的热值，降低垃圾渗滤液的污染程度，降低渗滤液的处置难度和成本。
表1复合菌剂预处理与自然堆积发酵效果对比
表2渗滤液主要污染物指标对比
实施例2
山东省潍坊市某垃圾焚烧发电垃圾预处理
在环境温度零下12℃～零下7℃，垃圾堆体温度12℃～17℃，垃圾平均含水率为62％的条件下，使用复合微生物菌剂对垃圾堆积仓内1.2万吨垃圾进行堆积发酵预处理。
一、菌液的制备
a、液体培养基的配置
短小芽孢杆菌液体培养基：1％的玉米粉、0.5％的蛋白胨、0.3％的牛肉膏、0.5％的氯化钠；热带假丝酵母液体培养基：2％的玉米粉、1％的蔗糖、1％的豆粕粉、0.05％的磷酸氢二钾、0.01％的硫酸镁；
b、液体培养
将短小芽孢杆菌和热带假丝酵母分别接种到各自灭菌后的培养基上，培养温度28℃～37℃，培养时间36h，对发酵液进行镜检，确保菌液的有效活菌数≥3×109cfu。
二、复合菌剂制备
a、固体培养基的配置
短小芽孢杆菌固体培养基：麸皮7份、稻壳2份、玉米粉1份；热带假丝酵母固体培养基：麸皮7份、玉米粉2份、豆粕粉1份；
b、固体培养
将短小芽孢杆菌液体培养物按照灭菌后固体培养基质量的20％接种到固体培养基上，堆积发酵培养60h，堆体温度控制在40℃，期间需要数次翻堆，固体发酵完毕需要进行晾晒，含水率为15％，进行取样，稀释涂布计数，有效活菌数在3×108cfu左右，或得合格的短小芽孢杆菌固体发酵产物；
将热带假丝酵母菌液体培养物按照灭菌后固体培养基质量的20％接种到固体培养基上，堆积发酵培养60h，堆体温度控制在40℃，期间需要数次翻堆，固体发酵完毕需要进行晾晒，含水率低于30％，进行取样，稀释涂布计数，有效活菌数在3×108cfu左右，或得合格的假丝酵母固体发酵产物；
c、复合菌剂的复配
将短小芽孢杆菌固体发酵产物、解脂假丝酵母固体发酵产物以及嗜热链球菌固体发酵产物按照3∶2的质量比进行复配，对复配之后的菌剂进行稀释涂布计数，有效活菌数≥108cfu，含水率≤30％，获得复合微生物菌剂。
三、垃圾预处理
将复合菌剂按照焚烧垃圾总重量0.5％接种到待处理的垃圾中，搅拌均匀，堆积发酵4天，堆体温度高于40℃完成发酵；
垃圾发酵预处理完成后，检测预处理后的垃圾中的含水率和热值均符合《GB/T 35170-2017水泥窑协同处置的生活垃圾预处理可燃物》的相关要求，然后，将预处理后的垃圾在焚烧炉进行焚烧发电，预处理物焚烧炉内温度达到800度标准以上进行焚烧发电。预处理结果见表3和表4。
表3复合菌剂预处理与自然堆积发酵效果对比
表4渗滤液主要污染指标对比
采用复合菌剂对垃圾进行堆积发酵预处理，降低了堆积发酵的时间，脱水效果明显，能明显提高垃圾的热值，降低垃圾渗滤液的污染程度，降低渗滤液的处置难度和成本。
实施例3
哈尔滨某垃圾焚烧发电厂垃圾预处理
在环境温度零下30℃～零下18℃，垃圾堆体温度3℃～7℃，垃圾平均含水率为59％的条件下，使用复合微生物菌剂对垃圾堆积仓内2.5万吨垃圾进行堆积发酵预处理
一、菌液的制备
a、液体培养基的配置
短小芽孢杆菌液体培养基：1％的蛋白胨、0.5％的酵母浸粉、0.5％的氯化钠；
产朊假丝酵母液体培养基：5％的玉米粉、1％的豆粕粉、0.05％的磷酸氢二钾、0.01％的硫酸镁；
b、液体培养
将短小芽孢杆菌和产朊假丝酵母分别接种到各自灭菌后的培养基上，培养温度28℃～37℃，培养时间36h，对发酵液进行镜检，确保短小芽孢杆菌菌液的有效活菌数≥6×109cfu，产朊假丝酵母的有效活菌数≥7×108cfu。
二、复合菌剂制备
a、固体培养基的配置
短小芽孢杆菌固体培养基：麸皮8份、稻壳1份、玉米粉1份；
产朊假丝酵母固体培养基：麸皮6份、玉米粉2份、豆粕粉2份；
b、固体培养
将短小芽孢杆菌液体培养物按照灭菌后固体培养基质量的10％接种到固体培养基上，堆积发酵培养72h，堆体温度控制在40℃，期间需要数次翻堆，固体发酵完毕需要进行晾晒，含水率为20％，进行取样，稀释涂布计数，有效活菌数在≥5×108cfu，获得合格的短小芽孢杆菌固体发酵产物；
将热带假丝酵母菌液体培养物按照灭菌后固体培养基质量的30％接种到固体培养基上，堆积发酵培养48h，堆体温度控制在40℃，期间需要数次翻堆，固体发酵完毕需要进行晾晒，含水率低于30％，进行取样，稀释涂布计数，有效活菌数≥3×108cfu，获得合格的产朊假丝酵母固体发酵产物；
c、复合菌剂的复配
将短小芽孢杆菌固体发酵产物与热带假丝酵母固体发酵产物按照5∶3的质量比进行复配，对复配之后的菌剂进行稀释涂布计数，有效活菌数≥108cfu，含水率≤30％，获得复合微生物菌剂。
三、垃圾预处理
将复合菌剂按照焚烧垃圾总重量1％接种到待处理的垃圾中，搅拌均匀，堆积发酵10天，堆积发酵完成。
垃圾发酵预处理完成后，检测预处理后的垃圾中的含水率和热值均符合《GB/T 35170-2017水泥窑协同处置的生活垃圾预处理可燃物》的相关要求，然后，将预处理后的垃圾在焚烧炉进行焚烧发电，预处理物在焚烧炉内进行焚烧发电，焚烧炉内温度达到800℃以上。预处理结果见表5和表6。
采用复合菌剂对垃圾进行堆积发酵预处理，脱水效果明显，能明显提高垃圾的热值，提高了焚烧炉的垃圾焚烧效率，降低垃圾渗滤液的污染程度，降低渗滤液的处置难度和成本。
表5复合菌剂预处理与自然堆积发酵效果对比
表6渗滤液主要污染指标对比