一种无水生态厕所尿液处理微生物制剂及其尿液处理工艺
技术领域
本发明涉及尿液处理技术领域，具体为一种无水生态厕所尿液处理微生物制剂及其处理工艺。
背景技术
无水生态厕所是环保厕所中的一种，也是现在应用前景较好的一类环保厕所，即不需用水冲洗，实现尿便进行分离，然后分别对尿液和粪便进行收集处理，最终产品可以作为生态肥料，也能提取尿液中的尿激酶等作为药品原料，实现废物再利用以及产品的高价值化。无水生态厕所具有不对环境造成污染，并且能充分利用各种资源强调污染物自净和资源循环利用概念和功能的一类厕所，目前的生态厕所利用率最多的是微生物菌种分解粪便的厕所，它利用其生长繁殖活动对粪便中可利用的大分子有机化合物进行生物降解并转化为菌体生物量，竞争性的抑制并杀死粪便中的病原性微生物，吸附、降解、转化粪便中产生的臭味物质，实现了粪便的无害化、资源化处理，能达到零排放的功能，对环境完全不造成污染。
随着城市规模的进一步扩大，公共厕所的数量也随之激增,这也导致厕所中产生的臭气对环境的污染不断加剧。恶臭作为环境公害之一，能刺激人的嗅觉神经和三叉神经，对呼吸中枢产生毒害,对人类的健康造成威胁，因此厕所臭气污染愈来愈引起人们的重视。恶臭物质是指能引起嗅觉器官多种多样臭感的物质。粪便恶臭主要来源于食物中蛋白质的代谢终产物,或粪便中代谢产物和残留分经细菌分解产生的恶臭物质。臭味气体中的主要致臭成分主要为HS、NH和两者的混合物。无水生态厕所具有较为重大的应用前景。
微生物处理已经是目前为止最为前沿的一代处理技术，用于对各种尿液和粪便进行有效的环保性的消除分解，也是目前市面上较为常用的技术。公开号为CN103113142B的畜禽粪便发酵液及其制备方法中，公开了一种微生物制剂组合物，但其只是解决了畜禽粪便的发酵分解问题，并不能直接应用在对人体尿液发酵中。单纯应用于人尿的微生物发酵中，现在国内还很少报道。
经研究发现，现有的菌落的活性发酵和生长的环境要求较高，但尿液中水含量在95％以上，其次才是尿素、无机盐以及少量尿酸等；水份过多，大影响了尿液的发酵时间，现有的微生物处理尿液，但其技术局限也较为明显，随着尿液的不断发酵会产生有毒代谢物以及水分过多，氧气减少不易流通，造成微生物的大量死亡变异，产生恶臭，同时也大大缩短了发酵周期，降低了尿液发酵处理的有效时间。
基于此，本发明设计了一种无水生态厕所尿液处理微生物制剂及其处理工艺，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无水生态厕所尿液处理微生物制剂及其处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无水生态厕所尿液处理微生物组合剂，所述组合剂每g由以下组分组成：
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)(100～180)亿CFU、
地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)(80～150)亿CFU、
产朊假丝酵母菌(Candida utilis)(65～120)亿CFU、
乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)(50～100)亿CFU、
红酵母(Rhodotorula)30～50亿CFU
双歧杆菌(Bifidobacterium)30～50亿CFU
黄曲霉(Aspergillus flavus)30～50CFU
戊糖片球菌(P.pentosaceus)30～50亿CFU
葡萄糖做载体补至总量1g。
优选地，所述组合剂每g由以下组分组成：
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)(120～160)亿CFU、
地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)(100～120)亿CFU、
产朊假丝酵母菌(Candida utilis)(80～100)亿CFU、
乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)(60～90)亿CFU、
红酵母(Rhodotorula)40～50亿CFU，
双歧杆菌(Bifidobacterium)(40～50)亿CFU，
黄曲霉(Aspergillus flavus)40～50CFU
戊糖片球菌(P.pentosaceus)40～50亿CFU
葡萄糖做载体补至总量1g。
优选地，所述组合剂每g由以下组分组成：
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)150亿CFU、
地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)110亿CFU、
产朊假丝酵母菌(Candida utilis)90亿CFU、
乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)80亿CFU、
红酵母(Rhodotorula)40亿CFU，
双歧杆菌(Bifidobacterium)40亿CFU，
黄曲霉(Aspergillus flavus)40CFU
戊糖片球菌(P.pentosaceus)40亿CFU
葡萄糖做载体补至总量1g。
上任一所述的无水生态厕所粪便处理微生物制组合剂的尿液处理工艺，包括以下步骤：
S1：发酵基液的制备，按以下质量百分数将菊粉18～25％、、水解糖25～35％、墨汁鬼伞干粉13～15％，磷酸二氢钾1～2％、硫酸镁0.5～1.2％、硫酸铁0.5～1.2％，其余均为纯净水，进行充分混合后，调节PH值至6.2～6.8，充分搅拌均匀得取出备用；
S2：发酵基液的灭菌溶解，将营养基液注入到发酵罐中，然后通入高温蒸汽，将营养基液冷却，干燥；
S3：发酵混合液接种制备，将微生物组合剂加入发酵罐中，按体积份数100份发酵填料中加入5～8份菌种液，搅拌使菌种液与发酵基液混合均匀，通入灭菌空气，发酵10～12小时后得到发酵原料；
S4：尿液处理，将抽取S3中的发酵原料按照与尿液原液1：(20～25)的质量比例加入尿液原料中，处于恒温25℃下进行连接发酵。
优选地，S1中向发酵基液中加入盐酸吡哆醇作为添加剂，盐酸吡哆醇0.5％～1％进行添加。
进一步地，S2中发酵罐内温度为150～250℃，保持1～3小时对营养基液的灭菌。
进一步地，S3中灭菌空气的通气量为110～220L/h，发酵罐中的菌种液与发酵基液需要进行搅拌，搅拌的速度为120～180r/min。
进一步地，S3中发酵罐内温度控制在25～35℃、PH值6.2～6.8。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过微生物组合剂和发酵基液以及尿液处理工艺参数，通过菊粉和水解糖能够在发酵过程中与尿液中的水形成一定的胶体状呈半固定态状，减少发酵过程和尿液中水份过多的造成的缺氧状态且能够提供必要的能量；通过墨法鬼伞粉提供发酵过程中的各种氨基酸，发酵分解产物大大增加成品尿液肥中氮素含量，通过磷酸二氢钾、、硫酸镁、硫酸铁，提供必要的微量元素，盐酸吡哆醇能够为微生物组合剂提供良好的发酵环境和营养，枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母菌菌体促进有益厌氧菌生长，保持环境的PH值，间接抑制其它致病菌生长是一种兼性厌氧菌，同时和地衣芽孢杆菌、红酵母，双歧杆菌，乳酸片球菌，黄曲霉、戊糖片球菌共同协同作用能将易挥发的碳酸铵、氨气转化成磷酸铵，防止氮素的损失，而且弥补了人尿中磷肥含量低的缺点，可使其中的易挥发的碳酸铵转化成性质稳定的硫酸铵，能够将尿素分解为铵态氮，也能起到防止氮素损失的作用，易于被植物吸收，解决尿液恶臭味、发酵积水少氧易累积代谢毒素且发酵周期短发酵效率低的的技术问题，此外制作的尿液氮肥呈半固态状，解决尿液液态肥中容易有效成分易挥发的问题，本发明的成品易保存存储运输，不易变质。
附图说明
图1为本发明制备出出来的半固态尿基肥图片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
菌种选择：
实施例1～5选自同一批微生物组合制剂，采用同一标准
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)150亿CFU、
地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)110亿CFU、
产朊假丝酵母菌(Candida utilis)90亿CFU、
乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)80亿CFU、
红酵母(Rhodotorula)40亿CFU，
双歧杆菌(Bifidobacterium)40亿CFU，
黄曲霉(Aspergillus flavus)40CFU
戊糖片球菌(P.pentosaceus)40亿CFU，葡萄糖做载体补至总量1g。
以上菌种均为市场上常用购买的菌种。
尿液处理实施例：
实施例1
S1：发酵基液的制备，按以下质量百分数将菊粉25％、水解糖35％、墨汁鬼伞干粉13％，磷酸二氢钾1％、硫酸镁0.5％、硫酸铁1.2％，盐酸吡哆醇0.5％,其余均为纯净水，进行充分混合后，调节PH值至6.5，充分搅拌均匀取出发酵基液备用；
S2：发酵基液的灭菌溶解，将营养基液注入到发酵罐中，然后通入高温蒸汽，将营养基液冷却，干燥3h，将发酵基液水份含量控制在10％以内；S2中发酵罐内温度为250℃，保持1小时对营养基液的灭菌；
S3：发酵混合液接种制备，将微生物组合剂加入发酵罐中，按体积份数100份发酵填料中加入5份菌种液，搅拌使菌种液与发酵基液混合均匀，通入灭菌空气，发酵10小时后得到发酵初步原料；S3中发酵罐内温度控制在25℃，PH值6.8，灭菌空气的通气量为110L/h，发酵罐中的菌种液与发酵基液需要进行搅拌，搅拌的速度为180r/min；
S4：尿液处理，将抽取S3中的发酵原料按照与尿液原液1：20的质量比例加入尿液原料中，处于常温下进行发酵，，待检索可收取后，提取成品。
实施例2
S1：发酵基液的制备，按以下质量百分数将菊粉18％、水解糖30％、墨汁鬼伞干粉14％，磷酸二氢钾1.5％、盐酸吡哆醇0.8％硫酸镁0.5％、硫酸铁1.2％，其余均为纯净水，进行充分混合后，调节PH值至6.8，充分搅拌均匀得取出备用；
S2：发酵基液的灭菌溶解，将营养基液注入到发酵罐中，然后通入高温蒸汽，将营养基液冷却，干燥3h，将发酵基液水份含量控制在10％以内；S2中发酵罐内温度为150℃，保持3小时对营养基液的灭菌。
S3：发酵混合液接种制备，将微生物组合剂加入发酵罐中，按体积份数100份发酵填料中加入8份菌种液，搅拌使菌种液与发酵基液混合均匀，通入灭菌空气，发酵12小时后得到发酵原料；S3中发酵罐内温度控制在35℃、PH值6.5，灭菌空气的通气量为220L/h，发酵罐中的菌种液与发酵基液需要进行搅拌，搅拌的速度为120r/min；
S4：尿液处理，将抽取S3中的发酵原料按照与尿液原液1：25的质量比例加入尿液原料中，处于常温，一般25℃下进行连接发酵，有效发酵时间达40～60h。
实施例3
S1：发酵基液的制备，按以下质量百分数将菊粉20％、水解糖25％、墨汁鬼伞干粉15％，磷酸二氢钾2％、盐酸吡哆醇0.8％、硫酸镁0.8％、硫酸铁1％，其余均为纯净水，进行充分混合后，调节PH值至6.5，充分搅拌均匀得取出备用；
S2：发酵基液的灭菌溶解，将营养基液注入到发酵罐中，然后通入高温蒸汽，将营养基液冷却、干燥，将发酵基液水份含量控制在10％以内；S3中发酵罐内温度控制在30℃，PH值6.2，灭菌空气的通气量为180L/h，发酵罐中的菌种液与发酵基液需要进行搅拌，搅拌的速度为160r/min
S3：发酵混合液接种制备，将微生物组合剂加入发酵罐中，按体积份数100份发酵填料中加入6份菌种液，搅拌使菌种液与发酵基液混合均匀，通入灭菌空气，发酵11小时后得到发酵原料；S3中灭菌空气的通气量为200L/h，发酵罐中的菌种液与发酵基液需要进行搅拌，搅拌的速度为150r/min；
S4：尿液处理，将抽取S3中的发酵原料按照与尿液原液1：22的质量比例加入尿液原料中，处于常温，一般25℃下进行连接发酵，，待检索可收取后，提取成品。
实施例4
S1：发酵基液的制备，按以下质量百分数将菊粉22％、水解糖28％、墨汁鬼伞干粉14％，磷酸二氢钾1.5％、盐酸吡哆醇0.8％、硫酸镁0.8％、硫酸铁0.8％，其余均为纯净水，进行充分混合后，调节PH值至6.8，充分搅拌均匀得取出备用；
S2：发酵基液的灭菌溶解，将营养基液注入到发酵罐中，然后通入高温蒸汽，将营养基液冷却降压至常压干燥；S2中发酵罐内温度为200℃，保持2小时对营养基液的灭菌；
S3：发酵混合液接种制备，将微生物组合剂加入发酵罐中，按体积份数100份发酵填料中加入7份菌种液，搅拌使菌种液与发酵基液混合均匀，通入灭菌空气，发酵12小时后得到发酵原料；S3中发酵罐内温度控制在25℃，PH值6.8，灭菌空气的通气量为150L/h，发酵罐中的菌种液与发酵基液需要进行搅拌，搅拌的速度为150r/min；
S4：尿液处理，将抽取S3中的发酵原料按照与尿液原液1：23的质量比例加入尿液原料中，处于常温下进行发酵，待检索可收取后，提取成品。
实施例5
S1：发酵基液的制备，按以下质量百分数将菊粉23％、水解糖32％、墨汁鬼伞干粉15％，磷酸二氢钾1.5％、盐酸吡哆醇0.8％、硫酸镁0.7％、硫酸铁0.7％，其余均为纯净水，进行充分混合后，调节PH值至6.5，充分搅拌均匀得取出备用；
S2：发酵基液的灭菌溶解，将营养基液注入到发酵罐中，然后通入高温蒸汽，将营养基液冷却降压至常压干燥3h，将发酵基液水份含量控制在10％以内；S2中发酵罐内温度为250℃，保持1小时对营养基液的灭菌；
S3：发酵混合液接种制备，将微生物组合剂加入发酵罐中，按体积份数100份发酵填料中加入8份菌种液，搅拌使菌种液与发酵基液混合均匀，通入灭菌空气，发酵12小时后得到发酵原料；S3中发酵罐内温度控制在25℃，PH值6.8，灭菌空气的通气量为150L/h，发酵罐中的菌种液与发酵基液需要进行搅拌，搅拌的速度为150r/min；
S4：尿液处理，将抽取S3中的发酵原料按照与尿液原液1：20的质量比例加入尿液原料中，处于恒温25℃下进行连接发酵，待检索可收取后，提取成品。
实施例1～5检测结果表格如下：
以上为实施例1-5的制备的成品中，有效发酵时间大大高于现有技术中的60～70h,能够提高发酵效率，用于无水生态厕所能够一次性投放后，大概每周收集一次成品和更换一次发酵组剂，避免了每隔两三天进行更换，需要更多的人力物力，且成品方便运输，易保存。
本实施例中制备的成品，通过与水比例1：10溶解，然后按照常规的施肥标准，分别在六个片区试验田进行试用，每个片区对应上述实施例制备的尿液肥成品，相较于通过施用普通氮肥对比例，本实施例1～5制备的成品平均相较于对比例增产25～30％之间，其效果显著。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
