一种基于微生物菌群的垃圾高温降解处理方法

本发明涉及室内的动物粪便分解，具体为一种基于微生物菌群的垃圾高温降解处理方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的加速和宠物保有量的增加，室内动物粪便的处理成为一个日益突出的问题。传统的处理方式往往存在环境污染、资源浪费以及处理效率低下等问题。因此，开发一种基于微生物菌群的垃圾高温降解处理方法以对室内动物粪便处理显得尤为重要。

2、基于微生物菌群的室内动物粪便高温降解处理方法，正是针对上述问题而提出的一种创新解决方案。该方法利用复合嗜热微生物菌群在高温条件下对粪便进行快速降解，同时抑制粪便中的寄生虫和病毒。嗜热微生物具有在高温环境下生长活跃、降解效率高的特点，能够实现对粪便中有机物的快速转化，将其分解为co2和h2o等无害物质。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于微生物菌群的垃圾高温降解处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的一种基于微生物菌群的垃圾高温降解处理方法，利用复合嗜热微生物分解室内动物粪便以及在分解过程中对粪便中的寄生虫和病毒抑制，包括以下步骤：

3、s1、筛选并培养复合嗜热微生物菌群：该菌群包括至少两种不同种类的嗜热细菌，每种嗜热细菌具有特定的降解能力和生长特性，通过优化培养基的配方和培养条件，使得这些嗜热细菌能够在高温环境下快速生长并保持良好的活性；

4、s2、对室内动物粪便进行预处理：预处理步骤包括去除室内动物粪便中的杂质和大块物质以及调节水分含量，破碎成适合微生物降解的小颗粒，并调节室内动物粪便的湿度和ph值，使其适合嗜热微生物的生长和降解；

5、s3、将预处理后的室内动物粪便与复合嗜热微生物菌群混合，通过调整混合物的比例和条件，使得嗜热微生物能够充分接触并降解室内动物粪便中的有机物；

6、s5、在室内的发酵仓或反应器中，铺设生物基质原料作为培养基，培养基包括谷壳、锯末、米糠等，通过加热设备将发酵仓内的温度提升到适合微生物活动的高温范围，即75-85℃或更高。

7、进一步的，在s1中，从自然界中筛选并培养出两种嗜热细菌，分别为芽孢杆菌属和梭菌属，并加入热球菌属和热硫化氢菌属。

8、进一步的，在s1中，优化培养方法，步骤为：

9、a、种子制备：采用更为精细的种子制备方法,确保初始菌种的纯度和活性，步骤为：

10、ⅰ、从保存的菌种库中选取目标嗜热细菌；

11、ⅱ、在固体培养基上分离出单菌落：准备一系列稀释梯度的嗜热细菌悬液，使用无菌棉签或涂布器，将适当稀释度的细菌悬液均匀涂布在固体培养基平板上，将涂布好的平板置于高温条件下培养，使细菌在培养基上生长并形成单菌落，计算稀释后细菌悬液的浓度，从而选择合适的稀释度以获得单菌落，公式为：

12、其中，cdiluted是稀释后细菌悬液的浓度，coriginal是原始细菌悬液的浓度，voriginal是用于稀释的原始细菌悬液的体积，vdiluent是加入的稀释剂的体积；为了更准确地描述稀释过程中细菌活性的变化，引入一个活性因子(δ)来优化公式,活性因子可以通过实验测定不同稀释度下细菌的活性来确定,优化后的公式为：

13、其中，表示稀释后具有活性的细菌浓度，活性因子(δ)的取值范围在0到1之间，表示稀释过程中细菌活性的损失程度，通过实验测定不同稀释度下细菌的活性，可以得到一系列活性因子的值，进而用于优化公式，此外，除了引入活性因子外，还可以根据实验经验和观察结果动态调整稀释度，通过定期监测单菌落的形成情况，可以根据需要调整稀释比例，以获得最佳的分离效果和菌种纯度；

14、ⅲ、挑选生长良好的单菌落，进行多次传代培养，以进一步纯化；

15、ⅳ、将纯化后的嗜热细菌接种到液体培养基中，通过控制培养时间优化种子液的制备过程，公式为：

16、其中，β(s)是时间s时的细菌数量，f是环境容纳量，即最大细菌数量，k是生长速率，s0是生长延迟时间,以预测细菌数量的变化趋势，从而优化培养时间；同时预测细菌生长速度，公式为：

17、其中，h1和h2分别是时间g1和g2时的细菌数量,通过测量不同时间点的细菌数量，可以计算出比生长速率，从而评估培养条件的适宜性；

18、b、扩大培养：在适当的温度和ph值条件下进行扩大培养，以获取足够数量的嗜热细菌；

19、c、分批培养与连续培养结合：根据嗜热细菌的生长特点，结合分批培养和连续培养的方法，提高菌群的稳定性和产量。

20、进一步的，在s1中，确定培养基配方与培养条件，步骤为：

21、1)、培养基配方：步骤为：

22、1.1)、对于芽孢杆菌属，优化碳源即葡萄糖、果糖以及氮源即蛋白胨、酵母提取物的比例；

23、1.2)、对于梭菌属，添加维生素、氨基酸、核苷酸以促进其生长；

24、1.3)、对于热球菌属和热硫化氢菌属；

25、2)、培养条件；

26、2.1)、温度:确保反应器内的温度控制在嗜热细菌最适生长范围内，如70-85℃，并保持稳定；

27、2.2)、ph值:根据嗜热细菌的生长需求，调整培养基的ph值至最适范围；

28、2.3)、氧气含量:根据嗜热细菌的呼吸类型即好氧、厌氧或兼性厌氧，控制反应器内的氧气含量；

29、2.4)、搅拌与混合:确保室内动物粪便与复合嗜热微生物菌群充分混合，提高降解效率。

30、进一步的，在s1中，控制条件以确保效果更佳，步骤为：

31、①、实时监测:利用生物传感器或自动化控制系统实时监测反应器或发酵仓内的温度、ph值、氧气含量等关键参数，确保它们始终维持在最佳范围内；

32、②、反馈调整：根据实时监测的数据，及时调整培养条件，如增加或减少通风量、调整加热或冷却设备的输出等。

33、③、定期维护：对反应器或发酵仓进行定期清洗和消毒，避免污染和菌群退化。

34、进一步的，在步骤ⅲ中，首先挑选生长良好的单菌落，观察固体培养基上的菌落生长情况，挑选边缘整齐、表面光滑、色泽均一的菌落，并使用无菌接种环或针头，轻轻挑取单个菌落，避免带入其他菌落或培养基，再进行多次传代培养，最后进行菌种纯化与鉴定。

35、进一步的，在s2中，使用ph计、酸度计、碱度计监测ph值的变化，并添加酸性物质或碱性物质来调节ph值。

36、进一步的，在s2中，在粪便中添加干燥剂，干燥剂包括活性炭、干燥沙，吸收粪便中的湿气，降低湿度。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、1、本发明中，显著提高室内动物粪便的降解效率，缩短处理周期，由于采用了复合嗜热微生物菌群，不同种类的嗜热细菌能够协同作用，共同降解室内动物粪便中的有机物，从而大大提高了降解效率，能够实现对粪便中有机物的快速转化，将其分解为co2和h2o等无害物质。

39、2、本发明中，保证了微生物菌群的稳定性和活性，通过优化培养基和培养条件，以及实时监测和调整反应条件，使得嗜热微生物在高温环境下能够保持良好的活性和稳定性，确保了对室内动物粪便的降解效率。

40、3、本发明中，采用微生物降解方法，避免了传统室内动物粪便处理方法环境污染问题，同时实现了资源的有效利用和循环利用，且分解过程中对粪便中的寄生虫和病毒抑制效果，确保在处理过程中不会对人类和宠物造成危害。