CN103396235B - 利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，包括以下步骤：a．将枯草芽孢杆菌接种于液体培养基中进行发酵培养，获得液体菌剂；b．将液体菌剂、柑橘皮渣、水分调节剂、pH调节剂混合均匀后进行堆肥发酵处理，获得生产用菌剂；c．将紫色泥岩、pH调节剂混合均匀，获得混合物A；d．将生产用菌剂、混合物A、柑橘皮渣、水分调节剂混合均匀后进行堆肥发酵处理，获得有机肥料。本发明所筛选培养出的枯草芽孢杆菌具有分解果胶的能力，将其用于堆肥发酵能有效利用柑橘皮渣中大量的果胶；而且，使用预先制备的生产用菌剂，能迅速启动堆肥中的微生物分解过程；紫色泥岩不仅能缓冲堆肥的pH，而且具有吸附臭气和氨的作用，增加有机肥料的含氮量。

Description

利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法

技术领域

本发明涉及一种生产有机肥料的方法，特别涉及一种以柑橘皮渣为主要原料，通过堆肥发酵，清洁生产有机肥料的方法。

背景技术

我国是世界第一大柑橘生产国，所生产的柑橘除直接食用外，还有相当大的一部分柑橘用于果汁加工，产生大量的柑橘皮渣，处理和处置极其困难，环境污染严重。目前，柑橘皮渣主要通过简单的卫生填埋进行处理。但是，柑橘皮渣体积大、含水量高，填埋处理不仅占地多，同时还产生大量的渗漏液和臭气，破坏填埋场的理化和生物学状态，许多填埋场已拒绝填埋柑橘皮渣。同时，填埋和集中堆放产生一系列环境和卫生问题，如污染空气、土壤和水体等，影响人们的生产、生活及健康。因此，柑橘皮渣的无害化处理和资源化利用亟待解决。

自上世纪80年代以来，国家有关部门对柑橘皮渣无害化处理和资源化利用技术进行了大量的科学研究，其中包括提取香精油、果胶、色素、纤维素和黄酮类等物质，以及厌氧沼气发酵等，但都不能对柑橘皮渣进行有效减量，甚至增加了皮渣废弃物的体积，造成更严重的二次污染。把废渣直接作为饲料只能新鲜状态下少量饲喂给反刍动物，过多易导致酸中毒。目前，比较有效的方法是烘干皮渣做饲料，但是柑橘皮渣的含水量超过80%，加之富含果胶，大量的水分以吸附水的形式存在，采用发酵烘干技术生产饲料能耗大、成本高、难于广泛应用，数据显示干燥1吨柑橘皮渣的含水量超过80%，加之富含果胶，大量的水分以吸附水的形式存在，采用发酵需要1吨燃煤，加之电力、人工、企业设备折旧等费用，成本居高不下，推广进程缓慢。此外，柑橘皮渣的蛋白质含量不足1%（干重计），饲料营养价值低。

在无害化处理柑橘皮渣生产有机肥的过程中，高温堆肥发酵是主要途径之一，影响高温发酵的主要因素是微生物种类、原料性质（包括水分、酸碱度、原料成份、碳氮比等）和条件控制，国内也有不少关于处理柑橘皮渣生产有机肥的记载。例如申请公布号为CN102249756A的中国发明专利申请，其公开了一种以柑橘皮渣为主要原料的生物有机肥及其制备方法，柑橘皮渣经过预处理、配料、初步降解、堆肥腐熟处理、后端添加生物功能菌等步骤后制得生物有机肥。但是，该专利申请公开的方法中并未针对柑橘皮渣中的果胶进行专门处理，导致柑橘皮渣降解不完全，柑橘皮渣含有的大量的果胶没有得到有效利用，而且该制备方法的工艺复杂、运作成本高、生产周期较长，不利于大规模推广应用。

因此，考虑到应用现有技术处理柑橘皮渣的效果不够理想，急需开发一种规模化处理柑橘皮渣，并生产有机肥料的新方法，其能够对柑橘皮渣中的果胶进行专门处理，使柑橘皮渣降解完全，有效利用柑橘皮渣含有的大量的果胶，而且工艺简单、运作成本低、生产周期短。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种规模化处理柑橘皮渣，并生产有机肥料的新方法，其能够对柑橘皮渣中的果胶进行专门处理，使柑橘皮渣降解完全，有效利用柑橘皮渣含有的大量的果胶，而且工艺简单、运作成本低、生产周期短。

本发明的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，包括以下步骤：

a．将枯草芽孢杆菌接种于仅以果胶作为碳源的液体培养基中进行发酵培养，获得液体菌剂；

b．按照质量比，将所述液体菌剂：柑橘皮渣：水分调节剂：pH调节剂=1:5-9:1-3:0.5-1.5的比例混合均匀后置于发酵池或者发酵槽中进行堆肥发酵处理，获得生产用菌剂；

c．按照质量比，将紫色泥岩：pH调节剂=1-5:1的比例混合均匀，获得混合物A；

d．按照质量比，将所述生产用菌剂：混合物A：柑橘皮渣：水分调节剂=1:1-3:50-150：0.5-1.5的比例混合均匀后置于太阳能隔热温室中进行堆肥发酵处理，至堆肥含水量降低至20%以下，获得有机肥料。

进一步，所述步骤a中的液体培养基的成份按重量份包括以下组份：10-20份磷酸钾、25-75份硫酸镁、200-300份硝酸钠、0.5-1.5份硫酸亚铁、100-200份果胶，余量为去离子水并添加至100000份。

进一步，所述步骤a中的液体培养基的成份按重量份包括以下组份：15份磷酸钾、50份硫酸镁、250份硝酸钠、1份硫酸亚铁、150份果胶，余量为去离子水并添加至100000份。

进一步，所述水分调节剂为经过粉碎的小麦秸秆、玉米、水稻秸秆和糠壳中的一种或者两种以上的混合物，所述水分调节剂的含水量在5%以下，所述pH调节剂为石灰粉。

进一步，所述步骤b中液体菌剂：柑橘皮渣：粉碎小麦秸秆：石灰粉=1:7:2:1。

进一步，所述步骤b中的堆肥发酵处理还包括以下步骤：待发酵池或者发酵槽内温度升高至60℃以上之后，每间隔2-4天翻堆一次，翻堆3-5次后完成堆肥发酵。

进一步，所述步骤c中紫色泥岩：pH调节剂=3:1。

进一步，所述步骤d中生产用菌剂：混合物A：柑橘皮渣：水分调节剂=1:2:100：1。

进一步，所述步骤d中的堆肥发酵还包括以下步骤：堆肥温度升高至60℃以上之后，每间隔2-4天翻堆一次，待堆肥温度降低至40℃以下之后，每间隔1天翻堆一次。

进一步，所述柑橘皮渣为工业化榨汁后的柑橘废渣，所述柑橘皮渣的含水量为70-82%。

本发明具有以下有益效果：第一，本发明利用仅以果胶作为碳源的液体培养基对枯草芽孢杆菌进行定向筛选并培养，所培养出的枯草芽孢杆菌具有分解果胶的能力，将其用于柑橘皮渣的堆肥发酵能有效利用柑橘皮渣中大量的果胶；第二，对柑橘皮渣进行正式堆肥发酵时使用预先制备生产用菌剂，能迅速启动堆肥中的微生物分解过程，有效地分解柑橘皮渣中的果胶，同时提高堆制温度，除臭灭菌和自然脱水；第三，加入紫色泥岩不仅能缓冲堆肥的pH，而且具有吸附臭气和氨的作用，防止这些气体挥发，增加有机肥含氮量；第四，太阳能隔离温室能吸收太阳能，提高环境温度，既有益于堆制过程中的保温脱水，又利于防止臭气散发到外围环境，实现清洁生产；第五，最后堆肥发酵处理柑橘皮渣时，柑橘皮渣的质量可占总质量的90%以上，而辅料添加量低于10%，因此柑橘皮渣的处理量大，可实现柑橘皮渣的规模化处理。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

具体实施方式

以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

本实施例的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，包括以下步骤：

a．将枯草芽孢杆菌接种于仅以果胶作为碳源的液体培养基中进行发酵培养，获得液体菌剂；液体培养基除仅以果胶作为碳源对枯草芽孢杆菌进行定向筛选培养外，其它营养物质均与枯草芽孢杆菌的一般培养基无异，其成份按重量份优选包括以下组份：15份磷酸钾、50份硫酸镁、250份硝酸钠、1份硫酸亚铁、150份果胶，余量为去离子水并添加至100000份；以本培养基所培养出的枯草芽孢杆菌具有分解果胶的能力，将其用于柑橘皮渣的堆肥发酵能有效利用柑橘皮渣大量的果胶,其能够利用柑橘皮渣中的果胶作为能源物质进行生长繁殖，有效地分解柑橘皮渣中的果胶，提高堆制温度，达到除臭灭菌的目的，同时分解后的果胶中的水分从束缚水成为游离水，利用分解产生的热量，实现柑橘皮渣的自然脱水；常规微生物不具有分解果胶的功能，因此其发酵温度低，除臭灭菌和脱水的效果相对较差，柑橘皮渣处理效果相对较差；

b．按照质量比，将所述液体菌剂：柑橘皮渣：水分调节剂：pH调节剂=1:5-9:1-3:0.5-1.5的比例混合均匀后置于发酵池中进行堆肥发酵处理，获得生产用菌剂；由于本实施例的柑橘皮渣为工业化榨汁后、含水量为70-82%的柑橘废渣，高含水量并不适宜后续发酵菌种的生长，水分调节剂用于调节柑橘皮渣的水分，考虑到物料的价格、获取途径及透气性，选择经过粉碎的糠壳较为理想，其中糠壳粉碎至5-10mm；此外，柑橘皮渣特点是物料大、偏酸，这是严重影响菌种活性和降解效果的主要因素，应使用pH调节剂调节pH值至7左右，优选的pH调节剂为石灰粉，不仅能调节pH，而且还能释放热量，有利于发酵的进行；优选的，液体菌剂：柑橘皮渣：粉碎糠壳：石灰粉=1:7:2:1；待发酵池内温度升高至60℃以上之后，每间隔3天翻堆一次，翻堆4次后完成堆肥发酵；堆肥发酵时需适当翻堆以达到透气供氧效果，堆翻4次可以完成腐熟阶段，若配合使用打氧机则可减少翻堆次数；

c．按照质量比，将紫色泥岩：pH调节剂=1-5:1的比例混合均匀，获得混合物A；pH调节剂优选为石灰粉，不仅能调节pH，而且还能释放热量，有利于发酵的进行；粉碎后的紫色泥岩与石灰粉混合制成具有吸附臭气、保氮、增钾和调节pH的混合物A，其成本低、来源广、效果好；使用上述混合物A之后，有机肥含氮量可提高25%以上，氧化钾含量提高15%以上，发酵过程中的臭气减少，pH变幅减小；优选的，紫色泥岩：石灰粉=3:1；其中，紫色泥岩为侏罗纪遂宁组紫色泥岩；

d．按照质量比，将所述生产用菌剂：混合物A：柑橘皮渣：水分调节剂=1:1-3:50-150：0.5-1.5的比例混合均匀后置于太阳能隔热温室中进行堆肥发酵处理，堆肥温度升高至60℃以上之后，每间隔3天翻堆一次，待堆肥温度降低至40℃以下之后，每间隔1天翻堆一次，至堆肥含水量降低至20%以下，获得有机肥料；对柑橘皮渣进行正式堆肥发酵时使用预先制备生产用菌剂，使堆肥处理皮渣启动快，启动时间比普通堆肥快1～2天，果胶分解迅速彻底，处理皮渣耗时短，在我国西南和气候条件类似的地区，利用本实施例的方法处理柑橘皮渣生产有机肥，需要60左右天，冬季时间略长，且发酵温度高，最高温度可达65℃；优选的，水分调节剂为粒径为5-10mm的粉碎糠壳，并且生产用菌剂：混合物A：柑橘皮渣：糠壳=1:2:100：1；太阳能隔离温室的主体材料使用透光率大于80%的中空阳光板，顶部为弧形结构，其面积（平方米）按：S=15X+500计算，X为柑橘皮渣日产量，在50<X<250吨之间；处理柑橘皮渣生产有机肥料的全部过程均在太阳能隔离温室中进行，有效地阻止了柑橘皮渣臭气散发，实现了清洁化处理柑橘皮渣；同时，太阳能隔离温室在结构设计和材料使用方面，充分吸收太阳能，提高环境温度，并防止热量散失，有益于堆制发酵后有机肥的后期腐熟和脱水干燥。

以下为本发明的具体实施例：

实施例一

本实施例的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，包括以下步骤：

a．将枯草芽孢杆菌接种于液体培养基中进行发酵培养，液体培养基的成份按重量份包括以下组份：1g磷酸钾、2.5g硫酸镁、20g硝酸钠、0.05g硫酸亚铁、10g果胶，余量为去离子水并添加至10000g；在发酵罐内（温度45±1℃、搅拌速率128r^-1 min^-1）发酵7天，获得液体菌剂；

b．将10kg液体菌剂、50kg柑橘皮渣、10kg水分调节剂、5kg石灰粉混合均匀后置于长×宽×高=6米×3米×2米的发酵槽中进行堆肥发酵处理，待发酵池内温度升高至60℃以上之后，每间隔2天翻堆一次，翻堆5次后完成堆肥发酵，获得生产用菌剂；所述水分调节剂为经过粉碎的粒径为5-10mm的小麦秸秆，所述小麦秸秆的含水量在5%以下；所述柑橘皮渣为工业化榨汁后的柑橘废渣，所述柑橘皮渣的含水量为70%。

c．将10kg紫色泥岩、10kg石灰粉混合均匀，获得混合物A；

d．将10kg生产用菌剂、10kg混合物A、500kg柑橘皮渣、5kg小麦秸秆混合均匀后置于太阳能隔热温室中进行堆肥发酵处理，堆肥温度升高至60℃以上之后，每间隔2天翻堆一次，待堆肥温度降低至40℃以下之后，每间隔1天翻堆一次，至堆肥含水量降低至20%以下，获得有机肥料。

按照《有机肥料标准（NY525-2002）》的相关规定对所获得的有机肥料进行检测，结果如下：有机肥料呈深褐色、粉末状，总养分（N+P₂O₅+K₂O）含量达到6.57%，有机质含量达41%，水分含量为18%，pH值为7.4，未检测出蛔虫卵。

实施例二

本实施例的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，包括以下步骤：

a．将枯草芽孢杆菌接种于液体培养基中进行发酵培养，液体培养基的成份按重量份包括以下组份：1.5g磷酸钾、5g硫酸镁、25g硝酸钠、0.1g硫酸亚铁、15g果胶，余量为去离子水并添加至10000g；摇瓶培养（温度45±1℃、搅拌速率128r^-1min^-1）7天，获得液体菌剂；

b．将10kg液体菌剂、70kg柑橘皮渣、20kg水分调节剂、10kg石灰粉混合均匀后置于长×宽×高=10米×10米×2米的发酵池中进行堆肥发酵处理，待发酵池内温度升高至60℃以上之后，每间隔3天翻堆一次，翻堆4次后完成堆肥发酵，获得生产用菌剂；所述水分调节剂为经过粉碎的粒径为5-10mm的糠壳，所述糠壳的含水量在5%以下；所述柑橘皮渣为工业化榨汁后的柑橘废渣，所述柑橘皮渣的含水量为76%。

c．将30kg紫色泥岩、10kg石灰粉混合均匀，获得混合物A；

d．将10kg生产用菌剂、20kg混合物A、1000kg柑橘皮渣、10kg糠壳混合均匀后置于太阳能隔热温室中进行堆肥发酵处理，堆肥温度升高至60℃以上之后，每间隔3天翻堆一次，待堆肥温度降低至40℃以下之后，每隔1天翻堆一次，至堆肥含水量降低至20%以下，获得有机肥料。

按照《有机肥料标准（NY525-2002）》的相关规定对所获得的有机肥料进行检测，结果如下：有机肥料呈褐色、粉末状，总养分（N+P₂O₅+K₂O）含量达到8.0%，有机质含量达43%，水分含量为18%，pH值为7.1，未检测出蛔虫卵。

实施例三

本实施例的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，包括以下步骤：

a．将枯草芽孢杆菌接种于液体培养基中进行发酵培养，液体培养基的成份按重量份包括以下组份：2g磷酸钾、7.5g硫酸镁、30g硝酸钠、0.15g硫酸亚铁、20g果胶，余量为去离子水并添加至10000g；摇瓶培养（温度45±1℃、搅拌速率128r^-1 min^-1）7天，获得液体菌剂；

b．将10kg液体菌剂、90kg柑橘皮渣、30kg水分调节剂、15kg石灰粉混合均匀后置于长×宽×高=6米×3米×2米的发酵槽中进行堆肥发酵处理，待发酵池内温度升高至60℃以上之后，每间隔4天翻堆一次，翻堆3次后完成堆肥发酵，获得生产用菌剂；所述水分调节剂为经过粉碎的粒径为5-10mm的水稻秸秆，所述水稻秸秆的含水量在5%以下；所述柑橘皮渣为工业化榨汁后的柑橘废渣，所述柑橘皮渣的含水量为82%。

c．将50kg紫色泥岩、10kg石灰粉=5:1混合均匀，获得混合物A；

d．将10kg生产用菌剂、30kg混合物A、1500kg柑橘皮渣、15kg水稻秸秆混合均匀后置于太阳能隔热温室中进行堆肥发酵处理，堆肥温度升高至60℃以上之后，每间隔4天翻堆一次，待堆肥温度降低至40℃以下之后，每隔1天翻堆一次，至堆肥含水量降低至20%以下，获得有机肥料。

按照《有机肥料标准（NY525-2002）》的相关规定对所获得的有机肥料进行检测，结果如下：有机肥料呈深褐色、粉末状，总养分（N+P₂O₅+K₂O）含量达到5.57%，有机质含量达47%，水分含量为18%，pH值为6.8，未检测出蛔虫卵。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，

可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.将枯草芽孢杆菌接种于仅以果胶作为碳源的液体培养基中进行发酵培养，获得液体菌剂；所述步骤a中的液体培养基的成份按重量份包括以下组份：10-20份磷酸钾、25-75份硫酸镁、200-300份硝酸钠、0.5-1.5份硫酸亚铁、100-200份果胶，余量为去离子水并添加至100000份；

b.按照质量比，将所述液体菌剂：柑橘皮渣：水分调节剂：pH调节剂＝1:5-9:1-3:0.5-1.5的比例混合均匀后置于发酵池或者发酵槽中进行堆肥发酵处理，获得生产用菌剂；

c.按照质量比，将紫色泥岩：pH调节剂＝1-5:1的比例混合均匀，获得混合物A；所述pH调节剂为石灰粉；

d.按照质量比，将所述生产用菌剂：混合物A：柑橘皮渣：水分调节剂＝1:1-3:50-150：0.5-1.5的比例混合均匀后置于太阳能隔热温室中进行堆肥发酵处理，至堆肥含水量降低至20％以下，获得有机肥料。

2.根据权利要求1所述的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤a中的液体培养基的成份按重量份包括以下组份：15份磷酸钾、50份硫酸镁、250份硝酸钠、1份硫酸亚铁、150份果胶，余量为去离子水并添加至100000份。

3.根据权利要求2所述的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，其特征在于：所述水分调节剂为经过粉碎的小麦秸秆、玉米、水稻秸秆和糠壳中的一种或者两种以上的混合物，所述水分调节剂的含水量在5％以下。

4.根据权利要求3所述的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤b中液体菌剂：柑橘皮渣：粉碎小麦秸秆：石灰粉＝1:7:2:1。

5.根据权利要求4所述的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤b中的堆肥发酵处理还包括以下步骤：待发酵池或者发酵槽内温度升高至60℃以上之后，每间隔2-4天翻堆一次，翻堆3-5次后完成堆肥发酵。

6.根据权利要求5所述的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，其特征在于：述步骤c中紫色泥岩：pH调节剂＝3:1。

7.根据权利要求6所述的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤d中生产用菌剂：混合物A：柑橘皮渣：水分调节剂＝1:2:100：1。

8.根据权利要求7所述的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤d中的堆肥发酵还包括以下步骤：堆肥温度升高至60℃以上之后，每间隔2-4天翻堆一次，待堆肥温度降低至40℃以下之后，每间隔1天翻堆一次。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法，其特征在于：所述柑橘皮渣为工业化榨汁后的柑橘废渣，所述柑橘皮渣的含水量为70-82％。