CN103664256A

CN103664256A - 使用at-18酵素组合物的高速堆肥方法

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Publication number: CN103664256A
Application number: CN201210326538.2A
Authority: CN
Inventors: 杨涵茹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: CN103664256B

Abstract

一种使用AT-18酵素组合物的高速堆肥方法，包含调整一有机废弃物的碳氮比与含水量后，置入一发酵机内，在一小时内将发酵机由25℃加热至80℃，于80℃保持三小时后，将该发酵机降温至55℃保持15小时；添加一AT-18酵素组合物于该发酵机，添加量为总质量(该有机废弃物加上该AT-18酵素组合物)的1％~5％；发酵机内不继续加热以机械搅拌方式持续翻堆及/或以机械通风增加氧气供应约18小时，使有机废弃物腐熟成为有机肥料。

Description

使用AT-18酵素组合物的高速堆肥方法

技术领域

本发明涉及一种有机堆肥之制作方法，特别涉及一种使用AT-18酵素组合物的高速堆肥方法，可更有效率的将有机废弃物经由堆肥发酵方法转换成有机肥料。

背景技术

在人口成长迅速且工商农业发展快速的现今社会，大量产生的农业及畜产废弃物，已对我们生存的环境造成很大的影响，不但占用许多空间，又会造成环境污染，进而降低我们的生活质量，若是持续的任其废弃掩埋，可能导致水或是土壤的污染；若是焚烧处理，又会造成灰渣、二氧化碳及戴奥辛（Dioxins）生成，甚至威胁到人类的生存。

如何妥善解决有机废弃物污染，进而回收有机废弃物增加其利用价值，都是各国政府与环保人士积极努力的目标。

人类利用堆肥处理农业废弃物来做为生产谷类的肥料已经超过四千多年的历史，直到化学肥料的发明，堆肥才慢慢失去优势；但是，经过多年来的经验，化学肥料虽然在施肥后能立即发挥功效，但是化学肥料主要提供氮磷钾三种植物最需要的元素，生产的蔬菜可能会残余化学肥料中的物质，如硝酸盐；且，植物生长需要许多其它的微量元素，植物无法从化学肥料中得到，只能从土壤内吸取其它需要的养分，长期下来，以化学肥料施肥的土壤，其内含的微量元素将会渐渐地缺乏，除了导致植物的生长受损之外，土壤失去了养分平衡而使土壤变得瘦瘠。

近年来世界各国环保意识抬头，多数国家在多年前也大力推行与自然环境共荣共存为导向的有机农业；如能有效率的将有机废弃物经由堆肥发酵转换成有机肥料，将这些废弃物中尚有利用价值的有机资材经堆肥化后回归农田土壤，堆肥不但可以减少要处理的垃圾量，也是自然、有效增加土壤养分与增进地力，植物长得好，抗病力也比较高。有机肥料不但可以使植物迅速生长，也能减少城市土壤流失。堆肥可以改善土质，在土壤内形成毛孔和透水的管道，土壤可以迅速吸收水分，而且不会像泥水一样，水分和土一起流失。

堆肥发酵方法依据原料、碳氮比、含水量、翻堆(或通气)、温度及粒径等等不同条件约需14天至一年的时间方能达到腐熟。该一般堆肥发酵依原料不同所需腐熟时间如禽畜粪约需6-8星期，稻草、玉米杆等约需9-10星期，树皮、锯木屑约需3个月至一年。如台湾地区专利公告号TWI298715，生物性堆肥堆积腐熟方法及其应用指出：两阶段堆肥堆积腐熟方法，在堆化肥前接种有益微生物菌，在堆肥过程中第二次接种微生物菌种，此方法虽能加速堆肥腐熟并提高堆肥成分中养分含量，获得更高菌种浓度的产物，然而，该两阶段堆肥需约30~35天完成堆肥腐熟且方法繁复；另台湾地区专利公告号TW502009图1所示，揭露一种高速堆肥发酵方法，其特征在将有机废弃物加以破碎，并调整适当的碳氮比及含水量后置入发酵机内，利用反应槽内的高温(60至100℃)条件，消灭原料中的有害微生物，同时提升高温菌的活性，快速进行发酵，并添加由高温菌及活性碳所组成的A-T酵素组合物于发酵机内，于8至24小时内使有机废弃物转化成为有机肥料。

有机废弃物经以适当的组合处理，包括调整碳氮比、调节水分与酸碱值(pH值)等，经过加热处理与发酵后使其稳定，即堆肥化后就可使用。堆肥化过程需要面临劳力及能源、时间、空间、水及搬运等问题。将有机废弃物适当处理后，能有缩短有机物分解及成为稳定的有机质肥料所需要的时间，使有机废弃物在适当的控制条件下发酵腐熟，生产出质量优良并适合作物施用的有机质肥料。

本发明是为改良发酵有机废弃物生成有机肥料的步骤，缩短发酵时程，本发明人潜心研究一种高速堆肥的发酵改良方法，简化发酵步骤，缩短发酵时间，进而减少人力操作的成本。

发明内容

本发明的主要目的，旨在提供一种使用AT-18酵素组合物的高速堆肥方法，简化发酵步骤，减少人力操作的成本并缩短发酵时间。

为达上述目的，本发明使用AT-18酵素组合物的高速堆肥方法：

(a)将一有机废弃物加以破碎；

(b)调整该有机废弃物适当的碳氮比20~30:1及含水量占有机废弃物的质量百分数50％~65％后置入一发酵机内，以机械搅拌方式持续翻堆；

(c)设定一加热条件，在一小时内将该发酵机由25℃加热至80℃，于80℃保持三小时后，将该发酵机降温至55℃保持15小时；

(d)添加一AT-18酵素组合物于该发酵机，添加量为总质量(该有机废弃物加上该酵素组合物AT-18)的1％~5％；

(e)发酵机不再加热，并以机械搅拌方式持续翻堆及/或以机械通风增加氧气供应约18小时，使占总质量50％-70％有机废弃物熟成为有机肥料。

于一实施例中，该酵素组合物AT-18由质量百分数占60％-90％的沸石，质量百分数占10％-15％嗜高温菌与嗜中温菌组成。

本发明的改良高速堆肥的发酵方法具有下列的功效：一、发酵步骤简单，本发明仅需将有机废弃物调整碳氮比与含水量后，高温杀菌，一小时内将发酵机由25℃加热至80℃，于80℃保持三小时后，降温至55℃保持15小时后加入酵素组合物AT-18，翻堆及/或以机械通风增加氧气供应约18小时后，即得有机肥料；二、加热时间短，仅需发酵机加热总时数约22小时，节省能源；三、处理场地小，加热有机废弃物与翻堆都于发酵机内完成，不须移出发酵机处理，增加发酵机空间利用率；四、防止异味四散，发酵有机废弃物的过程都于发酵机内完成，并在出料后喷洒除臭分解菌，可减少臭味产生与蚊蝇孳生的困扰；五、有效控制发酵条件，将有机废弃物置于发酵机内处理，可监控调整发酵机中最佳的温度、湿度、pH值与氧气浓度；六、不受天候影响，将有机废弃物置于发酵机内反应，不受自然气候的限制与影响；七、在发酵机内以机械搅拌方式持续翻堆及/或以机械通风增加氧气供应，避免造成局部通气不佳，而使温度不均、水分无法发散、产生臭味等问题，甚至影响堆肥质量；八、重复利用有机生成物，利用本发明实施的有机肥料可重复利用，由本发明发酵的有机废弃物生成的有机肥料仍含有活性，可继续运用于发酵其它的有机废弃物，使其再生成有机肥料，可减少AT-18酵素组合物用量，降低成本。

附图说明

图1为现有发酵机内温度与时间关系图；

图2为本发明较佳实施例的发酵机加热时间曲线图；

图3为本发明较佳实施例的有机废弃物的有机碳被分解量。

具体实施方式

请参阅图2所示，为本发明较佳实施例的发酵机加热时间曲线。如图所示，在未加热发酵机前，为缩短发酵时间，将有机废弃物进行前处理，视不同的有机废弃物，以击碎、磨碎、撕碎、绞碎或是剪切断等的方式进行破碎，达到适当的粒径。调整该有机废弃物的碳氮比；由于有机废弃物的种类繁多，成分差异大，了解不同堆肥种类的特性及成分，将有助于协助判断不同废弃物的混合比例及施肥管理方式，以提高发酵效率与有机肥料产出。

下表为不同堆肥原料的碳氮比、有机质及其它无机化合物含量：

一般而言，动物性如鸡粪、牛粪与鱼粕等与植物性粕类大豆粕、油菜粕、棉仔粕等废弃物碳氮比较低，而大多数的植物性废弃物如稻草、稻谷、太空包木屑等的碳氮比较高，因此可将有机废弃物互相混合以调整碳氮比。

根据发明人实验经验将有机废弃物材料调整碳氮比在20-30：1时，可使AT-18酵素组合物有较佳的反应环境，于较短的发酵时间即可生成有机肥料。

水分为堆肥发酵所必需，在有机废弃物中低于10％时即无法反应；水分含量超过90％时将不利于堆肥发酵反应。根据发明人实验经验将有机废弃物材料的含水量调整在占有机废弃物的质量百分数50~65％时，可使AT-18酵素组合物有较佳的反应环境。

将调整碳氮比与含水量后的有机废弃物置于发酵中，设定一加热条件，在一小时内将发酵机由25℃加热至80℃，于80℃保持三小时后，将该发酵机降温至55℃保持15小时。高温可维持一段时间，不但促进有机废弃物中的微生物反应，缩短腐熟时间，而且可杀灭病菌、虫卵、杂草种子等。

添加一AT-18酵素组合物于该发酵机，添加量为总量(该有机废弃物加上该酵素组合物AT-18)的1％-5％后，在不加热的环境中以机械搅拌方式持续翻堆及/或以机械通风增加氧气供应约18小时，使占有机废弃物总质量50％-70％转化成为有机肥料。强制通气及翻堆二种方法可有效缩短堆肥化的时间，通气量则以每小时体积比1/50(空气体积/有机废弃物体积)为适当；翻堆在最初时为避免水分、氮素及臭气挥散，可以较低的频率搅拌该有机废弃物，后期则可稍增加翻堆频率，使加速反应效率，并使堆肥质量均匀。

以机械搅拌方式持续翻堆及/或以机械通风增加氧气供应约18小时后，该发酵机内温度将慢慢接近约45℃，占有机废弃物总质量50％-70％腐熟为有机肥料。

本发明使用的酵素组合物AT-18由质量百分数占60％-90％的沸石，质量百分数占10％-15％嗜高温菌与嗜中温菌组成。沸石主成分如下表

项目	分析结果(％)
		水分	4.96
氧化磷(P₂O₅)	0.03
		氧化钾(K₂O)	1.99
氧化钙(CaO)	2.49
		氧化镁(MgO)	0.24
二氧化硅(SiO₂)	66.10
		三氧化铁(Fe₂O₃)	2.57
氧化铝(Al₂O₃)	11.91
		氧化钠(Na₂O)	1.72

沸石属于多孔性物质，具有极高的表面积，常被广泛运用于吸附剂、触媒或触媒载体。因其具有强大的吸着性、吸水性，阳离子交换能力，对氨(NH₃)、硫化氢(H₂S)、二氧化碳(CO₂)及有害物质的吸附能力极佳，可大量吸附嗜高温菌与嗜中温菌所产生的酵素与有机废弃物，增加发酵反应面积与速度。并且，发酵反应产生的异味极易被沸石吸附，故可降低发酵反应产生的异味四处逸散。

该嗜中温菌(Mesophiles):最适生长温度20-45℃，其中，本发明嗜中温菌选自巨大芽孢杆菌(Bacillus magaterium)，恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)，多黏芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)，泾阳链霉菌(Streptomyces microflavus)，固氮菌科(Azotobacteraceae)，田菁根瘤菌(Azorhizobium canlinodans)，褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum)，紫色变异链霉菌(Streptomyces violovariabilis)，胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)，潮湿纤维单孢菌(Cellulomonas uda)，灰色链霉菌锈色变种(Streptomyces griseus ferrugineus)，枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)，维涅兰德固氮菌(Azotobacter vinelandii)，蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)，豌豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum)，或山羊豆根瘤菌(Rhizobiumgalegae)。嗜高温菌(Thermophiles)广泛分布在温泉、堆肥、地热区土壤、火山地区以及海底火山地等。嗜高温菌(Thermophiles):最适生长温度大于45℃，由于其耐高温的特性，使得这类细菌的生理、生化特性与耐高温酵素特性，同时具备基础研究与生物技产业应用的双重效益，其中，本发明嗜高温菌选自鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)，地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)，保加利亚杆菌(Lactobacillus bulgaricus)，干酪乳杆菌(Lactobacillus Casei)，加氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri)，嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)，短杆乳杆菌(Lactobacillus brevis)，或双叉双岐杆菌(Bifidobacterium bifidus)。

更可加入一营养剂于该AT-18酵素组合物中，此营养剂占该AT-18酵素组合物的总质量的0.5％~1.5％之间，该营养剂的组成占该营养剂总质量比例分别为大豆蛋白3％、肉类萃取物5％、大豆胜肽5％、甲壳素5％、胜肽蛋白10％、肉类萃取物5％、乳粉10％、维他酵母5％，糖蜜3％、鳗鱼粉10％、葡萄糖7％、DMEM/F5％、血清置换5％、磷酸氢二钙（Dicalcium phosphate）2％、TC酵母粉(TCyeastolate)3％、非必需氨基酸5％、β-巯基乙醇2％、多维生素10％，使嗜中温菌与嗜高温菌繁殖力增加。

请参阅图3所示，为本发明较佳实施例的有机废弃物的有机碳被分解量。该有机废弃物，在一小时内将该发酵机由25℃加热至80℃，于80℃保持三小时后，将该发酵机降温至55℃保持15小时，15小时内有机碳被分解的量如图3所示。在第一小时，有机碳的分解量是0.6g，第5小时是1.3，第18小时是2.8。

综上，本发明将有机废弃物破碎后，调整碳氮比与含水量，置入发酵机中加热处理后降温，添加AT-18酵素组合物，以机械搅拌方式持续翻堆及/或以机械通风增加氧气供应约18小时，占有机废弃物总质量50％-70％腐熟为有机肥料，简化发酵步骤，缩短发酵时间，进而减少劳力及能源、时间、空间、水及搬运人力操作等成本。

以上这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种使用AT-18酵素组合物的高速堆肥方法,其特征在

(a)将一有机废弃物加以破碎；

(b)调整该有机废弃物适当的碳氮比20-30:1及含水量占有机废弃物的质量百分数50％~65％后置入一发酵机内，以机械搅拌方式持续翻堆；

(d)添加一AT-18酵素组合物于该发酵机，添加量为占该有机废弃物加上该AT-18酵素组合物的总质量的1％~5％；

(e)该发酵机停止加热，并以机械搅拌方式持续翻堆及/或以机械通风增加氧气供应约18小时，使占有机废弃物总质量50％-70％熟成为有机肥料。

2.如权利要求1所述的使用AT-18酵素组合物的高速堆肥方法，其中，该AT-18酵素组合物由质量百分数占60％-90％的沸石，质量百分数占10％-15％的嗜高温菌与嗜中温菌组成。

3.如权利要求2所述的使用AT-18酵素组合物的高速堆肥方法，其中，嗜高温菌选自鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)，地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)，副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)，保加利亚杆菌(Lactobacillus bulgaricus)，干酪乳杆菌(Lactobacillus Casei)，加氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri)，嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)，短杆乳杆菌(Lactobacillus brevis)，或双叉双岐杆菌(Bifidobacterium bifidus)。

4.如权利要求2所述的使用AT-18酵素组合物的高速堆肥方法，其中，嗜中温菌选自巨大芽孢杆菌(Bacillus magaterium)，恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)，多黏芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)，泾阳链霉菌(Streptomycesmicroflav us)，固氮菌科(Azotobacteraceae)，田菁根瘤菌(Azorhizobiumcanlinodans)，褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum)，紫色变异链霉菌(Streptomyces violovariabilis)，胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)，潮湿纤维单孢菌(Cellulomonas uda)，灰色链霉菌锈色变种(Streptomyces griseusferrugineus)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，维涅兰德固氮菌(Azotobactervinelandii)，蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)，豌豆根瘤菌(Rhizobiumleguminosarum)，或山羊豆根瘤菌(Rhizobium galegae)。

5.如权利要求1所述的使用AT-18酵素组合物的高速堆肥方法，其中，该AT酵素组合物可加入一营养剂，该营养剂占该AT-18酵素组合物的总质量的0.5％~1.5％之间，该营养剂的组成占该营养剂总质量比例分别为大豆蛋白3％、肉类萃取物5％、大豆胜肽5％、甲壳素5％、胜肽蛋白10％、肉类萃取物5％、乳粉10％、维他酵母5％，糖蜜3％、鳗鱼粉10％、葡萄糖7％、DMEM/F5％、血清置换5％、磷酸氢二钙（Dicalcium phosphate）2％、TC酵母粉(TCyeastolate)3％、非必需氨基酸5％、β-巯基乙醇2％、多维生素10％。