CN105693298A - 一种山核桃蒲壳快速无害化处置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种山核桃蒲壳快速无害化处置方法，引选促进好氧发酵的复合菌剂，采用山核桃蒲壳与羊粪、猪粪、蚕沙、醋渣等废弃物共同堆置发酵的组合处理技术。本发明通过引选高效发酵菌株，同时通过山核桃蒲壳与不同废弃物的组合处置以调节物料C/N、pH、含水率等技术措施，更好地完善了废弃山核桃蒲壳的无害化处置工艺，促进了山核桃蒲壳快速腐熟稳定，提高了处置效率。

Description

一种山核桃蒲壳快速无害化处置方法

技术领域

本发明属于农业废物再利用领域，尤其涉及一种山核桃蒲壳快速无害化处置方法。

背景技术

山核桃蒲壳等农林废弃物中往往含有很多有害病原菌、虫卵及其他有害物质，且理化性质尚不稳定，直接做为农林业利用容易产生毒害、烧苗、抑制生长、病虫害爆发等问题，因此，山核桃蒲壳在资源化利用前必须通过无害化处理，现有农林废弃物无害化处置中最为普遍的是采用微生物好氧发酵，但是传统的自然堆置发酵，周期很长，效率低，需要持续40d以上，且由于发酵温度低、高温持续时间短，致使山核桃蒲壳中的有害病原菌、虫卵等去除不彻底，难以满足农林废弃物的工厂化处理要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种山核桃蒲壳快速无害化处置方法，旨在解决现有的山核桃蒲壳自然堆置发酵方法周期长、效率低、有害生物去除不彻底的问题。

本发明是这样实现的，该山核桃蒲壳快速无害化处置方法引选促进好氧发酵的耐高温酵母菌及纤维素降解菌(青霉F12)组成的复合菌剂，采用山核桃蒲壳与羊粪、猪粪、蚕沙、醋渣等生物质废弃物组配共同堆置发酵，具体处置方法如下：

步骤一、山核桃蒲壳粉碎；山核桃加工后产生的山核桃蒲壳颗粒绝大部分＞2cm，直接堆置热量易散发，难以维持高温，所以在进行堆置之前需经过破碎，但山核桃蒲壳的破碎颗粒度也不宜太小，否则可能会影响处置后的山核桃蒲壳的资源化利用，一般山核桃蒲壳的破碎颗粒度宜≤2cm(过2cm筛孔)；

步骤二、废弃物材料的选择；根据微生物好氧发酵的特性，有针对性的选择C/N值≤25的羊粪、猪粪、蚕沙及醋渣等农业废弃物材料，其中所选用的羊粪、蚕沙及醋渣的含水率宜控制在55％以下，pH值为弱酸性或酸性；

步骤三、物料组配；根据山核桃蒲壳及不同物料的理化特性，与山核桃蒲壳直接堆置发酵相比，添加20％的羊粪、10％的猪粪、10％的蚕沙等组合对于降低物料C/N，从而更好的促进山核桃蒲壳发酵腐熟，提高无害化处置效率均表现出了良好效果，尤其以80％山核桃蒲壳+10％蚕沙+10％醋渣的组合对于促进山核桃蒲壳发酵腐熟及pH调节的效果最好，最高发酵温度超过60℃，50℃的高温持续10d以上，22d以后堆体温度逐渐接近环境温度，物料pH、EC及发芽指数也基本趋于稳定；；

步骤四、菌剂添加；破碎过筛的山核桃蒲壳与羊粪、猪粪、蚕沙、醋渣等废弃物材料按照上述比例混合后，按照重量比的0.2％向物料中添加事先制备好的复合菌剂，与物料充分搅拌均匀，与不添加菌剂的处理相比，菌剂添加可以促使物料快速升温发酵，缩短发酵周期；

步骤五、堆制方法；采用条垛式将物料进行堆制，堆高控制在1-1.8m，堆宽2.0-4.0m，长度根据场地而定，条垛底部之间间隔0.5m左右，便于翻堆机行走；在农业固体废物物料做堆后20d内，当温度上升到50℃以上时，每隔3d应翻堆一次；

物料堆制20～40d，每隔5d应翻堆一次；

物料堆制40～60d，每隔7d应翻堆一次；

物料堆制60d后，每隔10d应翻堆一次，直至腐熟稳定；翻抛时应做到均匀彻底，尽可能将底层和表层物料与中间物料混匀，达到充分腐熟稳定；

本发明还采取如下技术措施：

所述的步骤五中，堆制方法的堆制期间，当物料含水率低于40％时，应给堆体补充水分，采用喷洒方式，边翻堆边喷水，直至物料捏成团无水滴出现，当手松开后有点松散，但又不会完全散开为宜；通常夏秋季每隔7～10d，冬春季每隔15～20d，应进行补充水分。

本发明具有的优点和积极效果是：该山核桃蒲壳快速无害化处置方法通过引选具有自主知识产权的高效发酵菌株，同时通过体积比为80％山核桃蒲壳+20％羊粪、90％山核桃蒲壳+10％蚕沙及80％山核桃蒲壳+10％蚕沙+10％醋渣等废弃物的优化组合技术，从而使山核桃蒲壳等混合发酵物料的C/N值调节为50以下、含水率为60％～65％，pH值为6.0-7.0的弱酸性范围，同时结合翻堆、补水等工艺措施，更好地完善了废弃山核桃蒲壳的无害化处置工艺，促进了山核桃蒲壳快速腐熟稳定，使山核桃蒲壳的无害化处置周期缩短10d以上，同时使物料升温快速且发酵过程中50℃以上的高温连续维持5d以上，提高了有害生物的去除效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的山核桃蒲壳快速无害化处置方法流程图；

图2是本发明实施例提供的山核桃蒲壳好氧堆制过程中堆体温度变化曲线；

图3是本发明实施例提供的山核桃蒲壳好氧堆制过程中堆体物料pH变化曲线；

图4是本发明实施例提供的山核桃蒲壳好氧堆制过程中堆体物料电导率变化曲线；

图5是本发明实施例提供的山核桃蒲壳好氧堆制过程中堆体物料发芽指数变化曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的山核桃蒲壳快速无害化处置方法引选促进好氧发酵的耐高温酵母菌(扣囊复膜孢酵母(Saccharomycopsisfibuligera)，2003年3月24号保藏于北京市的北京市海淀区中关村北一条13号邮编：100080中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。保藏证书号：CGMCCNo.0909)及纤维素降解菌[草酸青霉(Penicilliumoxalicum)菌株F12，保藏证书号：CGMCCNo.3682]组成的复合菌剂。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

请参阅图1-图5：该山核桃蒲壳快速无害化处置方法引选促进好氧发酵的耐高温酵母菌及纤维素降解菌(青霉F12)组成的复合菌剂，采用山核桃蒲壳与羊粪、猪粪、蚕沙、醋渣等生物质废弃物组配共同堆置发酵，具体处置方法如下：

S101、山核桃蒲壳粉碎；山核桃加工后产生的山核桃蒲壳颗粒绝大部分＞2cm，直接堆置热量易散发，难以维持高温，所以在进行堆置之前需经过破碎，但山核桃蒲壳的破碎颗粒度也不宜太小，否则可能会影响处置后的山核桃蒲壳的资源化利用，一般山核桃蒲壳的破碎颗粒度宜≤2cm(过2cm筛孔)；

S102、废弃物材料的选择；根据微生物好氧发酵的特性，有针对性的选择C/N值≤25的羊粪、猪粪、蚕沙及醋渣等生物质废弃物材料，其中相对于鲜猪粪的高含水率(含水率>70％)来说，新鲜羊粪、蚕沙及醋渣的含水率均保持在55％以下，且pH值呈现酸性或弱酸性，因此，新鲜羊粪、蚕沙及醋渣对山核桃蒲壳的C/N、含水率及pH调节效果更好，更适宜作为山核桃蒲壳无害化处置的组配材料；

S103、物料组配；根据山核桃蒲壳及不同物料的理化特性，与山核桃蒲壳直接堆置发酵相比，按照体积比添加20％的羊粪、10％的猪粪、10％的蚕沙等组合对于降低物料C/N、调节物料pH、从而更好的促进山核桃蒲壳发酵腐熟，提高无害化处置效率均表现出了良好效果，尤其以80％山核桃蒲壳+10％蚕沙+10％醋渣+复合菌剂的组合对于促进物料发酵腐熟效果最好；具体表现为该组合方式的最高发酵温度超过60℃，且50℃的高温能持续10d以上，处理22d以后堆体温度即逐渐接近环境温度，物料pH、EC及发芽指数也基本趋于稳定，且稳定后的pH接近中性，更有利于无害化处置后的山核桃蒲壳的后续资源化利用，表明该组合发酵技术处置22d以后，山核桃蒲壳就基本达到了无害化处置的要求，相对于山核桃蒲壳直接堆置发酵(100％山核桃蒲壳直接堆置的最高温仅不到40℃，且连续35d以后堆温仍持续高于环境温度)，大大缩短了山核桃蒲壳无害化处置周期，提高了山核桃蒲壳的无害化处置效率。

S104、菌剂添加；破碎过筛的山核桃蒲壳与羊粪、猪粪、蚕沙、醋渣等废弃物材料混合后，按照重量比的0.2％向物料中添加事先制备好的复合菌剂，与物料充分搅拌均匀，与不添加菌剂的处理相比，菌剂添加可以促使物料快速升温发酵，缩短发酵周期；

S105、堆置方法；采用条垛式将物料进行堆置，堆高控制在1-1.8m，堆宽2.0-4.0m，长度根据场地而定，条垛底部之间间隔0.5m左右，便于翻堆机行走；在固体废物物料做堆后20d内，当温度上升到50℃以上时，每隔3d应翻堆一次；

物料堆制20～40d，每隔5d应翻堆一次；

物料堆制40～60d，每隔7d应翻堆一次；

物料堆制60d后，每隔10d应翻堆一次，直至腐熟稳定；翻抛时应做到均匀彻底，尽可能将底层和表层物料与中间物料混匀，达到充分腐熟稳定；

在S105中，堆置方法的堆制期间，当物料含水率低于40％时，应给堆体补充水分，采用喷洒方式，边翻堆边喷水，直至物料捏成团无水滴出现，当手松开后有点松散，但又不会完全散开为宜；通常夏秋季每隔7～10d，冬春季每隔15～20d，应进行补充水分。

引选促进好氧堆置发酵的复合菌剂，采用山核桃蒲壳与羊粪、猪粪、蚕沙、醋渣等废弃物组配共同堆置发酵的处理技术，以降低C/N，调节pH及含水率，从而提高山核桃蒲壳的无害化处置效率；试验按照不同物料的体积比设置10个处理：

处理1，100％山核桃蒲壳；

处理2，90％山核桃蒲壳+10％羊粪+0.2％复合菌剂；

处理3，80％山核桃蒲壳+20％羊粪+0.2％复合菌剂；

处理4，70％山核桃蒲壳+30％羊粪+0.2％复合菌剂；

处理5，95％山核桃蒲壳+5％猪粪+0.2％复合菌剂；

处理6，90％山核桃蒲壳+10％猪粪+0.2％复合菌剂；

处理7，85％山核桃蒲壳+15％猪粪+0.2％复合菌剂；

处理8，90％山核桃蒲壳+10％蚕沙+0.2％复合菌剂；

处理9，90％山核桃蒲壳+10％蚕沙；

处理10，80％山核桃蒲壳++10％蚕沙+10％醋渣+0.2％复合菌剂。

供试材料养分含量见表1：

表1供试材料养分含量及理化特性

名称	有机碳(％)	氮(％)	磷(％)	钾(％)	C/N	pH	含水率
								山核桃蒲壳	49.7	0.84	0.43	3.54	59.2	7.51	69.2％
猪粪	48.4	2.02	4.26	2.66	24.0	6.60	73.1％
								羊粪	37.6	1.91	2.28	1.64	19.7	6.32	54.2％
蚕沙	49.1	3.25	1.22	3.05	15.1	6.73	52.4％
								醋渣	60.7	2.96	0.18	0.31	20.5	4.84	51.5％

1.1堆温测定

堆体高1m，每隔5-7d挖开每一处理剖面上下全层多点取1.0kg样品，混合均匀，然后采用四分法留样500g，备用。每2天记载一次堆体温度，于上午9点每个处理选择东南西北中5个点，分别观测表层30cm下的物料发酵温度；同时测量记载同时期环境温度。

1.2pH与电导率测定

根据含水率，称取相当于烘干样品10g的鲜样，加入50ml去二氧化碳的蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，静置30min，用pH计及电导率仪测定清液中的pH与电导率(EC)。

1.3种子发芽指数(GI)测定

将取的鲜样与蒸馏水按1:5(W/V)比例混合搅拌30min后，经3000r/min离心10min，取上清液进行过滤，滤液即为堆体物料浸提液，备用。把一张大小合适的滤纸放入干净无菌的直径为9cm的培养皿中，均匀放入10粒黄瓜种子(津春4号)，吸取5ml的浸提液于培养皿中，以蒸馏水做对照，每个处理3次重复，在25℃的恒温培养箱中培养24h，测定种子发芽率和根长，并按公式[GI＝(处理平均发芽率×处理平均根长)/(对照平均发芽率×对照平均根长)×100％]计算种子发芽指数。

1.4结果与分析

1.4.1山核桃蒲壳好氧堆置过程中的温度变化

由图2可以看出，处理2-10的物料起始堆温均高于处理1，除处理3以外，其他9个处理在两天内物料堆温开始上升，随后开始呈下降趋势。相对而言，处理3、处理4、处理8、尤其是处理10的发酵起始温度明显高于其他处理，即在添加羊粪、蚕沙及醋渣的情况下，物料能够快速发酵升温。添加猪粪虽然也可以一定程度的促进山核桃蒲壳发酵升温，但促发酵效果不如羊粪、蚕沙及醋渣，由此可知，山核桃蒲壳与羊粪、蚕沙组合的堆体高温发酵启动快，高温维持时间长，尤其是80％山核桃蒲壳+10％蚕沙+10％醋渣+复合菌剂的效果最优，表现为高温启动快，最高温度高(>60℃)，50℃以上的高温持续时间长(10d以上)，究其原因，首先主要是由于羊粪、蚕沙、醋渣的添加降低了堆体物料的C/N至50以下，从而激发了好氧微生物的快速繁殖与新陈代谢，促进了堆体物料的快速发酵腐熟；其次，山核桃蒲壳中添加适当比例的羊粪、蚕沙、醋渣等，还可以调节堆体的含水率，改善堆体通气性，这也为好氧微生物快速腐熟降解山核桃蒲壳物料提供了有利的环境条件。从表1中可以看出，新鲜羊粪、蚕沙及醋渣的含水率均低于55％，适当比例添加可以使堆体物料的含水率降至60％-65％，从而更好满足了好氧发酵适宜水分条件；而鲜猪粪由于含水率较高，与山核桃蒲壳组配后含水率仍达70％以上，太高的含水率(水分≥70％)不利于好氧微生物的生长繁殖。从图上还可以看出，不添加复合菌剂处理9与处理8相比，物料堆置发酵升温速度明显变慢，说明复合菌剂对于促进物料快速升温发酵，提高山核桃蒲壳无害化处置效率具有非常重要的作用。

1.4.2山核桃蒲壳好氧堆置过程中pH变化

由图3可以看出，添加羊粪、猪粪、蚕沙、醋渣的堆体pH先急剧上升，随后逐步下降，而处理1纯山核桃蒲壳则呈现缓慢上升的趋势。堆体pH的变化与堆体温度有一定的关联性，物料温度快速增高的处理，物料降解速度快，有机氮释放出来的氨也多，所以堆体物料pH上升也快。从图上可以看出，当物料pH达到稳定后，添加羊粪、猪粪、蚕沙处理的pH约7.5，呈现弱碱性，而添加醋渣的处理则从一开始pH就显著低于其它处理，最后稳定时呈现出弱酸性，更有利于山核桃蒲壳的后续资源化利用，说明添加醋渣处理(80％山核桃蒲壳+10％蚕沙+10％醋渣+复合菌剂)对山核桃蒲壳的pH调节效果最好。

1.4.3山核桃蒲壳好氧堆置过程中的电导率(EC)变化

由图4可以看出，电导率总体上均随着发酵时间的延长呈现缓慢上升的趋势，处理4(添加30％羊粪)与处理7(添加15％猪粪)到后期的EC值超出1.5mS/cm，其余处理的EC值大部分在1.0mS/cm以下，有利于后续山核桃蒲壳作为植物栽培介质进行资源化利用。随着堆置时间的延长，各处理的EC值表现为前期略有上升后期逐步趋于平衡的过程。这可能主要是由于随着堆体物料的快速发酵降解，一些有机物中的纤维素物质逐步被分解后释放出盐基离子，致使水溶态离子含量增加，从而导致EC值上升。

1.4.4山核桃蒲壳好氧堆置过程中的发芽指数变化

图5显示了不同发酵时间对物料发芽指数的影响。由图可以看出，发芽指数随着时间的延长均呈现出前期下降，随后快速增加的趋势，除了处理1(100％山核桃蒲壳)及处理5(95％山核桃蒲壳+5％猪粪)外，其余处理的发芽指数在无害化处理20d以后均达到了70％以上的相对安全范围，既基本上消除了物料毒性对种子发芽的影响，且添加羊粪、蚕沙、醋渣的处理后期发芽指数明显高于对照(处理1，100％山核桃蒲壳)，尤其是添加醋渣处理的发芽指数在5d以后显著高于其它处理，并在22d以后基本趋于平衡，这再一次证明，添加醋渣处理(80％山核桃蒲壳+10％蚕沙+10％醋渣+复合菌剂)最有利于促进山核桃蒲壳腐熟稳定。

本发明通过引选高效发酵菌株，同时通过与其它废弃物的组配以调节物料C/N、pH、含水率等工艺措施，更好地完善了废弃山核桃蒲壳的无害化处置工艺，促进了山核桃蒲壳快速腐熟稳定，提高了处置效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种山核桃蒲壳快速无害化处置方法，其特征在于，该山核桃蒲壳快速无害化处置方法引选促进好氧发酵的耐高温酵母菌及纤维素降解菌组成的复合菌剂，采用山核桃蒲壳与羊粪、猪粪、蚕沙、醋渣生物质废弃物组配共同堆置发酵，具体处置方法如下：

步骤一、山核桃蒲壳的破碎颗粒度宜≤2cm；

步骤二、根据微生物好氧发酵的特性，选择C/N值≤25的羊粪、猪粪、蚕沙及醋渣生物质废弃物材料，羊粪、蚕沙及醋渣的含水率宜控制在55％以下；pH值为弱酸性或中性；

步骤三、按照体积比将山核桃蒲壳与羊粪、猪粪、蚕沙及醋渣废弃物进行组合；

步骤四、破碎过筛的山核桃蒲壳与羊粪、猪粪、蚕沙、醋渣及废弃物材料混合后，按照重量比的0.2％向物料中添加事先制备好的复合菌剂，与物料充分搅拌均匀；

步骤五、采用条垛式将物料进行堆制，堆高控制在1-1.8m，堆宽2.0-4.0m，条垛底部之间间隔0.5m；在物料做堆后20d内，当温度上升到50℃以上时，每隔3d应翻堆一次；物料堆制20～40d，每隔5d应翻堆一次；物料堆制40～60d，每隔7d应翻堆一次；物料堆制60d后，每隔10d应翻堆一次。

2.根据权利要求1所述的山核桃蒲壳快速无害化处置方法，其特征在于，所述堆制方法的堆制期间，当物料含水率低于40％时，应给堆体补充水分，采用喷洒方式，边翻堆边喷水，直至物料捏成团无水滴出现，当手松开后有点松散，但又不会完全散开为宜；通常夏秋季每隔7～10d，冬春季每隔15～20d，应进行补充水分。