CN106242830A - 一种加速园林垃圾生物降解的辅料及其应用 - Google Patents

一种加速园林垃圾生物降解的辅料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加速园林垃圾生物降解的辅料,该辅料包括餐厨垃圾的初级发酵物、园林垃圾发酵过程中温度为50‑60℃的堆体内部物料、生石灰和硫酸亚铁,综合改善园林垃圾物料的组分特性,微生物活性和堆料发酵环境,调节物料的pH,使堆肥微生物处于中性的适宜环境,提高园林垃圾的降解速度,促进微生物对有机物氧化降解作用,进一步缩短了堆肥周期,提升堆肥总氮量和有机质含量且成本低,解决了制约园林垃圾资源化利用技术的应用和产业发展的难题,同时还解决了餐厨垃圾的处理问题。

Description

一种加速园林垃圾生物降解的辅料及其应用
技术领域:
[0001] 本发明涉及垃圾资源化利用领域,具体涉及一种加速园林垃圾生物降解的辅料及 其应用。
背景技术:
[0002] 随着城市化的建设,城区绿化覆盖率越来越高,枯枝落叶和绿化修剪等园林垃圾 的数量也越来越多。南方地区园林垃圾的日产生量比较稳定,成为了环卫工人日常清扫的 一项繁重工作。目前,将园林垃圾混入生活垃圾进入垃圾填埋场或焚烧厂的做法,是一种不 合理的处理方式,发达国家早已以法律的形式明确规定园林垃圾必须资源化利用。
[0003] 实际上,园林垃圾的污染物含量极低而营养元素含量又比较高,是一种优质的有 机物料。将园林垃圾通过好氧发酵生物降解的方式,制成生物有机肥料,是资源化利用的常 用方式,有利于促进生态循环。
[0004] 但是在实际应用中,园林垃圾的好氧发酵存在以下问题:第一,由于园林垃圾富含 木质素、纤维素和半纤维素,C/N比较高,一般为40-45:1,而好氧发酵物料最适宜碳氮比25-30:1。第二,园林垃圾中的木质素具有复杂的理化特性,降解困难,成为园林垃圾生物分解 的突出难点。第三,园林垃圾发酵初期容易产生树脂酸等酸性物质,使堆体形成偏酸性环 境,抑制嗜热好氧真菌的繁殖与降解活动。第四,园林垃圾发酵堆肥初期降解微生物数量 低,发酵启动慢,造成园林垃圾堆肥周期过长,堆肥系统占地较大。以上这些因素,制约了园 林垃圾资源化利用技术的应用和产业发展。
[0005] 传统技术中,一般通过加入鸡粪或者氮肥等这类富氮的物质,解决园林垃圾C/N偏 高的问题,但是单一的调节,难以解决发酵时C/N、木质素降解、pH和发酵菌群培育等多因素 的综合问题。并且鸡粪和氮肥等富氮物料都需要额外购买,加大了园林垃圾处理的成本。
发明内容:
[0006] 本发明的目的是提供一种加速园林垃圾生物降解的辅料,综合改善园林垃圾物料 的组分特性,微生物活性和堆料发酵环境,调节物料的pH,使堆肥微生物处于中性的适宜环 境,提高园林垃圾的降解速度,促进微生物对有机物氧化降解作用,进一步缩短了堆肥周 期,提升堆肥总氮量和有机质含量且成本低,解决了制约园林垃圾资源化利用技术的应用 和产业发展的难题,同时还解决了餐厨垃圾的处理问题。
[0007] 本发明是通过以下技术方案予以实现的:
[0008] -种加速园林垃圾生物降解的辅料,该辅料包括餐厨垃圾的初级发酵物、园林垃 圾发酵过程中温度为50_60°C的堆体内部物料、生石灰和硫酸亚铁;四者质量比为100:(5_ 8): (5-10): 1;所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60°C的堆体内部物料添加到餐厨垃圾初 级发酵物中,形成复合料,存放于45°C保温容器中;所述餐厨垃圾的初级发酵物的制备方法 如下:将含水率为60-80%新鲜餐厨垃圾堆置于带有辅助加热装置的仓体中,全程辅助加 热,温度为70°C,使餐厨垃圾高温快速发酵,间歇通风保持发酵环境空气氧含量在10-15%, 发酵24小时后得到餐厨垃圾的初级发酵物并粉碎至粒径为4-6_。
[0009] 本发明还保护所述加速园林垃圾生物降解的辅料的应用,该应用包括以下步骤: 将园林垃圾粉碎,添加所述加速园林垃圾生物降解的辅料,所述园林垃圾与所述加速园林 垃圾生物降解的辅料的质量比为2:1;所述加速园林垃圾生物降解的辅料以如下形式加入: 将存放于45°C保温容器中由所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60°C的堆体内部物料添加 到餐厨垃圾初级发酵物中形成的复合料混合均匀,加入到园林垃圾堆肥物料中,加入生石 灰,控制园林垃圾的含水率为50%_60%,混合均匀,启动发酵进程,当发酵四天并且堆料温 度超过45°C时,加入硫酸亚铁溶液,继续发酵,发酵过程中要进行翻堆、曝气、补水、除臭,发 酵完成后筛分制成成品。
[0010] 根据园林垃圾原料的含水率状态,决定加入生石灰固体或生石灰的溶液石灰水, 当园林垃圾含水率< 50 %时,添加生石灰的溶液石灰水,当园林垃圾含水率> 50 %时,添加 生石灰固体,控制园林垃圾原料含水率为50-60 %。
[0011] 特别地,以喷淋的方式加入硫酸亚铁溶液。
[0012] 园林垃圾富含木质素、纤维素和半纤维素,C/N比较高,一般为40-45:1,园林垃圾 降解堆肥最适的C/N为25-30:1,所述餐厨垃圾的初级发酵物是餐厨垃圾经24小时高温生物 干化初级发酵后得到的产物,性状相对稳定,异味较小,便于存放和转移,且C/N为10 :1左 右,加入餐厨垃圾的初级发酵物能显著降低园林垃圾过高的C/N;另一方面餐厨垃圾的初级 发酵物含有丰富的微生物,作为辅料可提升园林垃圾中微生物的丰度、数量和活性。
[0013] 园林垃圾降解堆肥过程是一系列降解微生物的代谢活动过程,随着降解的进程, 堆料温度呈现升温-高温-降温的变化,不同阶段,微生物菌群有所不同。高温期的温度为 50-60°C,此阶段物料中的降解主力菌群是对木质素、纤维素和半纤维素有较强降解能力的 嗜热菌,这类菌群在高温期活性最强,氧化能力强,回流这部分物料进一步提升了堆肥初期 微生物活性。
[0014] 石灰能够将树叶表层的树脂酸等物质降解或碎片化,增大了树叶的表面积,使其 对氮的吸附能力增强,N损失可从40.65降到36.37%,有利于减少堆肥过程总氮的损失。另 一方面,生物发酵初期由于中间产物(有机酸)的产生,堆料pH值会下降至5.5左右,而高温 真菌只有在适宜的中性或弱碱性环境中,才能更好分泌胞内酶和胞外酶,发挥对有机物的 分解作用,而石灰的碱性,有助于调节物料pH值至中性水平。
[0015] 硫酸亚铁是一种有效的保氮剂,更重要的是,Fe2+能催化H202氧化酶生成具有高反 应活性的羟基自由基· 0H,促进微生物对有机物氧化降解作用。硫酸亚铁的加入时间是关 键点,堆肥开始四天并且堆肥温度超过45°C时加入效果最好。之所以在堆肥启动四天后加 入硫酸亚铁,主要硫酸亚铁呈酸性,发酵初期由于中间产物(有机酸)的产生,不适宜再加入 酸性物质,另外随着堆肥的进行,由于微生物对N的利用,堆料会产生氨气等碱性物质,堆料 的pH逐渐升高,造成氮素损失,这时候加入呈酸性的硫酸亚铁,可以减少物料氮素损失。
[0016] 餐厨垃圾的初级发酵物、园林垃圾发酵过程中温度为50-60°C的堆体内部物料、生 石灰和硫酸亚铁这四种辅料能够相互补充,互相促进,产生良好的协同作用。首先,餐厨垃 圾的初级发酵物与园林垃圾发酵过程中温度为50_60°C的堆体内部物料的混合,可以进一 步丰富高温真菌和高温放线菌的菌落数量,使其微生物更加多样化,促进优势菌种的活性; 其次,生石灰的添加,使高温降解菌能在中性环境中,继续保持良好的降解活力;最后,硫酸 亚铁的添加,既可以进一步促进上述混合物料高反应羟基自由基的产生,又能在适当的时 候调节可能因添加石灰而出现过高的pH值,使发酵进程始终保持快速和稳定。
[0017] 本发明的有益效果如下:
[0018] (1)本发明的辅料含有大量的种类丰富的微生物,为前期物料发酵的快速启动提 供了条件,促进堆肥前期温度的快速升高,可使堆肥周期缩短约12%。
[0019] (2)比起用畜禽粪便及尿素等调节堆料的C/N,本发明使用餐厨垃圾的初级发酵 物,餐厨垃圾经过初级发酵后不会产生异味,更容易被接受,同时解决了餐厨垃圾的处理问 题,经济可行,此外,餐厨垃圾的初级发酵物含有丰富的微生物,作为辅料可提升园林垃圾 中微生物的丰度、数量和活性。
[0020] (3)石灰能够破坏树叶表层的树脂酸等物质,增大了树叶的表面积,使其对氮的吸 附能力增强,N损失可从40.65%降到36.37%,提升堆肥过程总氮含量约10%。
[0021] (4)石灰的加入能够调节物料的pH,使堆肥微生物处于中性的适宜环境中,促进微 生物的繁殖,加速微生物的降解效果,进一步缩短堆肥时间。
[0022] (5)硫酸亚铁是一种有效的保氮剂,更重要的是,Fe2+能催化H20 2氧化酶生成具有 高反应活性的羟基自由基· 0H,促进微生物对有机物氧化降解作用。硫酸亚铁的加入时间 是关键点,堆肥开始四天并且堆肥温度超过45 °C时加入效果最好。
[0023]总之,本发明综合改善园林垃圾物料的组分特性,微生物活性和堆料发酵环境,调 节物料的PH,使堆肥微生物处于中性的适宜环境,提高园林垃圾的降解速度,促进微生物对 有机物氧化降解作用,进一步缩短了堆肥周期,提升堆肥总氮量和有机质含量且成本低,解 决了制约园林垃圾资源化利用技术的应用和产业发展的难题,同时还解决了餐厨垃圾的处 理问题。
附图说明:
[0024]图1是本发明的应用工艺流程图。
具体实施方式:
[0025]以下是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
[0026] 实施例1:
[0027]工艺流程如图1所示,将园林垃圾直径大于15_的枝干挑选去除,剩下的叶片和枝 条粉碎粒径小于l〇mm,添加所述加速园林垃圾生物降解的辅料,该辅料包括餐厨垃圾的初 级发酵物、园林垃圾发酵过程中温度为50_60°C的堆体内部物料、生石灰和硫酸亚铁;四者 质量比为100:5:10:1;所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60°C的堆体内部物料添加到餐 厨垃圾初级发酵物中,形成复合料,存放于45°C保温容器中;所述园林垃圾与所述加速园林 垃圾生物降解的辅料的质量比为2:1。所述餐厨垃圾的初级发酵物的制备方法如下:将含水 率为60-80%新鲜餐厨垃圾堆置于带有辅助加热装置的仓体中,全程辅助加热,温度为70 °C,使餐厨垃圾高温快速发酵,间歇通风保持发酵环境空气氧含量在10-15%,发酵24小时 后得到餐厨垃圾的初级发酵物并粉碎至粒径4-6_。
[0028]所述加速园林垃圾生物降解的辅料以如下形式加入:将存放于45°C保温容器中由 所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60°C的堆体内部物料添加到餐厨垃圾初级发酵物中形 成的复合料混合均匀,加入到园林垃圾堆肥物料中,同时加入生石灰,控制园林垃圾的含水 率为50%-60% :若园林垃圾原料含水率偏低(含水率<50% ),生石灰以溶液的形式石灰水 加入,若园林垃圾含水率>50%时,添加生石灰固体,控制园林垃圾原料含水率为50-60%。 混合均匀,启动发酵进程。当发酵四天并且堆料温度超过45°C后以喷淋的方式加入配置好 的硫酸亚铁溶液,继续发酵直到进程结束。发酵过程中要进行翻堆、曝气、补水以控制发酵 进程中的条件因子一一温度、含氧量、含水率。同时发酵产生的废气要经过除臭处理排放, 在发酵12-15天后,物料腐熟,进行筛分制成成品。
[0029] 本发明添加辅料和不添加辅料的结果前后对比见表1:
[0030] 表 1
Figure CN106242830AD00061
[0032] 本发明添加辅料和不添加辅料堆肥产品前后对比见表2:
[0033] 表 2
Figure CN106242830AD00062
[0035]由表1和表2可知,本发明的辅料能够综合改善园林垃圾物料的组分特性,微生物 活性和堆料发酵环境,调节物料的PH,使堆肥微生物处于中性的适宜环境,为前期物料发酵 的快速启动提供了条件,促进堆肥前期温度的快速升高,提高园林垃圾的降解速度,促进微 生物对有机物氧化降解作用,可使堆肥周期缩短约12%,提升堆肥过程总氮含量和有机质 含量。

Claims (4)

1. 一种加速园林垃圾生物降解的辅料,其特征在于,该辅料包括餐厨垃圾的初级发酵 物、园林垃圾发酵过程中温度为50-60°C的堆体内部物料、生石灰和硫酸亚铁;四者质量比 为100: (5-8): (5-10): 1;所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60°C的堆体内部物料添加到 餐厨垃圾初级发酵物中,形成复合料,存放于45°C保温容器中;所述餐厨垃圾的初级发酵物 的制备方法如下:将含水率为60-80%新鲜餐厨垃圾堆置于带有辅助加热装置的仓体中,全 程辅助加热,温度为70°C,使餐厨垃圾高温快速发酵,间歇通风保持发酵环境空气氧含量在 10-15%,发酵24小时后得到餐厨垃圾的初级发酵物并粉碎至粒径为4-6_。
2. 权利要求1所述加速园林垃圾生物降解的辅料的应用,其特征在于,该应用包括以下 步骤:将园林垃圾粉碎,添加权利要求1所述加速园林垃圾生物降解的辅料,所述园林垃圾 与所述加速园林垃圾生物降解的辅料的质量比为2:1;所述加速园林垃圾生物降解的辅料 以如下形式加入:将存放于45°C保温容器中由所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60°C的 堆体内部物料添加到餐厨垃圾初级发酵物中形成的复合料混合均匀,加入到园林垃圾堆肥 物料中,加入生石灰,控制园林垃圾的含水率为50 % -60 %,混合均匀,启动发酵进程,当发 酵四天并且堆料温度超过45°C时,加入硫酸亚铁溶液,继续发酵,发酵过程中要进行翻堆、 曝气、补水、除臭,发酵完成后筛分制成成品。
3. 根据权利要求2所述的加速园林垃圾生物降解的辅料的应用,其特征在于,根据园林 垃圾原料的含水率状态,决定加入生石灰固体或生石灰的溶液石灰水,当园林垃圾含水率 < 50 %时,添加生石灰的溶液石灰水,当园林垃圾含水率> 50 %时,添加生石灰固体,控制 园林垃圾原料含水率为50-60 %。
4. 根据权利要求2所述的加速园林垃圾生物降解的辅料的应用,其特征在于,以喷淋的 方式加入硫酸亚铁溶液。
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