CN106673740A - 双重生物法处理农林固体有机废弃物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了双重生物法处理农林固体有机废弃物的方法。本发明所提供的处理固体有机废弃物的方法，包括如下步骤：(1)粉碎农林固体有机废弃物；(2)微生物发酵腐熟有机废弃物；(3)蚯蚓消化处理。本发明结合了微生物菌剂或生物酵素发酵腐熟粗纤维、木质素和蚯蚓分泌纤维素、木质素溶解酶，并采食消化各类微生物及有机物的优点，形成了快速彻底完成对园林废弃物的降解和资源化利用的技术方案。
Description
技术领域
本发明涉及处理有机废弃物的方法，特别涉及双重生物法处理农林固体有机废弃物的方法。
背景技术
以农林生产废弃物为代表的高纤维素高木质素固体有机废弃物很难被降解并在农林生产中被高效资源化利用，传统的处理方式是将农林业生产中的枯枝落叶、修剪的枝、落叶杂草等都作为垃圾被运走填埋、堆沤缓慢降解或违规焚烧，形成严重的有机物污染源，不能就地还田，破坏了土壤的有机生态循环，造成了大量的环境污染和资源的浪费，致使自然生态系统的物质能量循环阻断。
农林废弃物富含的木质素、纤维素和半纤维素等，单纯经微生物处理堆沤发酵后，木质素和纤维素不能全部被快速降解利用转化为腐殖质，较难利用的木质素在土壤中降解缓慢。
蚯蚓被称为“生态系统工程师”，它通过取食、消化、等活动可以采食消化自然界中几乎所有的微生物和有机质，包括细菌真菌等各类微生物。目前利用蚯蚓处理园林废弃物方面研究尚为空白。
发明内容
为了弥补以上领域的空白，本发明提供了一种处理固体有机废弃物的方法。
本发明所提供的处理固体有机废弃物的方法，包括如下步骤：
(1)粉碎固体有机废弃物：将农林固体有机废弃物进行粉碎揉搓至粒径小于5mm，得到粉碎后的固体有机废弃物；
(2)发酵腐熟有机废弃物：将所述步骤(1)得到的粉碎后的固体有机废弃物加水或加微生物菌剂或加生物酵素及水拌匀使物料含水量控制在60％-70％，并在0℃以上环境温度中进行发酵，发酵周期为30天，得到发酵腐熟后的有机废弃物；
(3)蚯蚓消化处理：将所述步骤(2)得到的发酵腐熟后的有机废弃物温度降低至35℃以下，并调整含水量至50-70％，按4kg/m3-6kg/m3接种蚯蚓种群进行消化和降解，蚯蚓处理前期15天-20天内以微生物菌丝为食物，主要是放线菌、真菌、乳酸菌等，同时分泌纤维素、木质素溶解酶溶解固体有机物，20-30天后开始采食消化，60天-80天后完成消化处理，即得到最终产物为有机肥。
所述步骤(2)中所述生物酵素是由如下方法制备得到的：以红糖、水果和水为原料，按照质量比为1:3:7的比例，在温度为20℃-30℃环境发酵25-35天；
所述生物酵素与所述粉碎后的固体有机废弃物的质量比为1:10。
所述水果选自苹果、葡萄、桃、杏中的一种或多种。
所述步骤(2)中所述微生物菌剂与所述粉碎后的固体有机废弃物的质量比为0.5-1％。
所述微生物菌剂含有如下微生物中的一种或多种：芽孢杆菌、酵母菌、放线菌、真菌、乳酸菌。
所述步骤(2)的环境温度控制在20℃-40℃为最佳。
所述步骤(2)中所述发酵的过程温度为55-75℃。
所述步骤(2)中所述发酵腐熟后的有机废弃物为长出肉眼可见菌丝的有机废弃物。
所述固体有机废弃物为来自农作物和/或林木的枯枝落叶、修剪的枝叶、杂草和/或秸秆。
所述处理固体有机废弃物的方法在处理农业和/或林业生产中的固体有机废弃物中的应用也属于本发明保护的范围。
本发明提出了利用微生物菌剂和蚯蚓相结合的“双重生物法”处理农林业固体废弃物的方法，利用生物酵素、微生物菌剂将农林废弃物进行发酵腐熟，继而利用蚯蚓继续进行消化，加快了农林固体废弃物无害化处理，资源化利用的速度。
“双重生物法”，是指利用生物酵素、微生物菌剂发酵腐熟农林有机废弃物，然后利用蚯蚓对有机物料进一步消化分解，最终产出物为生物腐殖质直接还田利用，达到减量化无害化处理高纤维素、木质素等农林固体有机废弃物的目的。
本发明所提到微生物菌剂，即利用市场常见的有机废弃物腐熟剂或菌剂的优选产品，含有如下微生物中的一种或多种：芽孢杆菌、酵母菌、放线菌、真菌、乳酸菌等。在用于农林固体废弃物发酵腐熟过程中，微生物快速增长繁殖，物料快速升温，最终长满菌丝包裹固体有机废弃物，在升温过程中软化腐熟纤维素木质素。相应的，也可以不加入有机腐熟剂或菌剂、生物酵素等，适当的调整园林废弃物的含水量，也能实现园林废弃物发酵，但全部降解周期大大延长。
本发明蚯蚓消化处理，是利用前一步骤得到的含有大量未降解木质素纤维素和菌丝的物料作为蚯蚓食物，蚯蚓通过采食细菌和细菌代谢产物获得初期食物来源，同时分泌纤维素木质素溶解酶，完成对木质素的进一步软化降解，使蚯蚓可以采食消化，最终实现减量处理、废弃物转化和蚯蚓数量增长三个目的。
本发明结合了微生物菌剂发酵腐熟和蚯蚓采食消化各类有机物的优点，形成了快速彻底完成对园林废弃物的降解和资源化利用的技术方案。
具体实施方式
下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐述本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅做示例说明。下述实例仅仅是对本发明的进一步解释，并不是对本发明的限定，通过将上述方案进行简单的调整进而得到的方案，同样在本申请的保护范围之内。
实施例1、利用双重生物法处理固体有机废弃物的方法
本实施例的利用双重生物法处理固体有机废弃物的方法，按照以下步骤进行：
一、有机废弃物粉碎：将来自农作物和/或林木的枯枝落叶、修剪的枝叶、杂草和/或秸秆等高木质素、高纤维素有机废弃物利用小型设备(如：比特尔betelte牵引式碎枝机)或大型设备进行粉碎揉搓至粒径小于5mm。
二、微生物菌剂堆沤腐熟有机废弃物：将步骤一粉碎好的有机废弃物物加水或加微生物菌剂或加生物酵素及水拌匀使物料含水量控制在60％，并在0℃以上环境温度中进行发酵，最佳温度环境20℃，物料堆积发酵过程中会放热升温，视微生物菌剂菌种而异，一般发酵温度在55-75℃，发酵周期约30天，得到发酵腐熟后的有机废弃物，其为长出肉眼可见菌丝的有机废弃物。
(1)直接加水混拌的情况：将步骤一粉碎好的有机废弃物直接加水混拌，物料含水量控制在60％，环境温度为20℃，发酵温度为55℃，发酵周期为30天；
(2)加入微生物菌剂的情况：本实施例所用的微生物菌剂为北京嘉博文生物科技有限公司生产的“肥力酵父”功能增效菌剂。将步骤一粉碎好的有机废弃物按照“肥力酵父“功能增效剂每1kg处理1吨粉碎好的林木废弃物的比例加入微生物菌剂，物料含水量控制在60％；环境温度为25℃，物料堆积发酵过程中会放热升温，发酵温度为60℃，发酵周期为30天。
(3)加入生物酵素的情况：自制生物酵素按1％浓度，每10kg自制生物酵素，处理1吨粉碎好的林木废弃物，物料含水量控制在60％；环境温度为20℃，物料堆积发酵过程中会放热升温，发酵温度在60℃，发酵温度55℃，发酵周期为30天。
自制生物酵素是由如下方法制备得到的：以红糖、水果和水为原料，按照质量比为1:3:7的比例，在温度为20℃℃环境发酵25天即得到所述生物酵素。所述水果选自苹果、葡萄、桃、杏等任何种类的水果中的一种或多种。
三、蚯蚓消化处理：经微生物菌剂堆沤发酵腐熟的废弃物发酵完成后温度降低至35℃以下，调整含水量至50％，按每立方米4kg/m3接种蚯蚓种群进行消化和降解，根据现场条件可采用堆肥、树下、田间沟施方式供蚯蚓采食消化，即60天后完成消化处理，最终产物为生物腐殖质，蚯蚓粪及蚯蚓活动又能够改善土壤生态。
四、检测最终产物中养分含量
(1)检测方法：
根据有机肥检测标准NY525-2012检测，检测设备原子吸收光谱仪、紫外可见分光光度计等。
(2)检测结果：
根据有机肥检测标准NY525-2012标准内容分析，有机肥料的总养分指标为≥5％，即指全氮+总磷+总钾的含量≥5％，在以上三组实验中，固体有机废弃物经过不同的发酵处理，再经过蚯蚓消化处理后，总养分有明显差异，在经过人工培养的微生物处理实验中，经蚯蚓处理后的最终产物总养分均达到≥5％的标准，并且明显高于自然堆沤发酵处理的结果，而在实验过程中经过培养微生物处理的实验组被蚯蚓消化的速度更快，说明在利用这一技术处理，利用经培养的微生物处理相对于有机废弃物自然堆沤发酵，可以提高蚯蚓消化效率并有助于提高最终产物的营养成分，使其可以达到有机肥的国家标准。通过处理剩余物的筛分分级，可以看出，利用蚯蚓完成最终的消化处理，虽然处理剩余物的营养成分有所差异，但是在处理后的物理性状方面没有明显区别，主要体现在蚯蚓处理农林固体有机废弃物的优势，最终可将较大颗粒的农林废弃物消化。
实施例2、利用双重生物法处理固体有机废弃物的方法
本实施例的利用双重生物法处理固体有机废弃物的方法，按照以下步骤进行：
一、有机废弃物粉碎：将农林废弃物、秸秆或杂草等高木质素、高纤维素有机废弃物利用小型设备(如：比特尔betelte牵引式碎枝机)或大型设备进行粉碎揉搓至粒径小于5mm。
二、微生物菌剂堆沤腐熟有机废弃物：将步骤一粉碎好的有机废弃物加水或加微生物菌剂或加生物酵素及水拌匀使物料含水量控制在65％之间。环境温度需在0℃以上，最佳温度环境30℃，物料堆积发酵过程中会放热升温，视微生物菌剂菌种而异，一般发酵温度在55-75℃范围，发酵周期约30天，得到发酵腐熟后的有机废弃物，其为长出肉眼可见菌丝的有机废弃物。
(1)直接加水混拌的情况：将步骤一粉碎好的有机废弃物直接加水混拌，物料含水量控制在65％。环境温度为30℃，发酵温度为60℃，发酵周期为30天；
(2)加入微生物菌剂的情况：本实施例所用的微生物菌剂为北京嘉博文生物科技有限公司生产的“肥力酵父”功能增效菌剂。将步骤一粉碎好的有机废弃物按照“肥力酵父“功能增效剂每20kg处理1吨粉碎好的林木废弃物的比例加入微生物菌剂，物料含水量控制在65％；环境温度为28℃，物料堆积发酵过程中会放热升温，发酵温度为65℃，发酵周期为30天。
(3)加入生物酵素的情况：自制生物酵素按1％浓度，每10kg自制生物酵素，处理1吨粉碎好的林木废弃物，物料含水量控制在65％；环境温度为22℃，物料堆积发酵过程中会放热升温，发酵温度在63℃，发酵周期为30天。
自制生物酵素是由如下方法制备得到的：以红糖、水果和水为原料，按照质量比为1:3:7的比例，在温度为25℃环境发酵30天即得到所述生物酵素。所述水果选自苹果、葡萄、桃、杏等任何种类的水果中的一种或多种。
三、蚯蚓消化处理：经微生物菌剂堆沤发酵腐熟的废弃物发酵完成后温度降低至35℃以下，调整含水量至60％，按每立方米5kg/m3接种蚯蚓种群进行消化和降解，根据现场条件可采用堆肥、树下、田间沟施方式供蚯蚓采食消化，即70天后完成消化处理，最终产物为生物腐殖质，蚯蚓粪及蚯蚓活动又能够改善土壤生态。
四、检测最终产物中养分含量
(1)检测方法：
根据有机肥检测标准NY525-2012检测，检测设备原子吸收光谱仪、紫外可见分光光度计等。
(2)检测结果：
与实施例1中无显著差异。
实施例3、利用双重生物法处理固体有机废弃物的方法
本实施例的利用双重生物法处理固体有机废弃物的方法，按照以下步骤进行：
一、有机废弃物粉碎：将农林废弃物、秸秆或杂草等高木质素、高纤维素有机废弃物利用小型设备(如：比特尔betelte牵引式碎枝机)或大型设备进行粉碎揉搓至粒径小于5mm。
二、微生物菌剂堆沤腐熟有机废弃物：将步骤一粉碎好的有机废弃物加水或加微生物菌剂或加生物酵素及水拌匀使物料含水量控制在70％之间。环境温度需在0℃以上，最佳温度环境40℃，物料堆积发酵过程中会放热升温，视微生物菌剂菌种而异，一般发酵温度在55-75℃，发酵周期约30天，得到发酵腐熟后的有机废弃物，其为长出肉眼可见菌丝的有机废弃物。
(1)直接加水混拌的情况：将步骤一粉碎好的有机废弃物直接加水混拌，物料含水量控制在70％。环境温度为40℃，发酵温度为75℃，发酵周期为30天；
(2)加入微生物菌剂的情况：本实施例所用的微生物菌剂为北京嘉博文生物科技有限公司生产的“肥力酵父”功能增效菌剂。将步骤一粉碎好的有机废弃物按照“肥力酵父“功能增效剂每50kg处理1吨粉碎好的林木废弃物的比例加入微生物菌剂，物料含水量控制在70％；环境温度为30℃，物料堆积发酵过程中会放热升温，发酵温度为70℃，发酵周期为30天。
(3)加入生物酵素的情况：自制生物酵素按1％浓度，每10kg自制生物酵素，处理1吨粉碎好的林木废弃物，物料含水量控制在70％；环境温度为25℃，物料堆积发酵过程中会放热升温，发酵温度在65℃，发酵周期为30天。
自制生物酵素是由如下方法制备得到的：以红糖、水果和水为原料，按照质量比为1:3:7的比例，在温度为30℃环境发酵35天即得到所述生物酵素。所述水果选自苹果、葡萄、桃、杏等任何种类的水果中的一种或多种。
三、蚯蚓消化处理：经微生物菌剂堆沤发酵腐熟的废弃物发酵完成后温度降低至35℃以下，调整含水量至70％，按每立方米6kg/m3接种蚯蚓种群进行消化和降解，根据现场条件可采用堆肥、树下、田间沟施方式供蚯蚓采食消化，即80天后完成消化处理，最终产物为生物腐殖质，蚯蚓粪及蚯蚓活动又能够改善土壤生态。
四、检测最终产物中养分含量
(1)检测方法：
根据有机肥检测标准NY525-2012检测，检测设备原子吸收光谱仪、紫外可见分光光度计等。
(2)检测结果：
与实施例1中无显著差异。
Claims (10)
1.一种处理固体有机废弃物的方法，包括如下步骤：
(1)粉碎固体有机废弃物：将农林固体有机废弃物进行粉碎揉搓至粒径小于5mm，得到粉碎后的固体有机废弃物；
(2)发酵腐熟有机废弃物：将所述步骤(1)得到的粉碎后的固体有机废弃物加水或加微生物菌剂或加生物酵素及水拌匀使物料含水量控制在60％-70％，并在0℃以上环境温度中进行发酵，发酵周期为30天，得到发酵腐熟后的有机废弃物；
(3)蚯蚓消化处理：将所述步骤(2)得到的发酵腐熟后的有机废弃物温度降低至35℃以下，并调整含水量至50-70％，按4kg/m3-6kg/m3接种蚯蚓种群进行消化和降解，60天-80天后完成消化处理，即得到最终产物为有机肥。
2.根据权利要求1所述的处理固体有机废弃物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述生物酵素是由如下方法制备得到的：以红糖、水果和水为原料，按照质量比为1:3:7的比例，在温度为20℃-30℃环境发酵25-35天；
所述生物酵素与所述粉碎后的固体有机废弃物的质量比为1:10。
3.根据权利要求2所述的处理固体有机废弃物的方法，其特征在于：所述水果选自苹果、葡萄、桃、杏中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的处理固体有机废弃物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述微生物菌剂与所述粉碎后的固体有机废弃物的质量比为0.5-1％。
5.根据权利要求4所述的处理固体有机废弃物的方法，其特征在于：所述微生物菌剂含有如下微生物中的一种或多种：芽孢杆菌、酵母菌、放线菌、真菌、乳酸菌。
6.根据权利要求1所述的处理固体有机废弃物的方法，其特征在于：所述步骤(2)的环境温度控制在20℃-40℃。
7.根据权利要求1所述的处理固体有机废弃物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中发酵过程中发酵堆温度控制在55-75℃。
8.根据权利要求1所述的处理固体有机废弃物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述发酵腐熟后的有机废弃物为长出肉眼可见菌丝的有机废弃物。
9.根据权利要求1或6所述的处理固体有机废弃物的方法，其特征在于：所述固体有机废弃物为来自农作物和/或林木的枯枝落叶、修剪的枝叶、杂草和/或秸秆。
10.权利要求1-9中任一所述的处理固体有机废弃物的方法在处理农业和/或林业生产中的固体有机废弃物中的应用。
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