CN109160852A - 一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法，该法先将微生物混合菌剂、组合酶剂、有机原料、水按1‑1.5∶0.5‑1∶100∶10‑20混匀，然后在25‑50℃下好氧发酵7‑10天以得到微生物发酵组合物，然后将其与尿素按80‑100∶5‑10混匀即可，其中，微生物混合菌剂包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽胞杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉和苏云金芽孢杆菌，组合酶剂为蛋白酶、纤维素酶、葡聚糖酶、果胶酶、脂肪酶的混合物，有机原料为餐厨垃圾和秸秆的混合物。该设计不仅不容易产生恶臭和破坏土壤，而且堆肥周期短。

Description

一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法

技术领域

本发明属于生物有机肥领域，具体涉及一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法。

背景技术

废料是农业发展的重要物质基础。传统农林业在生产过程中长期、大量使用化肥后，会导致土壤板结和农产品品质退化，肥料利用率下降，人类生存环境受到严重污染和破坏。随着人们生活水平的提高，人类已充分认识到既要有良好的自然环境生存，也需要优质安全卫生的农产品消费。而对这一环节起关键作用的就是在生产栽培上多使用生物有机肥以减少对化学肥料的依赖。

生物有机肥是特定功能微生物与主要以动植物残体(如畜禽粪便、农作物秸秆等)为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。其特定功能的微生物能包括利用土壤或土壤母质中磷、钾元素的解磷菌和解钾菌，能够拮抗土传病原菌生长、繁殖的有益菌等，使得有机肥中含有丰富的有机质、氨基酸、蛋白质等有机养分，同时也含有氮、磷、钾等无机养分，大量研究表明，施用生物有机肥不但可以提高作物产量、增肥地力，更能改善农产品品质，提高废料利用率，节约资源，保护生态环境，是实现现代农业可持续发展的重要途径。

目前，生物有机肥通常通过堆肥发酵处理得到。堆肥是在一定的水分、C/N比等条件下、通过微生物的作用将有机物降解并产生适宜于土地利用的肥料的过程，以好氧堆肥为主。现代化的堆肥过程通常会经历三个阶段，分别为中温阶段(该阶段温度通常在30–40℃，时间多为1–3天)、高温阶段(该阶段温度通常在45–65℃，时间多为3–8天)、降温和腐熟阶段(时间通常为10–20天)。其中，高温阶段对于促进农作物茎秆、人畜粪便、杂草、垃圾污泥等堆积物的腐熟，以及蛇莓其中的病菌和虫卵等具有良好的作用，但该阶段对温度的要求较高，并且持续时间较长，不仅需要大面积场地，而且发出的臭味较重，影响周围人类生活，耗氧量也大，资金耗费多，另外，堆肥处对土壤破坏严重。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的堆肥过程中臭味严重、成本高、对土壤破坏严重的问题，提供一种制备过程不容易产生恶臭、成本低且不会破坏土壤的以餐厨垃圾为原料的生物有机肥。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法；

所述有机肥的原料组成及其重量份比包括：微生物发酵组合物80-100、尿素5-10，所述微生物发酵组合物的原料组成及其重量份比包括：微生物混合菌剂1-1.5、组合酶剂0.5-1、有机原料100、水10-20，其中，所述微生物混合菌剂的原料组成包括枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、胶冻样芽胞杆菌(Bacillusmucilaginosus)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillus oryzae)和苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)，所述组合酶剂为蛋白酶、纤维素酶、葡聚糖酶、果胶酶、脂肪酶的混合物，所述有机原料为餐厨垃圾和秸秆的混合物；

所述制备方法依次包括以下步骤：

微生物发酵组合物的制备：先将组合酶剂、微生物混合菌剂和水按所需比例混匀，形成降解液，再向降解液中加入有机原料混匀以得到混合物料，随后调节混合物料的C/N质量比为25-35∶1、初始含水率为55％-65％，并将混合物料置于堆肥反应器中好氧发酵7-10天即得到微生物发酵组合物，其中，所述好氧发酵的温度保持在25-50℃；

有机肥的制备：先对微生物发酵组合物进行破碎，然后将其与尿素按所需比例混合即可。

所述好氧发酵的温度保持在35-45℃。

在整个好氧发酵过程中，由堆肥反应器底部持续通入氧浓度为10％-20％的空气。

所述微生物发酵组合物的原料组成还包括十二烷基硫酸钠，所述十二烷基硫酸钠与有机原料的重量份比为1-2∶100；

所述微生物发酵组合物的制备步骤还包括将十二烷基硫酸钠与微生物发酵组合物按所需比例混合的操作。

所述微生物发酵组合物的制备步骤中，

所述枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽胞杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉、苏云金芽孢杆菌的接种量均为有机原料重量的0.2％-0.3％；

所述蛋白酶为5000-8000U/g，所述纤维素酶为1000-2000U/g，所述葡聚糖酶为3000-5000U/g，所述果胶酶为2000-4000U/g，所述脂肪酶为10000-20000U/g。

所述制备方法还包括原料的前处理步骤，该步骤位于微生物发酵组合物的制备之前；

所述原料的前处理为：先采用固液分离机将餐厨垃圾进行挤压脱水，然后将其和秸秆粉碎成粒度在10-20mm的颗粒。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法采用了微生物发酵组合物，且微生物发酵组合物由特定的微生物混合菌剂、特定的组合酶剂、有机原料、水按1-1.5∶0.5-1∶100∶10-20的重量比在25-50℃下进行中温好氧堆肥化处理得到，该设计采用多种中温好氧发酵菌种，这些菌种在生长过程会分泌多种能够降解有机质(包括蛋白质、纤维素、半纤维素、脂质等)并提高作物抗虫害能力的酶，枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等细菌的前期降解结合黑曲霉、米曲霉的后续酶解，再加上所述组合酶剂的联合作用，一方面使得将温度维持在25-50℃进行好氧堆肥即可实现有机原料的有效降解，无需进行高温有氧发酵，该过程不仅不容易产生恶臭和破坏土壤，而且通过微生物的解磷、解钾作用，得到的有机肥无需添加磷酸氢钙、氯化钾等肥料，降低了成本，同时，整个堆肥周期仅需7-10天，显著短于常规堆肥周期。因此，本发明不仅不容易产生恶臭和破坏土壤，而且堆肥周期短。

2、本发明一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法还包括十二烷基硫酸钠的添加，一方面，十二烷基硫酸钠同时具有较强的亲水和疏水性，将其加入有机肥中可吸收有机肥表面的游离水和迁移水，避免有机肥颗粒之间的重结晶，起到良好的防结块作用，另一方面，十二烷基硫酸钠还可有效提高脂质和纤维素的降解率。因此，本发明不仅能够防结块，而且有效提高了脂质和纤维素的降解率。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法；

所述有机肥的原料组成及其重量份比包括：微生物发酵组合物80-100、尿素5-10，所述微生物发酵组合物的原料组成及其重量份比包括：微生物混合菌剂1-1.5、组合酶剂0.5-1、有机原料100、水10-20，其中，所述微生物混合菌剂的原料组成包括枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、胶冻样芽胞杆菌(Bacillusmucilaginosus)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillus oryzae)和苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)，所述组合酶剂为蛋白酶、纤维素酶、葡聚糖酶、果胶酶、脂肪酶的混合物，所述有机原料为餐厨垃圾和秸秆的混合物；

所述制备方法依次包括以下步骤：

微生物发酵组合物的制备：先将组合酶剂、微生物混合菌剂和水按所需比例混匀，形成降解液，再向降解液中加入有机原料混匀以得到混合物料，随后调节混合物料的C/N质量比为25-35∶1、初始含水率为55％-65％，并将混合物料置于堆肥反应器中好氧发酵7-10天即得到微生物发酵组合物，其中，所述好氧发酵的温度保持在25-50℃；

有机肥的制备：先对微生物发酵组合物进行破碎，然后将其与尿素按所需比例混合即可。

所述好氧发酵的温度保持在35-45℃。

在整个好氧发酵过程中，由堆肥反应器底部持续通入氧浓度为10％-20％的空气。

所述微生物发酵组合物的原料组成还包括十二烷基硫酸钠，所述十二烷基硫酸钠与有机原料的重量份比为1-2∶100；

所述微生物发酵组合物的制备步骤还包括将十二烷基硫酸钠与微生物发酵组合物按所需比例混合的操作。

所述微生物发酵组合物的制备步骤中，

所述枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽胞杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉、苏云金芽孢杆菌的接种量均为有机原料重量的0.2％-0.3％；

所述蛋白酶为5000-8000U/g，所述纤维素酶为1000-2000U/g，所述葡聚糖酶为3000-5000U/g，所述果胶酶为2000-4000U/g，所述脂肪酶为10000-20000U/g。

所述制备方法还包括原料的前处理步骤，该步骤位于微生物发酵组合物的制备之前；

所述原料的前处理为：先采用固液分离机将餐厨垃圾进行挤压脱水，然后将其和秸秆粉碎成粒度在10-20mm的颗粒。

本发明所用主要原料说明如下：

枯草芽孢杆菌：枯草芽孢杆菌能产生α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类，实现蛋白质、粗纤维等有机质的水解，同时，该菌在生长过程中会产生枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，可明显的抑制致病菌或内源性感染的致病菌，另外，该菌还是一种固氮菌。

申请人在研究中还发现，枯草芽孢杆菌与果胶酶、葡聚糖酶协同作用，可有效提高单宁等难分解有机物的降解率。

巨大芽孢杆菌：对卵磷脂、土壤中不能吸收利用的吸附态有机磷有明显的分解作用，从而提高土壤中有效磷的含量，还能与固氮菌、解钾菌联合作用，增强固氮、解钾的作用，另外，巨大芽孢杆菌在代谢过程中会通过消耗禽畜粪便中的氨氮化合物、可溶性硫化物，并降低细菌脲酶和半胱氨酸脱巯基酶的活性，从而有效抑制发酵过程中恶臭气体的产生。

胶冻样芽胞杆菌：可产生有机酸、荚膜多糖、生物酶、蛋白质等代谢产物，破坏硅铝酸盐的晶格结构、难溶性磷化合物等，分解释放出可溶的磷钾元素及钙、硫、镁、铁、锌、钼、锰等中微量元素，既增进了土壤肥力，又为作物提供了可吸收利用的营养元素，同时产生赤霉素、细胞激动素、微生物酶、细菌多糖等生理活性物质，促进作物营养吸收和生长代谢，另外，该菌还能在作物根部形成有益菌群，抑制土壤致病微生物，起到防病害的作用。

蜡样芽孢杆菌：能分解葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、水杨素、糊精等，同时产生抗菌物质，抑制有害微生物的繁殖，降解土壤中的营养成分，改善生态环境。

地衣芽孢杆菌：可产生多种活性酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等，同时产生多种抗生物，包括脂肽类、几丁质酶、抗菌蛋白、肽类、肽聚糖、磷酸类、核酸类、氨基酸类、腐殖酸类等物质。

黑曲霉：可产生酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、纤维素酶、柠檬酸、葡糖酸、没食子酸等，具有裂解大分子有机物和难溶无机物，便于作物吸收利用，改善土壤结构、增强土壤肥力、提高作物产量的作用。

米曲霉：可产生酸性、中性、碱性蛋白酶、淀粉酶、谷氨酰胺酶、果胶酶、曲酸、糖化酶、纤维素酶、半纤维素酶、植酸酶、脂肪酶等，使秸秆中的有机质成为植物生长所需的营养，提高土壤有机质，改善土壤结构。

苏云金芽孢杆菌：其体内含有杀虫的晶体毒素，可有效防治有机蔬菜病虫害。

本发明通过由堆肥反应器底部持续通入氧浓度为10％-20％的空气，不仅能够保证微生物生长代谢所需的氧气供给，而且在使物料保持松散状态的同时还可有效控制发酵温度。

微生物发酵组合物的破碎：由于经由堆肥化处理后的微生物发酵组合物会出现部分结块的现象，因此需要先对其进行破碎。

本发明所述枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽胞杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉、苏云金芽孢杆菌可采用本领域常规的方法培养得到，也可采用市售产品。

实施例1：

一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法，依次按照以下步骤进行：

原料的前处理：先采用固液分离机将餐厨垃圾进行挤压脱水，然后将其和秸秆粉碎成粒度在10-20mm的颗粒；

微生物发酵组合物的制备：先将组合酶剂、微生物混合菌剂和水按所需比例混匀，形成降解液，再向降解液中加入有机原料混匀以得到混合物料，随后调节混合物料的C/N质量比为30∶1、初始含水率为62％，并将混合物料置于堆肥反应器中好氧发酵8天即得到微生物发酵组合物，其中，所述微生物混合菌剂、组合酶剂、有机原料、水、十二烷基硫酸钠的重量比为1∶0.5∶100∶20∶1，所述微生物混合菌剂的原料组成为枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽胞杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉和苏云金芽孢杆菌，各菌的接种量均为有机原料的0.2％，所述组合酶剂为5000U/g蛋白酶、1000U/g纤维素酶、3000U/g葡聚糖酶、2000U/g果胶酶、10000U/g脂肪酶的混合物，所述有机原料为餐厨垃圾与秸秆按1∶1的重量比混合的混合物，所述好氧发酵的温度保持在35-45℃；

有机肥的制备：先对微生物发酵组合物进行破碎，然后将其与尿素按所需比例混合即可，其中，所述微生物发酵组合物、尿素的重量比为8∶1。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于：

所述微生物发酵组合物的制备步骤中，微生物混合菌剂、组合酶剂、有机原料、水、十二烷基硫酸钠的重量比为1.3∶0.8∶100∶18∶1.5，所述组合酶剂为8000U/g蛋白酶、2000U/g纤维素酶、5000U/g葡聚糖酶、3000U/g果胶酶、15000U/g脂肪酶的混合物，有机原料为餐厨垃圾与秸秆按2∶1的重量比混合的混合物，混合物料的C/N质量比为28∶1、初始含水率为59％，好氧发酵的温度保持在30-40℃，发酵时间为10天；

所述有机肥的制备步骤中，微生物发酵组合物、尿素的重量比为85∶8。

实施例3：

与实施例1的不同之处在于：

所述微生物发酵组合物的制备步骤中，微生物混合菌剂、组合酶剂、有机原料、水、十二烷基硫酸钠的重量比为1.5∶0.7∶100∶10∶1.6，所述组合酶剂为7000U/g蛋白酶、1000U/g纤维素酶、5000U/g葡聚糖酶、3000U/g果胶酶、18000U/g脂肪酶的混合物，有机原料为餐厨垃圾与秸秆按3∶1的重量比混合的混合物，混合物料的C/N质量比为35∶1、初始含水率为65％，好氧发酵的温度保持在40-50℃，发酵时间为7天；

所述有机肥的制备步骤中，微生物发酵组合物、尿素的重量比为90∶5。

实施例4：

与实施例3的不同之处在于：

所述微生物发酵组合物的制备步骤中，微生物混合菌剂、组合酶剂、有机原料、水、十二烷基硫酸钠的重量比为1.4∶1∶100∶20∶2，所述组合酶剂为6000U/g蛋白酶、2000U/g纤维素酶、4000U/g葡聚糖酶、4000U/g果胶酶、12000U/g脂肪酶的混合物，有机原料为餐厨垃圾与秸秆按2.5∶1的重量比混合的混合物，混合物料的C/N质量比为25∶1、初始含水率为55％，发酵时间为9天；

所述有机肥的制备步骤中，微生物发酵组合物、尿素的重量比为100∶6。

上述实施例所述生物有机肥中，N∶P∶K＝13.5∶2.5-2.8∶4.0-5.2，有效菌数≥0.2亿/g，有机质含量(以干基计)≥40％，水分含量≤30％，pH值5.5-8.5，有效期≥18个月，且所述有机肥包膜后贮存6个月无结块现象。

为检测本发明得到的产品的肥效，以市售的甜瓜用化肥为对比组，将上述实施例制备的生物有机肥为试验组，将试验组与对比组分别作为基肥，对甜瓜进行肥效试验，结果显示：与对比组相比，试验组的产量增加35％-40％。

为检测本发明所述十二烷基硫酸钠对有机质降解率的影响，进行如下试验：

以不添加十二烷基硫酸钠的微生物发酵组合物为对比例(其它条件与实施例1相同)、实施例1得到的微生物发酵组合物为试验例，对两者的脂质和纤维素降解率进行考察，结果显示：试验例的脂质降解率比对比例高10.6％，试验例的纤维素降解率比对比例高8.5％。

Claims (6)

1.一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法，其特征在于：

所述有机肥的原料组成及其重量份比包括：微生物发酵组合物80‐100、尿素5‐10，所述微生物发酵组合物的原料组成及其重量份比包括：微生物混合菌剂1‐1.5、组合酶剂0.5‐1、有机原料100、水10‐20，其中，所述微生物混合菌剂的原料组成包括枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、胶冻样芽胞杆菌(Bacillusmucilaginosus)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillus oryzae)和苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)，所述组合酶剂为蛋白酶、纤维素酶、葡聚糖酶、果胶酶、脂肪酶的混合物，所述有机原料为餐厨垃圾和秸秆的混合物；

所述制备方法依次包括以下步骤：

微生物发酵组合物的制备：先将组合酶剂、微生物混合菌剂和水按所需比例混匀，形成降解液，再向降解液中加入有机原料混匀以得到混合物料，随后调节混合物料的C/N质量比为25‐35∶1、初始含水率为55％‐65％，并将混合物料置于堆肥反应器中好氧发酵7‐10天即得到微生物发酵组合物，其中，所述好氧发酵的温度保持在25‐50℃；

有机肥的制备：先对微生物发酵组合物进行破碎，然后将其与尿素按所需比例混合即可。

2.根据权利要求1所述的一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法，其特征在于：所述好氧发酵的温度保持在35‐45℃。

3.根据权利要求1或2所述的一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法，其特征在于：在整个好氧发酵过程中，由堆肥反应器底部持续通入氧浓度为10％‐20％的空气。

4.根据权利要求1或2所述的一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法，其特征在于：

所述微生物发酵组合物的原料组成还包括十二烷基硫酸钠，所述十二烷基硫酸钠与有机原料的重量份比为1‐2∶100；

所述微生物发酵组合物的制备步骤还包括将十二烷基硫酸钠与微生物发酵组合物按所需比例混合的操作。

5.根据权利要求1或2所述的一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法，其特征在于：

所述微生物发酵组合物的制备步骤中，

所述枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽胞杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉、苏云金芽孢杆菌的接种量均为有机原料重量的0.2％‐0.3％；

所述蛋白酶为5000‐8000U/g，所述纤维素酶为1000‐2000U/g，所述葡聚糖酶为3000‐5000U/g，所述果胶酶为2000‐4000U/g，所述脂肪酶为10000‐20000U/g。

6.根据权利要求1或2所述的一种以餐厨垃圾为原料的生物有机肥的制备方法，其特征在于：

所述制备方法还包括原料的前处理步骤，该步骤位于微生物发酵组合物的制备之前；

所述原料的前处理为：先采用固液分离机将餐厨垃圾进行挤压脱水，然后将其和秸秆粉碎成粒度在10‐20mm的颗粒。