CN110076180B - 一种生活垃圾好氧高温发酵促进剂及其制备和应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生活垃圾好氧高温发酵促进剂及其制备和应用方法，该促进剂由固体组分和液体组分构成；固体组分包括含有好氧微生物、嗜热微生物和兼性厌氧微生物的复合菌剂，还包括含纳米铁氧化物粉体的培养介质；液体组分为微生物培养液。本发明的促进剂，具有促进生活垃圾快速、高温、好氧发酵以及消除恶臭的功能，使用时将其加水稀释后喷洒到垃圾转运站、垃圾分选厂、垃圾发电厂的垃圾进料斗或料仓中，通风供氧保持垃圾处于好氧发酵状态，可以促进垃圾中的有机物快速高温发酵，消除恶臭，并利用生物发酵热能蒸发水分，改善垃圾处理过程中的环境卫生，提高效益。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物处理与处置技术领域，具体涉及生活垃圾的处理与处置。
背景技术
随着我国经济社会发展和对环境质量要求越来越高，生活垃圾收集量越来越大，其转运、处理和资源化也越来越受到各级政府、科技工作者的高度重视。
生活垃圾处置方式有很多不同的组合工艺。早期处置以堆肥、自然堆存、填埋为主。目前生活垃圾主流的处理方式是卫生式填埋、焚烧发电。卫生填埋可以做到安全无害化处置，但是垃圾填埋场恶臭难闻、蚊虫滋生严重、环境脏乱恶劣、温室气体排放量巨大，垃圾渗滤液处理难、成本高是填埋场运行维护的很大负担。卫生填埋处理一次性投资较大、占地面积大、没能实现垃圾资源化利用和减量化目标。而且填埋场库容有限，若干年后总归要封场，新场址选定困难，出现生活垃圾无处可埋的窘境。从生活垃圾处理的无害化、减量化目标来看，焚烧方法最安全、最彻底。同时，焚烧过程所产生的热量也能发电。但是因生活垃圾含水量高、热值低，发电效率低下。生活垃圾焚烧产生二噁英，需要复杂高消耗的烟气净化技术处理才能满足排放要求。生活垃圾焚烧厂的垃圾堆存期间同样会产生恶臭等环境卫生问题和严重的大气污染问题，导致很多焚烧厂建设难以落地实施。焚烧发电同样存在一次性投资较大、运营成本高的问题。因此，垃圾处置和资源化技术开发一直是科技开发领域的热点。
而无论是生活垃圾转运站、垃圾填埋场，或是垃圾分选厂、垃圾发电厂，堆存的垃圾都会由于微生物分解代谢作用产生恶臭气味。引起恶臭的化合物主要为氨、胺类、吲哚类化合物，硫化氢、二甲基二硫等含硫化合物，异丁烯、酚类、醛类等卤代烃、脂肪烃、芳香烃化合物。但是目前尚缺少兼具有促进生活垃圾快速、高温、好氧发酵、生物除臭剂功能的复合型生物菌剂。
发明内容
为避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明公开了一种生活垃圾好氧高温发酵促进剂及其制备和应用方法，旨在通过添加促进剂，促进生活垃圾快速、高温、好氧发酵，消除生活垃圾处理过程中的恶臭，实现生活垃圾的无害化，提高资源化的效率和效益。
本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：
一种生活垃圾好氧高温发酵促进剂，其特点在于：所述促进剂由固体组分和液体组分构成；所述固体组分包括含有好氧微生物、嗜热微生物和兼性厌氧微生物的复合菌剂，还包括含纳米铁氧化物粉体的培养介质；所述液体组分为微生物培养液。
进一步地，所述复合菌剂的微生物种类包括但不限于嗜热微生物、酵母菌、假单胞菌、根瘤菌、镰刀菌、假丝酵母、恶臭假单胞菌、绿假单胞菌、酵母菌、干酪乳杆菌、芽孢杆菌、绿色木霉、氨化菌、硝化菌、乳酸片球菌、巨大芽胞杆菌、嗜酸乳杆菌、粪产碱杆菌和显核菌。
进一步地，所述复合菌剂是由微生物淋滤液与混合菌液按质量比1000:0～10混合而成(优选为1000:1～10)；所述微生物淋滤液是将新鲜生活垃圾及生活垃圾经好氧高温发酵所得腐熟物料按照质量比2:1～4混合均匀后，用2～10倍的水淋洗获得，其富含适宜在垃圾存活并具有高温发酵功能的微生物。生活垃圾经好氧高温发酵所得腐熟物料是指将生活垃圾在好氧、60～ 70℃条件下，按照常规好氧发酵方式发酵3～5天的产物。
更进一步地，所述混合菌液为市售混合菌液，或是由至少包括酵母菌、干酪乳杆菌、芽孢杆菌、绿色木霉、氨化菌、硝化菌、乳酸片球菌、巨大芽胞杆菌、嗜酸乳杆菌、粪产碱杆菌和显核菌混合培养获得。所述混合菌液的培养方式是：用牛肉膏蛋白胨配制成有机物质量浓度0.5～2％的液体培养基，把前述的菌种加入到液体培养基中，在25-35℃的环境温度下搅拌充氧培养48h以上，即获得扩陪的混合菌液。
进一步地，所述培养介质是将麸皮、稻糠、玉米粉和豆粉中的任意一种或几种按任意比例的混合物，与纳米铁氧化物按照质量比5:1～1:5混合而成。更进一步地，所述的纳米铁氧化物为天然或人工的富含纳米赤铁矿、针铁矿、磁铁矿、磁赤铁矿的固体物质，具体包括：鲕状赤铁矿、褐铁矿、煅烧菱铁矿、煅烧硫铁矿、硫酸烧渣、铁氧化物含量大于15％的红土、合成氧化铁黄、合成氧化铁红。
进一步地，所述微生物培养液为质量浓度0.05～5％的有机物的水溶液。更进一步地，所述有机物为红糖、蔗糖、葡萄糖、柠檬盐、醋酸盐、乳酸盐、牛肉膏、蛋白胨、糖蜜、餐厨垃圾和养殖废物中的至少一种。
进一步地，在所述固体组分中，培养介质与复合菌剂的质量比为2:1～6；在所述促进剂中，固体组分占液体组分的质量比为0.5-5％。
本发明所述生活垃圾好氧高温发酵促进剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将新鲜生活垃圾及生活垃圾经好氧高温发酵所得腐熟物料按照质量比2:1～4混合均匀后，用2～10倍的水淋洗，获得微生物淋滤液；
将所述微生物淋滤液与混合菌液按质量比1000:0～10混合均匀，获得复合菌剂；
(2)将麸皮、稻糠、玉米粉和豆粉中的任意一种或几种按任意比例的混合物，与纳米铁氧化物按照质量比5:1～1:5混合，获得培养介质；
(3)将所述培养介质与所述复合菌计按照质量比2:1～6拌合均匀，获得潮湿物料；
将潮湿物料等分为5份，然后摊铺成为透气的薄层，分别在80～100％湿度下20℃、30℃、 40℃、60℃、70℃培养24～48h，再把不同温度下培养后的菌剂混合均匀，即获得好氧高温发酵促进剂的固体组分；
(4)将有机物按质量浓度0.05～5％加入水中，获得微生物培养液，作为好氧高温发酵促进剂的液体组分；
(5)使用时，将所述好氧高温发酵促进剂的固体组分按质量比0.5-5％加入到所述微生物培养液中，搅拌均匀，即获得成品液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品。
本发明所述生活垃圾好氧高温发酵促进剂的应用方法：是将液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品加水稀释10-30倍后，按照每吨生活垃圾1-2kg的剂量喷洒到垃圾转运站、垃圾分选厂、垃圾发电厂的垃圾进料斗中，通风供氧保持垃圾处于好氧发酵状态，从而促进生活垃圾中的有机物快速高温发酵、消除恶臭，并利用生物发酵热能蒸发水分。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明的生活垃圾好氧高温发酵促进剂，由好氧微生物、嗜热微生物、兼性厌氧微生物构成的复合菌剂与纳米铁氧化物粉体、微生物培养液混合复配而成，既具有促进生活垃圾快速、高温、好氧发酵功能，又具有分解转化恶臭气味物质的功能。其中的纳米铁氧化物具有很高的化学和生物活性，一方面提供晶格氧、表面质子交换缓冲体系的Eh、pH，改善垃圾发酵体系的微环境，提高微生物活性；另一方面纳米铁氧化物与硫化氢等恶臭气味化合物直接反应、与微生物协同作用抑制恶臭物质的产生。铁元素等是微生物代谢的最重要营养元素，纳米铁氧化物溶解释放为微生物增殖、代谢提供所需的营养，提高了微生物的代谢活性，提高了好氧微生物活性，加速生活垃圾发酵升温和水分蒸发，提高高温腐熟的速率，缩短垃圾处理时间。
2、本发明的复合菌剂，既含有新鲜垃圾中常温活性高的微生物，又含有丰富的从生活垃圾高温堆肥产物中富集培养的嗜热土著微生物，再与市售或自培养的含酵母菌、干酪乳杆菌、芽孢杆菌、绿色木霉、氨化菌、硝化菌、乳酸片球菌、巨大芽胞杆菌、嗜酸乳杆菌、粪产碱杆菌和显核菌等的混合菌液复合，既能够适宜在生活垃圾环境生长，又由于外加微生物的协同作用加速微生物增殖、代谢。其中的一些细菌、真菌类微生物首先分解垃圾中可生物降解大分子纤维素、半纤维素、木质素为小分子化合物，其他各类微生物协同转化有机物及简单无机化合物，同时分解恶臭化合物为无毒无害的化合物。
3、本发明的好氧高温发酵促进剂是在不同温度下培养后混合制成，包含适宜在各种温度下快速增殖的微生物，添加到垃圾堆体中后，垃圾堆体增温快、达到的峰值温度高，体温度升高达到80℃以上。可降解生物质腐化稳定快、大幅度缩短垃圾发酵所需的时间。由于高温发酵蒸发水分而降低生活垃圾的含水量，不仅解决了垃圾渗滤液处置的难题，而且发酵阶段由于水分蒸发垃圾减量化达50％，直接的好处是减少了垃圾中转站的运输量，提高垃圾热值和发电效率，降低垃圾分选系统负荷和分选成本。
4、本发明的好氧高温发酵促进剂由固体组分和液体组分构成，使用前再将二者混合，便于运输和保存。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
下述实施例所用混合菌液为市售WT8130除臭生物菌剂。
实施例1
(1)将新鲜生活垃圾与生活垃圾经好氧高温发酵所得腐熟物料按照质量比1:1混合均匀后，用5倍的水淋洗，获得富集适宜在垃圾存活并具有高温发酵功能的微生物淋滤液；
将淋滤液与混合菌液按照质量比1000:2混合均匀，获得复合菌剂。
(2)选择褐铁矿矿石，其中三氧化二铁含量为54.8％、针铁矿晶体直径<80nm，把矿石粉磨获得325目的粉体；然后将其与麸皮按照质量比4:1混合，获得培养介质。
(3)将培养介质与复合菌剂按照质量比1:1拌合均匀，获得潮湿物料；
将潮湿物料等分为5份，然后摊铺成为透气的薄层，分别在80～100％湿度下20℃、30℃、 40℃、60℃、70℃培养48h，再把不同温度下培养后的菌剂混合均匀，即获得好氧高温发酵促进剂的固体组分。
(4)将红糖按质量浓度1％加入水中，获得微生物培养液，作为好氧高温发酵促进剂的液体组分。
(5)将好氧高温发酵促进剂的固体组分按质量比5％加入到微生物培养液中，搅拌均匀孵化3天，即获得液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品。
把液体的好氧高温发酵促进剂加水稀释30倍后，按照每吨生活垃圾2kg的剂量喷洒到垃圾转运站的垃圾进料斗中，再通过挤压把垃圾装入发酵箱中，通风供氧保持垃圾处于好氧发酵状态48h，生活垃圾发酵最高温度达到81.5℃，无恶臭，垃圾发酵热能蒸发水分，生活垃圾减量化达到37％。
实施例2
(1)将新鲜生活垃圾与生活垃圾经好氧高温发酵所得腐熟物料按照质量比1:2混合均匀后，用4倍的水淋洗，获得富集适宜在垃圾存活并具有高温发酵功能的微生物淋滤液；
将淋滤液与混合菌液按照质量比1000:1混合均匀，获得复合菌剂。
(2)选择鲕状赤铁矿矿石，其中三氧化二铁含量为49.4％、赤铁矿晶体厚度<60nm，把矿石粉磨获得325目的粉体；然后将其与稻糠、玉米粉1:1:1混合，获得培养介质。
(3)将培养介质与复合菌剂按照质量比3:2拌合均匀，获得潮湿物料；
将潮湿物料等分为5份，然后摊铺成为透气的薄层，分别在80～100％湿度下20℃、30℃、 40℃、60℃、70℃培养48h，再把不同温度下培养后的菌剂混合均匀，即获得好氧高温发酵促进剂的固体组分。
(4)用糖浓度2％的糖蜜水作为微生物培养液，即为好氧高温发酵促进剂的液体组分。
(5)将好氧高温发酵促进剂的固体组分按质量比3％加入到微生物培养液中，搅拌均匀孵化3天，即获得液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品。
把液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品按照每吨生活垃圾2kg的剂量加水稀释30倍后喷洒到垃圾转运站的垃圾进料斗中，再通过挤压把垃圾装入发酵箱中，通风供氧保持垃圾处于好氧发酵状态48h，生活垃圾发酵最高温度达到78.2℃，无恶臭，垃圾发酵热能蒸发水分，生活垃圾减量化达到36.4％。
实施例3
(1)将新鲜生活垃圾与生活垃圾经好氧高温发酵所得腐熟物料按照质量比1:3混合均匀后，用5倍的水淋洗，获得富集适宜在垃圾存活并具有高温发酵功能的微生物淋滤液；
将淋滤液与混合菌液按照质量比100:1混合均匀，获得复合菌剂。
(2)选择菱铁矿矿石，其中三氧化二铁含量为41.3％，把矿石粉磨获得325目的粉体，于500℃流态化煅烧，获得多孔纳米结构化粉体，其中的赤铁矿结晶学粒径<10nm；然后将其与玉米粉按照质量比1:2混合，获得培养介质。
(3)将培养介质与复合菌剂按照质量比1:1拌合均匀，获得潮湿物料；
将潮湿物料等分为5份，然后摊铺成为透气的薄层，分别在80～100％湿度下20℃、30℃、 40℃、60℃、70℃培养48h，再把不同温度下培养后的菌剂混合均匀，即获得好氧高温发酵促进剂的固体组分。
(4)用粉碎的餐厨垃圾与水配成有机物质量浓度2％的微生物培养液，即为好氧高温发酵促进剂的液体组分。
(5)将好氧高温发酵促进剂的固体组分按质量比4％加入到微生物培养液中，搅拌均匀孵化3天，即获得液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品。
把液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品按照每吨生活垃圾2kg的剂量加水稀释20倍后喷洒到垃圾发酵仓的进料斗中，发酵仓通风供氧保持垃圾处于好氧发酵状态8天，生活垃圾发酵最高温度达到82.7℃，无恶臭，垃圾发酵热能蒸发水分，生活垃圾减量化达到47.2％。
实施例4
(1)将新鲜生活垃圾与生活垃圾经好氧高温发酵所得腐熟物料按照质量比1:3混合均匀后，用5倍的水淋洗，获得富集适宜在垃圾存活并具有高温发酵功能的微生物淋滤液；
将淋滤液与混合菌液按照质量比100:1混合均匀，获得复合菌剂。
(2)选择硫精矿粉流态矿化煅烧的硫酸烧渣作为纳米铁氧化物的原料，其中矿物组成为赤铁矿、磁铁矿、磁赤铁矿以及少量的石英杂质，三氧化二铁含量61.4％，铁氧化物的结晶学粒径<100nm；
将其与麸皮按照质量比1:5混合，获得培养介质。
(3)将培养介质与复合菌剂按照质量比1:1拌合均匀，获得潮湿物料；
将潮湿物料等分为5份，然后摊铺成为透气的薄层，分别在80～100％湿度下20℃、30℃、 40℃、60℃、70℃培养48h，再把不同温度下培养后的菌剂混合均匀，即获得好氧高温发酵促进剂的固体组分。
(4)用红糖配成有机物质量浓度2％的微生物培养液，即为好氧高温发酵促进剂的液体组分。
(5)将好氧高温发酵促进剂的固体组分按质量比3％加入到微生物培养液中，搅拌均匀孵化3天，即获得液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品。
把液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品按照每吨生活垃圾0.5kg的剂量加水稀释20倍后喷洒到垃圾发酵仓的进料斗中，发酵仓通风供氧保持垃圾处于好氧发酵状态8天，生活垃圾发酵最高温度达到76℃，无恶臭，垃圾发酵热能蒸发水分，生活垃圾减量化达到54％。
Claims (4)
1.一种生活垃圾好氧高温发酵促进剂的制备方法，其特征在于：所述促进剂由固体组分和液体组分构成；所述固体组分包括含有好氧微生物、嗜热微生物和兼性厌氧微生物的复合菌剂，还包括含纳米铁氧化物粉体的培养介质；所述液体组分为微生物培养液；
所述生活垃圾好氧高温发酵促进剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将新鲜生活垃圾及生活垃圾经好氧高温发酵所得腐熟物料按照质量比2:1～4混合均匀后，用2～10倍的水淋洗，获得微生物淋滤液；
将所述微生物淋滤液与混合菌液按质量比1000:0～10混合均匀，获得复合菌剂；
所述混合菌液为市售混合菌液，或是由至少包括酵母菌、干酪乳杆菌、芽孢杆菌、绿色木霉、氨化菌、硝化菌、乳酸片球菌、巨大芽胞杆菌、嗜酸乳杆菌、粪产碱杆菌和显核菌的若干菌混合培养获得；
(2)将麸皮、稻糠、玉米粉和豆粉中的任意一种或几种按任意比例的混合物，与纳米铁氧化物按照质量比5:1～1:5混合，获得培养介质；
(3)将所述培养介质与所述复合菌剂按照质量比2:1～6拌合均匀，获得潮湿物料；
将潮湿物料等分为5份，然后摊铺成为透气的薄层，分别在80～100％湿度下20℃、30℃、40℃、60℃、70℃培养24～48h，再把不同温度下培养后的菌剂混合均匀，即获得好氧高温发酵促进剂的固体组分；
(4)将有机物按质量浓度0.05～5％加入水中，获得微生物培养液，作为好氧高温发酵促进剂的液体组分；
(5)使用时，将所述好氧高温发酵促进剂的固体组分按质量比0.5-5％加入到所述微生物培养液中，搅拌均匀，即获得成品液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品。
2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾好氧高温发酵促进剂的制备方法，其特征在于：所述的纳米铁氧化物为天然或人工的富含纳米赤铁矿、针铁矿、磁铁矿、磁赤铁矿的固体物质。
3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾好氧高温发酵促进剂的制备方法，其特征在于：所述有机物为红糖、蔗糖、葡萄糖、柠檬盐、醋酸盐、乳酸盐、牛肉膏、蛋白胨、糖蜜、餐厨垃圾和养殖废物中的至少一种。
4.一种权利要求1～3中任意一项所述制备方法所制得的生活垃圾好氧高温发酵促进剂的应用方法，其特征在于：是将液体生活垃圾好氧高温发酵促进剂成品加水稀释10-30倍后，按照每吨生活垃圾1-2kg的剂量喷洒到垃圾转运站、垃圾分选厂、垃圾发电厂的垃圾进料斗中，通风供氧保持垃圾处于好氧发酵状态，从而促进生活垃圾中的有机物快速高温发酵、消除恶臭，并利用生物发酵热能蒸发水分。
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