CN111995444A - 一种园林废弃物加工利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种园林废弃物加工利用方法，包括如下步骤：步骤1：将收集到的园林废弃物晾晒后进行粉碎，得到粉碎后的园林废弃物；步骤2：将粉碎后的园林废弃物进行热解，得到热解后的园林废弃物；步骤3：将热解后的园林废弃物进行预处理，预处理包括添加调理剂和水分，添加的水分和调理剂和园林废弃物混合后共同称之为堆肥物料，以调整堆肥物料的PH、C‑N比、C‑P比、粒度和含水率；步骤4：将预处理后的园林废弃物输送至改良型发酵槽进行好氧发酵，得到腐熟的堆肥物料，制得满足有机肥使用标准的有机肥，完成加工利用。本发明大大缩短园林废弃物处理时间，并且直接减少了堆肥场地的使用面积，有效提高园林废弃物的处理效率。

Description

一种园林废弃物加工利用方法

技术领域

本发明涉及园林废弃物处理技术领域，具体是一种园林废弃物加工利用方法。

背景技术

随着城市建设不断加快以及人居条件的改善,城市绿化覆盖率、绿地率、人均公共绿地面积等指标均在提高,城市园林绿化的面积不断增加,由此产生的园林绿化废弃物诸如树木修剪物、草坪修剪物、枯枝落叶败花等的量越来越大，这些园林废弃物大都是有机物质。

目前我国对园林有机废弃物的处理方式主要以焚烧、填埋为主，只有少部分通过生物质能或堆肥形式加以资源化地利用。因此，随着城市经济的进步发展，城市化进程的加快，园林有机废物日益增长，不合理地处理方式导致城市环境的进一步破坏，影响城市美观，还有可能造成水体，空气以及土壤的污染，从而影响城市居民的日常生活和身体健康。

现有园林废弃物处理工艺中，采用堆肥化处理方式的效率较低、时间长，满足不了日益增多的城市绿化废弃物。而采用堆肥处理方式的效果难以保障，效果参差不齐，并且应用范围会受到限制，由于需要占用较大的空间，在有些地区并不适合堆肥处理。因此，为了避免园林废弃物给环境带来污染、影响城市美观，需要一种高效、快速且不过多占用空间对园林废弃物进行处理并加以利用的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的提供一种园林废弃物加工利用方法，其能够解决高效、快速无需占用过多空间处理园林废弃物并加以利用的问题。

实现本发明的目的的技术方案为：一种园林废弃物加工利用方法，包括如下步骤：

步骤1：将收集到的园林废弃物晾晒后进行粉碎，得到粉碎后的园林废弃物；

步骤2：将粉碎后的园林废弃物进行热解，得到热解后的园林废弃物；

步骤3：将热解后的园林废弃物进行预处理，预处理包括添加调理剂和水分，添加的水分和调理剂和园林废弃物混合后共同称之为堆肥物料，以调整堆肥物料的PH、C-N比、C-P比、粒度和含水率；

步骤4：将预处理后的园林废弃物输送至发酵槽进行好氧发酵，得到腐熟的堆肥物料，制得满足有机肥使用标准的有机肥，完成加工利用。

进一步地，经过所述步骤4之后，还包括，

步骤5：对腐熟的堆肥物料进行筛分，将不符合有机肥使用标准的腐熟的堆肥物料重新返堆回发酵槽，并重复步骤4。

进一步地，所述步骤1中，将园林废弃粉碎至粒径10mm。

进一步地，所述步骤2中，热解过程中，温度维持150℃，持续时间1小时。

进一步地，所述步骤3中，预处理后的园林废弃物中C:N为25-40，C：P为75-150，PH为5.5-9.0，粒度为3-15mm，含水率为50％-65％。

进一步地，所述步骤3中，预处理后的园林废弃物中C:N为25-30，C：P为95-105，PH为7.0-8.0，粒度为5-10mm，含水率为60％-65％。

进一步地，所述步骤3中，预处理还包括添加所述堆肥物料重量的1％-5％的有机物料腐熟菌剂。

进一步地，所述步骤3中，预处理采用添加和返送方式完成。

进一步地，所述步骤4中，好氧发酵分三段依次进行：

第一段：每隔2天进行一次翻堆，每次翻堆将所有预处理后的园林废弃物整体移动2米，曝气量为0.3-0.5m³/(min·m³)，持续时间0.2-0.5h进行曝气，每隔3h进行一次曝气，第一段持续时间5-8天；

第二段：每隔2天进行一次翻堆，每次翻堆将所有预处理后的园林废弃物整体移动2米，曝气量为0.1-0.3m³/(min·m³)，持续时间0.2-0.5h进行曝气，每隔6h进行一次曝气，第二段持续时间4-8天；

第三段：每隔4天进行一次翻堆，稳定腐熟化时间2-4天。

本发明的有益效果为：本发明处理园林废弃物过程中，升温速度快，高温时间持续稳定，能够使微生物快速繁殖，大大缩短发酵周期，使得最终园林废弃物处理时间缩短，并且直接减少了堆肥场地的使用面积，能够适应更多场景的应用，有利于推广，有效提高园林废弃物的处理效率，提升有机肥的质量水平。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：

一种园林废弃物加工利用方法，包括如下步骤：

步骤1：将收集到的园林废弃物进行晾晒后，投入粉碎装置进行粉碎，并粉碎至粒径约10mm，得到粉碎后的园林废弃物。粉碎装置通常采用粉碎机。优选地，粉碎机为高碳类辅料粉碎机，出料的粒径能够控制在约10mm。

步骤2：将粉碎后的园林废弃物送入物料热解装置进行高温热解处理，得到热解后的园林废弃物。热解装置可以是高温热解滚筒加热机。高温热解处理过程中，温度维持150℃，持续时间是1h(小时)。

步骤3：将热解后的园林废弃物送入配料混合机进行预处理，预处理包括添加调理剂和水分，添加的水分和调理剂等物料和园林废弃物混合后共同称之为堆肥物料，从而调整堆肥物料的PH、C-N比(碳-氮元素比例)、C-P比(碳-磷元素比例)、粒度和含水率。

经过添加物料后，预处理后的园林废弃物中C:N为25-40，C：P为75-150，PH为5.5-9.0，粒度为3-15mm，含水率为50％-65％。通过预处理，以使得园林废弃物能达到发酵的最佳条件。

作为另外一个实施方式，预处理后的园林废弃物中C:N为25-30，C：P为95-105，PH为7.0-8.0，粒度为5-10mm，含水率为60％-65％。

本步骤中，预处理采用添加和返送方式完成。调理剂为尿素。

优选地，本步骤中，还包括添加堆肥物料重量的1％-5％的有机物料腐熟菌剂。

步骤4：将预处理后的园林废弃物输送至发酵槽进行好氧发酵，得到腐熟的堆肥物料，腐熟的堆肥物料满足有机肥使用标准，从而完成园林废弃物的加工利用。

本步骤中，发酵槽为三段式处理物料结构，使得好氧发酵分三段依次进行：

第一段：每隔2天进行一次翻堆，每次翻堆将所有预处理后的园林废弃物整体移动2米，曝气量为0.3-0.5m³/(min·m³)，持续时间0.2-0.5h(小时)进行曝气，每隔3h进行一次曝气，第一段持续时间5-8天。

第二段：每隔2天进行一次翻堆，每次翻堆将所有预处理后的园林废弃物整体移动2米，曝气量为0.1-0.3m³/(min·m³)，持续时间0.2-0.5h(小时)进行曝气，每隔6h进行一次曝气，第二段持续时间4-8天。

第三段：每隔4天进行一次翻堆，稳定腐熟化时间2-4天。

发酵槽包括曝气装置，曝气装置在堆肥槽底开槽并埋设曝气管，曝气管连接鼓风曝气机，并通过定时器开关控制曝气速率和时间。

步骤5：对腐熟的堆肥物料进行筛分，将不符合有机肥使用标准的腐熟的堆肥物料重新返堆发酵槽，并重复步骤4，剩余的腐熟的堆肥物料满足有机肥使用标准，从而将园林废弃物制成有机肥。其中，发酵槽为改良型发酵槽。

下面给出一些实验数据，以说明本发明达到的技术效果。

一、园林废弃物高温热解实验

1.试验材料

a.纤维素酶

b.醋酸/醋酸钠缓冲溶液现配，即取11.484g醋酸钠和3.54mL的醋酸溶于1L去离子水中，调节pH值为4.8±0.05。

c.修剪的树枝、树叶、草本植物等构成的园林废弃物

2.试验方法

a.将园林废弃物进行粉碎处理，粉碎粒径约为10mm，粉碎后放置1d(天)，分别称取200g废弃物置于鼓风干燥箱进行加热，温度分别是T1：100、T2：110、T3：120、T4：130，T5：140，T6：150，T7：160，温度单位为℃，持续时间为1h，对照组CK为原始园林废弃物。

b.将原料及预处理所得的原料按5％底物浓度置于醋酸/醋酸钠缓冲液中，调节pH值至4.8。按照40FPU/g底物(干重)的量加入纤维素酶，在50℃、150r/min摇床中酶解反应72h，分别取不同处理酶解液进行HPLC分析糖含量。

3.试验结果

经过高温热解后的园林废弃物的酶解率显著高于对照组，从表一可得出，随着热解温度的增加，酶解率不断增加，当温度达到140℃后，T5、T6、T7的酶解率没有显著差别，因此，园林废弃物72h的酶解率最佳热解温度为140℃。表中的底物即是值园林废弃物。

表一各处理组的园林废弃物酶解率

二、槽式堆肥工艺改良试验

1.试验材料

a.修剪的树枝、树叶

b.有机肥腐熟菌剂

c.尿素

2.试验方法

本试验采用槽式发酵堆肥方式，堆体高为1.5m，堆体的初始条件是将经过温度140℃热解后的园林废弃物调节含水率至60％～65％，调节pH至7.0～8.0。设计L₁₃(5³)正交试验，共13组处理，重复3次。按照试验方案中不同C/N投入原料，混合均匀后放入有机物料腐熟菌液，再次充分混匀，并进行试验，对含水率进行监控并适当补水以保证含水率在50％～55％之间，整个堆肥时间为30天。正交实验设置如表二和表三。

表二正交试验因素及水平

处理组	投菌量％	C/N	翻堆频率/天
				T1	1	25	1
T2	5	30	2
				T3	3	30	3
T4	1	30	1
				T5	5	35	4
T6	7	25	5
				T7	3	25	2
T8	10	35	5
				T9	3	30	1
T10	5	40	3
				T11	3	30	2
T12	7	20	4
				T13	10	40	5

表三正交试验设计

3.测定方法及数据处理

样品的采集与制备方法是分别在堆肥开始的第0、10、20天采样，并记录每天相应的温度。每次分别于堆肥的上、中和下部共3个点，每点采样200g，混合均匀后采用四分法取样500g。其中200g用于水分、pH和发芽指数的测定，其余在105℃烘箱中烘干至恒质量，磨碎过孔径和筛，用于消煮后测定全氮营养元素和有机质。

4.试验结果

4.1堆肥温度变化

堆肥温度变化如表四所示：

表四堆肥温度变化结果

从上表可以看出，不同投菌量、初始碳氮比、翻堆频率对园林废弃物堆肥化处理的影响，根据高温持续时间、投菌量和翻堆次数等指标，处理组T7、T11的处理效果最佳，堆体温度上升迅速、高温持续时间达到12天，有利于物料的腐熟、杀死病原体、虫卵和草籽等，达到有机肥的使用标准。

4.2C/N的变化

C/N的变化如表五：

表五C/N变化结果

合适的初始C/N有利于堆肥的腐熟，从上表可以看出，不同处理组的C/N比均呈现下降趋势，降解效果最佳的是T7与T11，达到有机肥的使用标准。

4.3 PH值

表六PH值结果

从表上可以看出，不同处理组的pH值变化比较小，达到有机肥的使用标准。

4.4发芽指数

处理组	发芽指数
		T1	90.73
T2	92.94
		T3	91.66
T4	93.43
		T5	91.25
T6	94.39
		T7	98.69
T8	90.52
		T9	93.18
T10	92.89
		T11	99.1
T12	92.87
		T13	90.88

表七发芽指数结果

从表上可以看出，不同处理组的堆肥产品的发芽指数均大于90％，达到有机肥的腐熟标准，其中T7与T11的种子发芽率最高。

相比于现有园林废弃物处理和加工利用技术，本发明通过处理工艺对园林废弃物资源化利用。首先通过物料粉碎系统对收集的园林废弃物进行粉碎；然后运至物料预处理系统，调节物料堆肥配比，并添加有机物料腐熟菌剂；再将物料运至物料好氧发酵系统，通过翻堆、曝气加快物料的腐熟；最后将腐熟的堆肥物料筛分，制取有机肥。由于在发酵过程中添加有机物料腐熟菌剂，并辅以自主研发得到的优化的发酵参数，使发酵过程大大缩短，相比普通的园林废弃物发酵，目前，行业公认的是，传统普通的园林废弃物处理的时间在60天左右。本发明的发酵过程缩短至15～20天，使发酵时间较传统园林废弃物处理的时间缩短60％，从而使得最终园林废弃物处理时间缩短，并且直接减少了堆肥场地的使用面积，能够在更多场景下应用，并节约了劳动力资源。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种园林废弃物加工利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将收集到的园林废弃物晾晒后进行粉碎，得到粉碎后的园林废弃物；

步骤2：将粉碎后的园林废弃物进行热解，得到热解后的园林废弃物；

步骤3：将热解后的园林废弃物进行预处理，预处理包括添加调理剂和水分，添加的水分和调理剂和园林废弃物混合后共同称之为堆肥物料，以调整堆肥物料的PH、C-N比、C-P比、粒度和含水率；

步骤4：将预处理后的园林废弃物输送至发酵槽进行好氧发酵，得到腐熟的堆肥物料，制得满足有机肥使用标准的有机肥，完成加工利用。

2.根据权利要求1所述的园林废弃物加工利用方法，其特征在于，经过所述步骤4之后，还包括，

步骤5：对腐熟的堆肥物料进行筛分，将不符合有机肥使用标准的腐熟的堆肥物料重新返堆回发酵槽，并重复步骤4。

3.根据权利要求1所述的园林废弃物加工利用方法，其特征在于，所述步骤1中，将园林废弃粉碎至粒径10mm。

4.根据权利要求1所述的园林废弃物加工利用方法，其特征在于，所述步骤2中，热解过程中，温度维持150℃，持续时间1小时。

5.根据权利要求1所述的园林废弃物加工利用方法，其特征在于，所述步骤3中，预处理后的园林废弃物中C:N为25-40，C：P为75-150，PH为5.5-9.0，粒度为3-15mm，含水率为50％-65％。

6.根据权利要求1所述的园林废弃物加工利用方法，其特征在于，所述步骤3中，预处理后的园林废弃物中C:N为25-30，C：P为95-105，PH为7.0-8.0，粒度为5-10mm，含水率为60％-65％。

7.根据权利要求1所述的园林废弃物加工利用方法，其特征在于，所述步骤3中，预处理还包括添加所述堆肥物料重量的1％-5％的有机物料腐熟菌剂。

8.根据权利要求1所述的园林废弃物加工利用方法，其特征在于，所述步骤3中，预处理采用添加和返送方式完成。

9.根据权利要求1所述的园林废弃物加工利用方法，其特征在于，所述步骤4中，好氧发酵分三段依次进行：

第一段：每隔2天进行一次翻堆，每次翻堆将所有预处理后的园林废弃物整体移动2米，曝气量为0.3-0.5m³/(min·m³)，持续时间0.2-0.5h进行曝气，每隔3h进行一次曝气，第一段持续时间5-8天；

第二段：每隔2天进行一次翻堆，每次翻堆将所有预处理后的园林废弃物整体移动2米，曝气量为0.1-0.3m³/(min·m³)，持续时间0.2-0.5h进行曝气，每隔6h进行一次曝气，第二段持续时间4-8天；

第三段：每隔4天进行一次翻堆，稳定腐熟化时间2-4天。