CN112872025A - 一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法，利用兼性厌氧醇化技术，入户采集厨余垃圾，集中浆化，灌装密封存储和密封转运各环节中有机质一直醇化，分布式开洞（沟）灌施用土壤覆盖后有机质持续矿化、腐殖化，该方法解决了厨余垃圾的入户采集及低成本资源化利用难题，实现了厨余垃圾从家里到地里，该方法低碳、绿色可规模化复制。

Description

一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法

技术领域

本工艺方法涉及一种生活垃圾家庭源头分类及资源化利用方法，具体涉及一种兼性厌氧醇化技术及根据此技术制备的浆状有机质产品作为土壤结构调理剂直接还土壤的工艺方法。

背景技术

城市废物中仍然含有50%以上的可生物降解的有机物，这些废弃物含有水份，含水率一般在50%以上，因此不适宜燃烧。在理论上，对高质量堆肥是没有市场限制的，利用过程仅仅是将有机物质送回到土壤中，也就是它的最初来源之处。还经常存在一种误解，认为堆肥是一种肥料。在未经过强化的情况下，堆肥几乎没有肥料的效用，它是最有价值的土壤调节剂，能够改善整体的土壤结构，减少土壤侵蚀，更好地保持土壤含水率，改善种子发芽状况，植物根系更强，能更好地抑制病虫害，有利于植物生长，并能够减少合成肥料的需要量。在更长的时期内，通过减少径流量以及堆肥在分子级上与肥料结合，使肥料更容易被植物吸收利用，堆肥能够提高肥料的使用效率。除了园艺和农业用途，堆肥还是适用于中国侵蚀土地（例如，北京附近已经退化而且每年都引起沙尘暴的地区）以及贫瘠土地的一种优良产品。

我国的直辖市、省会城市、计划单列市和第一批生活垃圾分类示范城市力争实现生活垃圾分类投放、分类收集基本全覆盖，分类运输体系基本建成，分类处理能力明显增强。同时强调防治“先分后混，混装混运”。推行“车载桶装，换桶直运”等密闭、高效的厨余垃圾运输系统，减少装车运输过程中的“抛洒滴漏”。同时加强分类处理产品的资源化利用，加快探索适合我国厨余垃圾特性的处理技术线路，鼓励各地因地制宜选用厨余垃圾处理工艺，着力解决好堆肥、沼液、沼渣等产品在农业、林业生产中应用的“梗阻”问题。

在此背景下，我们研发了一套兼性厌氧醇化技术工艺方法，解决家庭厨余垃入户采集及还土壤循环利用。

发明内容

本工艺方法所要解决的技术问题是本文件所述的利用兼性厌氧醇化技术入户采集家庭厨余垃圾及还土壤循环利用。

本发明通过下述技术工艺方案实现：

一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法，包括设置有兼性厌氧醇化技术，家里端入户采集，社区端厨余小站粉碎浆化制成浆状有机质，地里端量化补充浆状有机质的全套工艺方法。

进一步地，所述兼性厌氧醇化技术是指常温下厨余垃圾及其添加的具有兼性厌氧特征的高活性微生物菌群在入户采集、社区端厨余小站粉碎制浆、地里端量化补充有机质整个过程，均处在人工创造的兼性厌氧场景里进行有机质的转化，好氧时呼吸繁殖，在厌氧状态下菌群对厨余有机质进行发酵醇化，产生大量的醇类、酯类和酸类等小分子物质，特别是黄腐酸，同时抑制厨余有机质朝甲烷、氨氮等方向转化的系统集成技术。

进一步地，所述家里端入户采集是指将家里产生的厨余垃圾滤掉汤水和冷却后，采集到桶里，常温下高活性兼性厌氧菌群发酵醇化厨余垃圾，抑制有害菌和异味的产生，实现了家里源头垃圾分类。

进一步地，所述社区端厨余小站粉碎制浆是指厨余小站利用社区空置现成的房间，采取分布式布局，简单、高效、低能耗解决厨余垃圾的制浆、桶装和中转问题，小站内无异味、无排放、无二次污染。

进一步地，所述地里端量化补充有机质是指通过分布式量化开沟（洞），在待种土壤人工创造一种兼性厌氧场景，将浆状有机质灌注到土壤里。

进一步地，所述浆状有机质在土壤里兼性厌氧场景中结合土壤微生物，持续醇化、矿化和腐殖化，给土壤缓释、长效赋能，提供肥力，改善土壤物理、化学性质，提高土壤生物多样性，培育土壤健康生态系统，提升土壤产出功能，降低化肥使用量。

进一步地，所述该方法在常温下添加的兼性厌氧特征的高活性微生物菌群入户采集厨余垃圾、社区端厨余小站粉碎制浆、地里端量化补充有机质整个过程中，均处在兼性厌氧场景里，高活性微生物菌群在采集桶的每次打开和关闭时，恰好进入好氧和厌氧状态，好氧状态时菌群进行呼吸繁殖，厌氧状态时菌群对厨余有机质进行发酵醇解，将厨余有机质转化成大量的醇类、酯类和酸类等小分子物质，特别是黄腐酸，同时抑制厨余有机质朝甲烷、氨氮等方向转化，最终在土壤里完成醇化、矿化和腐殖化的系统集成技术；家里端入户采集是指在家里采集厨余垃圾包括但不仅限于剩菜、剩饭、剩肉、菜叶、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等， 采集步骤：

a) 22L不锈钢采集发酵桶预置高活性微生物菌群，

b) 家庭垃圾按照垃圾分类方法将分出的厨余垃圾采集到发酵桶中，

c) 厨余垃圾采集时需冷却和沥干汤水，

d) 每次采集完成后盖上桶盖，待下一次产生厨余垃圾后，按照 b,c,d步骤再次采集投放，

e) 反复采集直至桶满，

f)在系统里提交转运申请，

g)上门转运时提供预置高活性菌群的采集空桶循环采集；

工艺说明：

利用带盖的厨余垃圾采集发酵桶和预置的微生物菌群构成的兼性厌氧场景入户，在第一次采集厨余垃圾时，菌群开始发酵厨余垃圾，在每次桶开盖采集时，因开盖进入桶内的氧气让微生物菌群快速生长繁殖，当采集完毕盖上桶盖后，微生物菌群进入厌氧状态，开始对厨余垃圾有机质进行发酵醇化分解，抑制有害菌和异味的产生，周而复始。

进一步地，所述该方法社区端厨余小站粉碎浆化是指厨余小站在社区就地采取分布式、低能耗、高效率处置从家里转移来的厨余垃圾，以点带面辐射家庭和社区，一个厨余小站只需满足10-50m² 水电两通即可，可以直接利用社区现有的空置房间，避免重复投资，小站内无排放，无二次污染，可以覆盖周边1万户家庭，粉碎制浆机是家庭厨余垃圾浆化的核心设备，模块化设计，不锈钢外壳一体化封装，粉碎操作时，进出口打开，厨余垃圾中的菌群进入好氧场景，生长繁殖，制浆灌装封存完毕时，菌群进入厌氧场景发酵醇化，制浆操作简单，单人单机每天可制浆10吨家庭厨余垃圾，处理步骤：

a) 将家里采集到的厨余垃圾转运至社区厨余小站，

b) 通过厨余小站自动机电设备对厨余垃圾进行粉碎和制浆，制成固体与液体混合的浆状有机质，

c) 对浆状有机质进行灌装和封存；

工艺说明：

回收的家庭厨余垃圾一直处于兼性厌氧醇化过程中，在通过粉碎制浆后，厨余有机质变成了固液混合的浆状有机质，菌群更均匀的覆盖到微小固体表面，使其更充分、更完全、更高效的对有机质进行发酵醇化，灌装在浆状有机质存储桶后的浆状有机质，存放过程中厌氧发酵继续进行（见图2）。

进一步地，所述该方法地里端量化补充有机质是指在待施土壤里开沟（洞），灌注浆状有机质，用开沟（洞）产生的土壤掩埋沟（洞）口，浆状有机质进入土壤兼性厌氧场景里，持续醇化、矿化和腐殖化，而不是将浆状有机质撒在土壤表面好氧环境中衰败，

a） 对土壤和农作物的不同场景采取沟施和洞施两种分布式量化灌注方法（图3和图4），

b） 浆状有机质不可与土壤混合，只需灌注后掩土覆盖即可，

c） 浆状有机质还土后，结合土壤微生物作用，需要7天左右基本完成矿化和腐殖化，故新苗播种需要在7天后进行，

d) 浆状有机质不适用于水稻田，

工艺说明：

经厨余小站制浆灌装在存储桶的浆状有机质，在兼性厌氧环境下，持续厌氧发酵醇化，并产生大量的醇类、酯类、酸类等物质特别是黄腐酸，转运至地里，通过在地里分布式量化开沟（洞）的灌注方法，浆状有机质进入土壤兼性厌氧场景里，在与土壤微生物菌群的结合作用下，浆状有机质最终完成矿化和腐殖化，这一过程为土壤持续缓释赋能，改善土壤物理化学性质，改善土壤生态，提高土壤产出，

1）沟施方式的算法（图3）：

T_施 = S_亩/S₁*（S₁-S₂）* H_灌

T_施 : 总施肥量，单位吨

S_亩 ：总的种植面积，含沟渠，单位平方米

S₁ ：单一网格面积，含沟渠，单位平方米

S₂：网格面积，不含沟渠，单位平方米

H_灌 ：有机质灌溉厚度，单位米

例：如果按照1亩面积计算施肥量

T_施= 666/3.3²*(3.3²-3²)=46.23吨

即1亩地可一次性施浆状有机质近50吨，

2）洞施方式的算法（图4）：

T施= S亩/S1*S2*T洞

T施：总体的施肥数量，单位M3

S亩：总体的种植面积，单位M2

S1：种植密度单位面积，单位M2

S2：洞施覆盖基数，根据S1计算。单位个。

T洞：洞施单位洞施肥体积，单位M3。开洞尺寸为 直径0.3M.深度0.5M，浇灌厚度0.4M.单位立方体积为0.028M3。

注1：开洞位置距离植株1米以内

注2：S1根据果树类型不同选择栽种密度不同（行距*株距）

密度分别为（4*4）16m2/株，（4*2）8m2/株，（4*1）4m2/株，（2*1）2m2/株

对应S2为（4*4）= “4”，（4*2）=“3.5”，（4*1）=“2”，（2*1）=“1”

举例1：按苹果行距株距比例（4*4）种植密度计算施肥量。

1.苹果树种植密度为4*4 及行间距4米 株间距4米

2.根据量化施肥方法，开洞每株4个，覆盖基数为4

3.总体种植面积为1亩，及666平方米

T施=666m2/16m2*4*0.028m3

T施= 4.662m3

及一次性总体施浆状有机质的量大约在5吨左右，

（注：浆状有机质的密度近似1000千克/立方米）。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1）兼性厌氧醇化技术，在入户采集期间抑制厨余垃圾产生有害菌和异味，在家里实现了源头采集厨余垃圾；

2）兼性厌氧醇化技术，在社区粉碎制浆期间无排放和无二次污染，在社区实现了就地处置和中转；

3）兼性厌氧醇化技术，在还土壤期间将厨余垃圾发酵醇解成小分子有机质，抑制甲烷、氨氮等物质产生，避免有机质的大规模流失，在地里矿化、腐殖化，实现了土壤结构调理。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为厨余垃圾入户采集发酵桶；

图2为厨余浆化后浆化有机质存储桶；

图3为分布式量化洞施图；

图4为分布式量化沟施图；

图5为厨余垃圾返还土壤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图5所示，本发明了一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法，在家里用22L的带盖桶和预置的高活性微生物菌群采集厨余垃；将采集到的桶装厨余垃圾转运至社区厨余小站完成制浆和灌装浆状有机质存储桶；将桶装的浆状有机质转运至待补充有机质的地里，根据地里和农作物的不同场景，采用开沟或者开洞的方式量化灌注在土壤里为土壤赋能。厨余垃圾入户采集到社区厨余小站制浆罐装再到地里补充浆状有机质整个环节中，家庭厨余垃圾都在兼性厌氧环境下无排放、无二次污染，在高活性微生物菌群、土壤微生物的作用下持续醇化、矿化和腐殖化，在家里醇化和腐殖化时间在15-25天左右，在厨余小站醇化和腐殖化时间在7-10天左右，在地里醇化、矿化和腐殖化时间在7天左右，总共醇化和腐殖化平均时间在35天左右。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法，包括设置有兼性厌氧醇化技术，家里端入户采集，社区端厨余小站粉碎浆化制备成浆状有机质，地里端量化补充浆状有机质的全套工艺方法；兼性厌氧醇化技术是指常温下厨余垃圾及其添加的具有兼性厌氧特征的高活性微生物菌群在入户采集、社区端厨余小站粉碎制浆、地里端量化补充有机质整个过程中，均处在兼性厌氧场景里，高活性微生物菌群在采集桶的每次打开和关闭时，恰好进入好氧和厌氧状态，好氧状态时菌群进行呼吸繁殖，厌氧状态时菌群对厨余有机质进行发酵醇解，将厨余有机质转化成大量的醇类、酯类和酸类等小分子物质，特别是黄腐酸，同时抑制厨余有机质朝甲烷、氨氮等方向转化，避免有机质大规模流失的系统集成技术。

家里端入户采集是指在家里采集厨余垃圾包括但不仅限于剩菜、剩饭、剩肉、菜叶、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等， 采集步骤：

a) 22L不锈钢空桶预置高活性微生物菌群，

b) 家庭垃圾按照垃圾分类方法将分出的厨余垃圾采集到发酵桶中，

c) 厨余垃圾采集时需冷却和沥干汤水，

d) 每次采集完成后盖上桶盖，待下一次产生厨余垃圾后，按照 b,c,d步骤再次采集投放，

e) 反复采集直至桶满，

f)在系统里提交转运申请，

g)上门转运时提供预置高活性菌群的空桶,采集循环。

工艺说明：

利用带盖的厨余垃圾采集发酵桶和预置的微生物菌群构成的兼性厌氧场景入户，在第一次采集厨余垃圾时，菌群开始发酵厨余垃圾，在每次桶开盖采集时，因开盖进入桶内的氧气让微生物菌群快速生长繁殖，当采集完毕盖上桶盖后，微生物菌群进入厌氧状态，开始对厨余垃圾有机质进行发酵醇化分解，抑制有害菌和异味的产生，周而复始。

社区端厨余小站粉碎浆化是指厨余小站在社区就地采取分布式、低能耗、高效率处置从家里转移来的厨余垃圾，以点带面辐射家庭和社区，一个厨余小站只需满足10-50m² 水电两通即可，可以直接利用社区现有的空置房间，避免重复投资，小站内无排放，无二次污染，可以覆盖周边1万户家庭，粉碎制浆机是家庭厨余垃圾浆化的核心设备，模块化设计，不锈钢外壳一体化封装，粉碎操作时，进出口打开，厨余垃圾中的菌群进入好氧场景，生长繁殖，制浆灌装入浆化有机质存储桶封存完毕时，菌群进入厌氧场景发酵醇化，制浆操作简单，单人单机每天可制浆10吨家庭厨余垃圾，处理步骤：

a) 将家里采集到的厨余垃圾转运至社区厨余小站，

b) 通过厨余小站自动机电设备对厨余垃圾进行粉碎和制浆，制成固体与液体混合的浆状有机质，

c) 对浆状有机质进行灌装和封存，

工艺说明：

回收的家庭厨余垃圾一直处于兼性厌氧醇化过程中，在通过粉碎制浆后，厨余有机质变成了固液混合的浆状有机质，菌群更均匀的覆盖到微小固体表面，使其更充分、更完全、更高效的对有机质进行发酵醇化，灌装后的浆状有机质，封装存放，存放过程中厌氧发酵继续进行。

地里端量化补充有机质是指在待施土壤里开沟（洞），灌注浆状有机质，用开沟（洞）产生的土壤掩埋沟（洞）口，浆状有机质进入土壤兼性厌氧场景里，持续醇化、矿化和腐殖化，而不是将浆状有机质撒在土壤表面好氧环境中，

a） 对土壤和农作物的不同场景采取沟施和洞施两种分布式量化灌注方法（图3和图4），

b） 浆状有机质不可与土壤混合，只需灌注后掩土覆盖即可，

c） 浆状有机质还土后，结合土壤微生物作用，需要7天左右基本完成矿化和腐殖化，故新苗播种需要在7天后进行，

d) 浆状有机质不适用于水稻田。

工艺说明：

经厨余小站制浆灌装后的浆状有机质，在罐装桶里兼性厌氧环境下，持续厌氧发酵醇化，并产生大量的醇类、酯类、酸类等物质特别是黄腐酸，转运至地里，通过分布式量化灌注方法，浆状有机质进入土壤兼性厌氧场景里，在与土壤微生物菌群的结合作用下，浆状有机质最终完成矿化和腐殖化，这一过程为土壤持续缓释赋能，改善土壤物理化学性质，改善土壤生态，提高土壤产出，

1）沟施量的算法（图3）：

T_施 = S_亩/S₁*（S₁-S₂）* H_灌

T_施 : 总施肥量，单位吨

S_亩 ：总的种植面积，含沟渠，单位平方米

S₁ ：单一网格面积，含沟渠，单位平方米

S₂：网格面积，不含沟渠，单位平方米

H_灌 ：有机质灌溉厚度，单位米

例：如果按照1亩面积计算施肥量

T_施= 666/3.3²*(3.3²-3²)=46.23吨

即1亩地可一次性施肥近50吨浆状有机质，

2）洞施量的算法（图4）：

T施= S亩/S1*S2*T洞

T施：总体的施肥数量，单位M3

S亩：总体的种植面积，单位M2

S1：种植密度单位面积，单位M2

S2：洞施覆盖基数，根据S1计算。单位个。

T洞：洞施单位洞施肥体积，单位M3。开洞尺寸为 直径0.3M.深度0.5M，浇灌厚度0.4M.单位立方体积为0.028M3。

注1：开洞位置距离植株1米以内

注2：S1根据果树类型不同选择栽种密度不同（行距*株距）

密度分别为（4*4）16m2/株，（4*2）8m2/株，（4*1）4m2/株，（2*1）2m2/株

对应S2为（4*4）= “4”，（4*2）=“3.5”，（4*1）=“2”，（2*1）=“1”

举例1：按苹果行距株距比例（4*4）种植密度计算施肥量。

1.苹果树种植密度为4*4 及行间距4米 株间距4米

2.根据量化施肥方法，开洞每株4个，覆盖基数为4

3.总体种植面积为1亩，及666平方米

T施=666m2/16m2*4*0.028m3

T施= 4.662m3

及总体施肥量一次性大约在5吨左右，（注：浆状有机质的密度近似1千千克/立方米）。

2.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法，其特征在于，所述兼性厌氧醇化技术是指常温下厨余垃圾及其添加的具有兼性厌氧特征的高活性微生物菌群在入户采集、社区端厨余小站粉碎制浆、地里端量化补充有机质整个过程，均处在兼性厌氧场景里进行有机质的醇解，好氧时菌群呼吸繁殖，厌氧时菌群对厨余有机质进行发酵醇化，产生大量的醇类、酯类和酸类等小分子物质，特别是黄腐酸，同时抑制厨余有机质朝甲烷、氨氮等方向转化，避免有机质大规模流失的系统集成技术。

3.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法，其特征在于，所述家里端入户采集是指利用兼性厌氧醇化技术，将家里产生的厨余垃圾滤掉汤水和冷却后，采集到桶里，常温下高活性兼性厌氧菌群发酵醇化厨余垃圾，抑制有害菌和异味的产生，实现了家里源头采集厨余垃圾。

4.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法，其特征在于，所述社区端厨余小站粉碎制浆是指利用兼性厌氧醇化技术，厨余小站建在社区空置现成的房间，无异味、无排放、无二次污染，采取分布式布局，简单、高效、低能耗解决厨余垃圾就地制浆、灌装封存和中转问题。

5.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用工艺方法，其特征在于，所述地里端量化补充有机质是指利用兼性厌氧醇化技术，通过分布式量化开沟（洞）灌注方式，将浆状有机质补充到土壤兼性厌氧场景里。

6.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾入户采集及还土壤循环利用方法，其特征在于，所述浆状有机质还土壤后，在兼性厌氧场景里结合土壤微生物，持续醇化、矿化和腐殖化，给土壤缓释、长效赋能，提供肥力，改善土壤物理、化学性质，提高土壤生物多样性，培育土壤健康生态系统，提升土壤产出功能，降低化肥使用量。

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