CN113754495A - 一种湿垃圾肥料的制备方法及其应用 - Google Patents

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吕卫光
金春雷
刘金海
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Abstract

本发明提供了一种湿垃圾肥料的制备方法及其应用，所述方法包括：（a）将收集的湿垃圾进行粉碎，得到湿垃圾细料；（b）将湿垃圾细料置于发酵设备中，启动搅拌装置，在持续搅拌下先升温至80‑90℃，然后自然降温至50‑60℃；（c）向发酵设备中加入复合微生物菌剂进行好氧发酵并进行间歇搅拌，其中，发酵温度维持在50‑60℃，每2‑4小时搅拌翻料3‑5分钟；（d）发酵5‑7天后，将得到的发酵产物脱水干燥至水分≤30%。本发明制备工艺简便，易于控制，适宜大规模应用。

Description

一种湿垃圾肥料的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及有机肥技术领域，具体地说是涉及一种湿垃圾肥料的制备方法及其应用。
背景技术
近年来我国的垃圾处理方法有两种：填埋和焚烧，填埋是中国使用最多的处理技术。2018年，中国依然有60％的垃圾被填埋。这种技术简单方便，成本低，理论上能处理所有类型的垃圾。但时间一长，水分带着垃圾中的有害物质进入土壤甚至地下水中，这种污染是不可逆的，可以持续上百年。随着城市规模扩大，现在的生活区也可能扩展到原来的填埋场附近，会严重影响到居民生活质量及社会和谐。
针对传统垃圾处理的弊端，我国已经开展了垃圾分类的新方式，垃圾分类是对垃圾收集处置传统方式的改革，是对垃圾进行有效处置的一种科学管理方法。通过垃圾分类，可以最大限度地实现垃圾资源利用，减少垃圾处置量。
湿垃圾是居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，包括丢弃不用的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头、动物内脏、鱼鳞、树叶、杂草等，其主要来源为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工有关的行业。以往的餐厨垃圾往往通过粉碎机打碎后通过下水管道直接排掉，这就造成了不必要的成本和资源的浪费，目前将湿垃圾作为原料生产有机肥料成为研究热点，虽然已有一些关于利用湿垃圾制作有机肥的报道，但是普遍存在工艺复杂、成本高，难以大规模实施，且肥效不理想的问题。因此，研究一种工艺简便、肥效较好的湿垃圾制备有机肥的方法具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种湿垃圾肥料的制备方法及其应用，以解决现有技术存在的工艺复杂、肥效不理想，难以大规模应用的问题。
本发明技术方案为：一种湿垃圾肥料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将收集的湿垃圾进行粉碎，得到湿垃圾细料；
(b)将湿垃圾细料置于发酵设备中，启动搅拌装置，在持续搅拌下先升温至80-90℃，然后自然降温至50-60℃；
(c)向发酵设备中加入复合微生物菌剂进行好氧发酵并进行间歇搅拌，其中，发酵温度维持在50-60℃，每2-4小时搅拌翻料3-5分钟；
(d)发酵5-7天后，将得到的发酵产物脱水干燥至水分≤30％，即得所述湿垃圾肥料。
步骤(a)中，所述湿垃圾包括收集于生活小区、菜场、饭店的湿垃圾。
步骤(b)和(c)中，搅拌装置转速为2-5转/分钟。
步骤(c)中，所述复合微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、酵母菌和黑曲霉菌。
步骤(c)中，所述复合微生物菌剂添加量为湿垃圾质量的3％-5％。
上述的湿垃圾肥料在农业领域的应用。
上述湿垃圾肥料在上海青华冠培育中的应用。
本发明制备工艺简便，易于控制，适宜大规模应用。经试验，与传统有机肥相比，本发明能够显著促进植物生长，改善土壤有机质含量，同时降低土壤重金属含量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，在下述实施例中未详细描述的过程和方法是本领域公知的常规方法，实施例中所用原料或试剂除另有说明外均为市售品，可通过商业渠道购得。
实施例1
A肥料的制备包括：
(a)将收集的生活小区的湿垃圾进行粉碎，得到湿垃圾细料；
(b)将湿垃圾细料置于发酵设备中，启动搅拌装置(搅拌装置转速为3转/分钟)，在持续搅拌下先升温至85℃，然后自然降温至55℃；
(c)向发酵设备中加入4wt％的复合微生物菌剂进行好氧发酵并进行间歇搅拌，其中，发酵温度维持在55℃，每3小时搅拌翻料4分钟，搅拌装置转速为3转/分钟；复合微生物菌剂为市购的单菌剂混合而成，其中，枯草芽孢杆菌50％、纳豆芽孢杆菌20％、酵母菌15％和黑曲霉菌15％。
(d)发酵6天后，将得到的发酵产物脱水干燥，即得湿垃圾肥料A。产品外观均匀，呈粉状，无恶臭。对肥料进行表征，具体见表1所示。
实施例2
B肥料的制备包括：
(a)将收集的菜市场的湿垃圾进行粉碎，得到湿垃圾细料；
(b)将湿垃圾细料置于发酵设备中，启动搅拌装置(搅拌装置转速为3转/分钟)，在持续搅拌下先升温至85℃，然后自然降温至55℃；
(c)向发酵设备中加入4wt％的复合微生物菌剂进行好氧发酵并进行间歇搅拌，其中，发酵温度维持在55℃，每3小时搅拌翻料4分钟，搅拌装置转速为3转/分钟；复合微生物菌剂为市购的单菌剂混合而成，其中，枯草芽孢杆菌50％、纳豆芽孢杆菌20％、酵母菌15％和黑曲霉菌15％。
(d)发酵6天后，将得到的发酵产物脱水干燥，即得湿垃圾肥料B。产品外观均匀，呈粉状，无恶臭。对肥料进行表征，具体见表1所示。
表1：
Figure BDA0003321596870000031
注：ND表示低于检测限。下同。
根据有机肥料标准中相关要求，有机质的质量分数(以烘干基计)≥30％，总养分(N+P2O5+K2O)的质量分数(以烘干基计)≥4.0％。通过测定分析，结果表明，A和B肥料的SOM分别为86.90％和92.19％，均超过30％；A和B中总养分(N+P2O5+K2O)的质量分数(以烘干基计)分别为4.03％、5.56％，达到标准要求(4.0％)。酸碱度达到标准(NY/T525-2021)要求。
对于标准中要求的5类重金属(As、Hg、Pb、Cd、Cr)含量，测定后发现A和B样品中重金属均未超标，但B样品中Cr含量较高(105.23mg/kg)，因此在连续施用过程中需要考虑其积累风险。
实施例3
按照农业农村部《有机肥料》(NY/T525-2021)、《肥料登记管理办法》、“肥料登记资料要求”和《肥料效应鉴定田间试验技术规程》(NY/T497-2002)的要求，验证A、B发酵肥料在上海青华冠(Brassica chinensis L.)生产上的应用效果。
试验安排在上海蓝汇果蔬合作社常年种植蔬菜的露地菜地。土壤基本理化性质为：pH 7.4，有机质2.15％，全氮0.14％，全磷(以P2O5计)0.22％，全钾(以K2O计)1.05％，重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、Hg、As的含量分别为31.91mg/kg、80.15mg/kg、25.70mg/kg、0.16mg/kg、57.59mg/kg、21.15mg/kg、0.10mg/kg、12.07mg/kg。
本试验设4个处理，随机区组设计，重复3次，每个小区面积8m2。
处理1(供试肥料A)：750kg/亩，用于基肥。
处理2(供试肥料B)：750kg/亩，用于基肥。
处理3(常规有机肥O)：750kg/亩，用于基肥。
处理4(化肥CF)：习惯施肥，30kg/亩复合肥(17-17-17)。
收获时以小区为单位单打单收。
对试验结果进行检测，具体如下：
1、不同处理对土壤理化性质的影响见表2所示。
表2：
Figure BDA0003321596870000041
注：同列中不同字母表示显著性差异，p＜0.05。下同。
施用有机肥提高了土壤有机质(SOM)、全氮、全磷、全钾含量。其中A和B肥料对SOM和全氮含量的提高幅度要高于常规有机肥处理，分别为35.56％-45.78％和11.11％。
相较于常规有机肥施用，A和B降低了土壤中Cu，Pb，Cr，As含量；但A肥料提高了土壤中Hg含量(0.15mg/kg)(p＜0.05)，B肥料提高了土壤中Zn(65.50mg/kg)和Ni含量(24.11mg/kg)，Cd含量在B和O处理组中均为0.10mg/kg。
2、不同处理对小青菜生长及产量的影响见表3所示。
表3：
Figure BDA0003321596870000042
从表3可以看出：有机肥处理对青菜株高的影响不尽相同，仅A肥料提高了青菜株高，比CF增加2cm，增幅为9.05％。仅施用化肥的处理，青菜黄叶偏多，叶色淡绿；施用有机肥的植株黄叶少，叶色浓绿，湿垃圾发酵的肥料(A和B)处理更明显。与常用有机肥和常规化肥相比，A和B处理均提高了小青菜的Vc含量(520.03-603.60μg/g鲜重)。虽然A和B提高了青菜中硝态氮含量(NO3-N)(81.06-131.63mg/kg)，但并未超过相关标准。
施用有机肥还提高了小青菜单株鲜重，A、B和O处理组的单株鲜重分别比常规化肥高出14.29％、10.76％、4.40％；可见相较于常规有机肥，A和B处理组的小青菜单株鲜重明显要高一些。从产量来看，有机肥处理较常规化肥处理提高了小青菜产量(2.69％-10.55％)，A和B处理组植株产量较O组稍低6.19％-7.11％，但均差异不显著。
实施例4
(a)将收集的生活小区的湿垃圾进行粉碎，得到湿垃圾细料；
(b)将湿垃圾细料置于发酵设备中，启动搅拌装置(搅拌装置转速为3转/分钟)，在持续搅拌下先升温至80℃，然后自然降温至50℃；
(c)向发酵设备中加入3wt％的复合微生物菌剂进行好氧发酵并进行间歇搅拌，其中，发酵温度维持在50℃，每3小时搅拌翻料4分钟，搅拌装置转速为3转/分钟；复合微生物菌剂为市购的单菌剂混合而成，其中，枯草芽孢杆菌50％、纳豆芽孢杆菌20％、酵母菌15％和黑曲霉菌15％。
(d)发酵6天后，将得到的发酵产物脱水干燥，经检测其与A肥料具有相似的性能。
实施例5
(a)将收集的菜市场的湿垃圾进行粉碎，得到湿垃圾细料；
(b)将湿垃圾细料置于发酵设备中，启动搅拌装置(搅拌装置转速为3转/分钟)，在持续搅拌下先升温至90℃，然后自然降温至60℃；
(c)向发酵设备中加入5wt％的复合微生物菌剂进行好氧发酵并进行间歇搅拌，其中，发酵温度维持在60℃，每3小时搅拌翻料4分钟，搅拌装置转速为3转/分钟；复合微生物菌剂为市购的单菌剂混合而成，其中，枯草芽孢杆菌50％、纳豆芽孢杆菌20％、酵母菌15％和黑曲霉菌15％。
(d)发酵6天后，将得到的发酵产物脱水干燥，经检测其与B肥料具有相似的性能。

Claims (7)

1.一种湿垃圾肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）将收集的湿垃圾进行粉碎，得到湿垃圾细料；
（b）将湿垃圾细料置于发酵设备中，启动搅拌装置，在持续搅拌下先升温至80-90℃，然后自然降温至50-60℃；
（c）向发酵设备中加入复合微生物菌剂进行好氧发酵并进行间歇搅拌，其中，发酵温度维持在50-60℃，每2-4小时搅拌翻料3-5分钟；
（d）发酵5-7天后，将得到的发酵产物脱水干燥至水分≤30%，即得所述湿垃圾肥料。
2.根据权利要求1所述的湿垃圾肥料的制备方法，其特征在于，步骤（a）中，所述湿垃圾包括收集于生活小区、菜场、饭店的湿垃圾。
3.根据权利要求1所述的湿垃圾肥料的制备方法，其特征在于，步骤（b）和（c）中，搅拌装置转速为2-5转/分钟。
4.根据权利要求1所述的湿垃圾肥料的制备方法，其特征在于，步骤（c）中，所述复合微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、酵母菌和黑曲霉菌。
5.根据权利要求1所述的湿垃圾肥料的制备方法，其特征在于，步骤（c）中，所述复合微生物菌剂添加量为湿垃圾质量的3%-5%。
6.权利要求1-5任一所述的湿垃圾肥料在农业领域的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述湿垃圾肥料在上海青华冠培育中的应用。
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