CN113912430A - 一种处理乡村多源有机固体废弃物的方法 - Google Patents

一种处理乡村多源有机固体废弃物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种处理乡村多源有机固体废弃物的方法，包括以下步骤：步骤S1、将鸡粪、奶粉和碳氮比补充料混合获得高温菌驯化混合物，将高温菌驯化混合物在65～80℃下驯化至达到菌群密度要求，获得高温菌驯化完成品；步骤S2、将待处理人粪便、高温菌驯化完成品和碳氮比补充料混合获得堆体，对堆体进行发酵以制备有机肥。具有处理周期短、发酵温度高、产物无害化程度高的特点，并且处理成本低廉可控。

Description

一种处理乡村多源有机固体废弃物的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处理技术领域，尤其涉及一种处理乡村多源有机固体废弃物的方法。
背景技术
乡村地区是有机固废产生的重要来源，乡村有机固体废弃物包括人粪便、畜禽粪便、农业废弃物、生活垃圾等。目前乡村地区大多采用旱厕，所产生的人粪便若不及时处理一方面滋生虫蝇，传染疾病，影响观感，另一方面会对土壤、地下水、大气等环境主体产生污染；对于畜禽粪便、生活垃圾来说，同样具有环境污染的特征。目前来说，农民对于畜禽粪便、人粪便大多采用传统的沤肥方式，往往需要整个冬季进行，处理时间长，同时发酵温度低，沤肥效果差，施用于土壤仍存在一定的环境风险。
高温好氧发酵是通过高温菌对有机物的分解作用，代谢产生热能，引起的高温能够有效灭杀病虫及有害菌，同时高温发酵过程的腐殖化过程促使非稳定状态的有机物向稳定的腐殖质转化，最终产出高效的有机肥。然而常规的高温发酵需要在每次发酵过程中添加高温菌剂，由于高温菌剂高昂的处理成本使高温好氧发酵不适宜在乡村地区推行。
因此，乡村的有机固体废弃物亟需一种成本低廉可控的高温好氧发酵处理方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种处理乡村多源有机固体废弃物的方法，具有处理周期短、发酵温度高、产物无害化程度高的特点，并且处理成本低廉可控。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种处理乡村多源有机固体废弃物的方法，包括以下步骤：
步骤S1、将鸡粪、奶粉和碳氮比补充料混合获得高温菌驯化混合物，将高温菌驯化混合物在65～80℃下驯化至达到菌群密度要求，获得高温菌驯化完成品；
步骤S2、将待处理人粪便、高温菌驯化完成品和碳氮比补充料混合获得堆体，对堆体进行发酵以制备有机肥。
作为本发明方法的一种改进，菌群密度要求为≥1×109个/g。
作为本发明方法的一种改进，高温菌驯化混合物的碳氮比为10-15：1，高温菌驯化混合物的含水率为35％～45％。
作为本发明方法的一种改进，堆体的含水率为45％～55％，堆体的碳氮比为15～20：1。
作为本发明方法的一种改进，堆体的发酵过程包括控制曝气量和翻堆频率；曝气量为3～5m3/(h·m3)，当堆体温度变化速率≤-2℃/h时进行翻堆。
作为本发明方法的一种改进，步骤S2中，对堆体进行发酵以制备有机肥，包括：
在堆体发酵结束以后对发酵效果进行评估；若评估结果符合评估条件，则根据返料比称取发酵产物作为返混料，将返混料代替高温菌驯化完成品重复步骤S2，除去返混料的其他发酵产物作为有机肥料；若评估结果不符合评估条件，则将发酵产物和鸡粪混合并进行二次高温驯化，获得二次高温菌驯化完成品，对二次高温菌驯化完成品进行步骤S2处理。
作为本发明方法的一种改进，评估条件为：发酵过程中发酵温度保持75℃以上的时间超过发酵周期的40％，且发酵周期不多于17天。
作为本发明方法的一种改进，返料比为：
Figure BDA0003346017900000021
作为本发明方法的一种改进，发酵结束的条件为：堆体含水率下降到38％以下。
作为本发明方法的一种改进，将发酵产物和鸡粪混合并进行二次高温驯化，包括：将发酵产物、鸡粪、奶粉和碳氮比补充料混合获得二次高温菌驯化混合物，将高温菌驯化混合物在65～80℃下驯化至达到菌群密度要求。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明通过富集鸡粪中的高温菌，然后与人粪便混合进行高温发酵，在满足处理效果的基础上兼顾乡村人粪便处理的实际成本问题。同时产出的有机肥可以作为农用肥直接施用于农田，避免农田使用化肥所造成的肥力下降、土壤板结的不良后果，也减少了无机肥料的施用成本。
附图说明
图1为根据本发明具体实施方式的处理乡村多源有机固体废弃物的方法的流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
鸡粪中含有丰富的高温菌。本发明通过对鸡粪中的高温菌进行驯化，以富集鸡粪中的高温菌达到目标要求，获得高温菌驯化完成品，并将该高温菌驯化完成品代替高温菌剂与人粪便混合进行高温好氧发酵，能够产出高效的有机肥，并且具有处理周期短、发酵温度高、产物无害化程度高的特点，无需高温菌剂，处理成本低廉可控。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
下面就参照附图l来描述根据本发明实施例提出的处理乡村多源有机固体废弃物的方法。
图1是本发明一个实施例的处理乡村多源有机固体废弃物的方法的流程示意图。
如图1所示，该处理乡村多源有机固体废弃物的方法包括以下步骤：
步骤S1、将鸡粪、奶粉和碳氮比补充料混合获得高温菌驯化混合物，将高温菌驯化混合物在65～80℃下驯化至达到菌群密度要求，获得高温菌驯化完成品。
其中，奶粉用于向鸡粪中的高温菌提供营养；碳氮比补充料是指用于补充混合料碳氮比的物料，通常碳氮比补充料自身的碳氮比较高，以用于控制高温菌驯化混合物的碳氮比；高温菌驯化混合物的含水率根据实际使用的鸡粪、奶粉和碳氮比补充料的含水率来控制。
优选地，高温菌驯化混合物的碳氮比为10-15：1，高温菌驯化混合物的含水率为35％～45％。其中，将高温菌驯化混合物的碳氮比设置为10-15：1，是申请人经过实验验证后适合单独筛选高温菌的营养范围。
具体地，碳氮比补充料为发酵产物、稻壳、花生壳、麦麸皮和秸秆中的一种或几种。
优选地，混合的鸡粪和奶粉的质量比为2-3：1。
优选地，菌群密度要求为≥1×109个/g。
步骤S2、将待处理人粪便、高温菌驯化完成品和碳氮比补充料混合获得堆体，对堆体进行发酵以制备有机肥。
优选地，堆体的含水率为45％～55％，堆体的碳氮比为15～20：1。相比于高温菌驯化过程，堆体的碳氮比较高，是由于堆体发酵过程中，存在温度升高的过程，不同的温度范围起主导作用的微生物不同，而中温菌的适宜碳氮比较高温菌高，所以扩大堆体的碳氮比。
优选地，堆体的发酵过程中包括控制曝气量和翻堆频率。具体地，曝气量为3～5m3/(h·m3)，当堆体温度变化速率≤-2℃/h时进行翻堆。
基于上述方法，能够实现乡村有机固体废弃物(人粪便、鸡粪和农业废弃物)的高温好氧发酵，产出高效的有机肥，并且具有处理周期短、发酵温度高、产物无害化程度高的特点，无需添加高温菌剂，处理成本低廉可控，适于在乡村地区推行。
在上述方法的基础上，申请人还开发了一种高温循环发酵方法，具体如下：
步骤S2中，对堆体进行发酵以制备有机肥，包括：在堆体发酵结束以后对发酵效果进行评估，若评估结果符合评估条件，则根据返料比称取发酵产物作为返混料，将返混料代替高温菌驯化完成品重复步骤S2，除去返混料的其他发酵产物作为有机肥料；若评估结果不符合评估条件，则将发酵产物和鸡粪混合并进行二次高温驯化，获得二次高温菌驯化完成品，对二次高温菌驯化完成品进行步骤S2处理。
优选地，评估条件为：发酵过程中发酵温度保持75℃以上的时间超过发酵周期的40％，且发酵周期不多于17天。其中，发酵周期是指从堆体入槽发酵开始到发酵结束的时间。该评估条件能够确定本次的发酵是否为高温发酵，进而判断上一步的高温菌驯化是否真正得到了高温菌。其中，75度是区别于传统发酵的节点，传统发酵没有高温菌驯化，直接进行发酵，温度达不到75摄氏度以上；发酵周期的限定是进一步对发酵提出要求，如果温度条件达到了，但发酵周期没有缩短，从结果上来看，依旧没有提高发酵的效率。
优选地，返料比为：
Figure BDA0003346017900000051
如此返料比，使得待处理人粪便、高温菌驯化完成品和碳氮比补充料混合获得的堆体中高温菌含量≥5×108个/g，其中，返混料中高温嗜热菌的含量按照2×109个/g计算。高温菌含量为5×108个/g，是高温发酵启动的最低高温菌限度，低于这个比例无法良好的快速升温进行发酵。
优选地，发酵结束的条件为：堆体含水率下降到38％以下。
具体地，将发酵产物和鸡粪混合并进行二次高温驯化，包括：将发酵产物、鸡粪、奶粉和碳氮比补充料混合获得二次高温菌驯化混合物，将高温菌驯化混合物在65～80℃下驯化至达到菌群密度要求。其中，二次高温菌驯化混合物的碳氮比为10-15：1，高温菌驯化混合物的含水率为35％～45％；混合的鸡粪和奶粉的质量比为2-3：1；菌群密度要求为≥1×109个/g。
基于上述方法，实现了乡村有机固体废弃物的高温循环发酵，能够产出高效有机肥，并且无需重复多次富集鸡粪中的高温菌以获得高温菌驯化完成品，工艺简单，同时大大缩减成本和发酵时间。
下面通过实施例来具体说明本发明提供的方法：
实施例1
本实施例提供的处理乡村多源有机固体废弃物的方法，包括以下步骤：
步骤S1、将鸡粪、奶粉、稻壳按照质量比1：0.5：1混合，其中鸡粪的含水率为80％，奶粉的含水率为15％，稻壳的含水率为15％，获得高温菌驯化混合物，高温菌驯化混合物的碳氮比为15：1，高温菌驯化混合物的含水率为40％。将高温菌驯化混合物在80℃下驯化2小时，驯化结束后的菌群密度≥1×109个/g，满足菌群密度要求，获得高温菌驯化完成品。
步骤S2、将待处理人粪便、高温菌驯化完成品和稻壳按照质量比3：1：1混合，其中待处理人粪便的含水率为75％，高温菌驯化完成品的含水率为40％，稻壳的含水率为15％，获得堆体，堆体的碳氮比为17：1，堆体的含水率为51.3％；对堆体进行发酵，发酵过程中控制曝气量为4m3/(h·m3)，整个发酵过程翻堆3次后堆体含水率下降到35％，发酵结束；对发酵效果进行评估，评估结果为：高温发酵过程中发酵温度保持75℃以上时间占发酵周期的50％，并且发酵周期为13天，符合评估条件，根据返料比称取发酵产物作为返混料，将返混料代替高温菌驯化完成品重复步骤S2，除去返混料的其他发酵产物作为有机肥料。
其中，返料比为：
Figure BDA0003346017900000071
下次人粪的处理量为60kg，则需要20kg的发酵产物作为返混料进行循环高温发酵。
实施例2
步骤S1、将鸡粪、奶粉、稻壳按照质量比1：0.5：1混合，其中鸡粪的含水率为80％，奶粉的含水率为15％，稻壳的含水率为15％，获得高温菌驯化混合物，高温菌驯化混合物的碳氮比为12：1，高温菌驯化混合物的含水率为40％。将高温菌驯化混合物在80℃下驯化2小时，驯化结束后的菌群密度≥1×109个/g，满足菌群密度要求，获得高温菌驯化完成品。
步骤S2、将待处理人粪便、高温菌驯化完成品和稻壳按照质量比4：1：1混合，其中待处理人粪便的含水率为62％，高温菌驯化完成品的含水率为40％，稻壳的含水率为15％，获得堆体，堆体的碳氮比为20：1，堆体的含水率为51.2％；对堆体进行发酵，发酵过程中控制曝气量为4m3/(h·m3)，整个发酵过程翻堆4次后堆体含水率下降到37％，发酵结束；对发酵效果进行评估，评估结果为：高温发酵过程中发酵温度保持75℃以上时间占发酵周期的30％，并且发酵周期为21天，不符合评估条件。
取质量分数为20％的发酵产物混合鸡粪、奶粉，控制混合后的碳氮比为12：1，含水率为40％，混合质量比为2：1：0.5，获得二次高温菌驯化混合物，将二次高温菌驯化混合物在80℃下驯化2小时，驯化结束后的菌群密度≥1×109个/g，满足菌群密度要求，获得二次高温菌驯化完成品。
步骤S3、将待处理人粪便、二次高温菌驯化完成品和一次未符合评估条件的发酵产物按照质量比3：1：1混合，其中待处理人粪便的含水率为74％，二次高温菌驯化完成品的含水率为40％，一次未符合评估条件的发酵产物的含水率为37％，获得堆体，堆体的碳氮比为17：1，堆体的含水率为53.5％；对堆体进行发酵，发酵过程中控制曝气量为4m3/(h·m3)，整个发酵过程翻堆3次后堆体含水率下降到36％，发酵结束；对发酵效果进行评估，评估结果为：高温发酵过程中发酵温度保持75℃以上时间占发酵周期的45％，并且发酵周期为15天，符合评估条件。
根据返料比称取发酵产物作为返混料，将返混料代替高温菌驯化完成品重复步骤S2，除去返混料的其他发酵产物作为有机肥料。
其中，返料比为：
Figure BDA0003346017900000081
下次人粪的处理量为60kg，则需要20kg的发酵产物作为返混料进行循环高温发酵。值得注意的是，第一次发酵未符合评估条件的发酵产物在之后的发酵中替代稻壳进行混合。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种处理乡村多源有机固体废弃物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将鸡粪、奶粉和碳氮比补充料混合获得高温菌驯化混合物，将高温菌驯化混合物在65～80℃下驯化至达到菌群密度要求，获得高温菌驯化完成品；
步骤S2、将待处理人粪便、高温菌驯化完成品和碳氮比补充料混合获得堆体，对堆体进行发酵以制备有机肥。
2.根据权利要求1所述的处理乡村多源有机固体废弃物的方法，其特征在于，
所述菌群密度要求为≥1×109个/g。
3.根据权利要求1所述的处理乡村多源有机固体废弃物的方法，其特征在于，
所述高温菌驯化混合物的碳氮比为10-15：1，所述高温菌驯化混合物的含水率为35％～45％。
4.根据权利要求1所述的处理乡村多源有机固体废弃物的方法，其特征在于，
所述堆体的含水率为45％～55％，所述堆体的碳氮比为15～20：1。
5.根据权利要求1所述的处理乡村多源有机固体废弃物的方法，其特征在于，
堆体的发酵过程包括控制曝气量和翻堆频率；
曝气量为3～5m3/(h·m3)，当堆体温度变化速率≤-2℃/h时进行翻堆。
6.根据权利要求1所述的处理乡村多源有机固体废弃物的方法，其特征在于，步骤S2中，对堆体进行发酵以制备有机肥，包括：
在堆体发酵结束以后对发酵效果进行评估；
若评估结果符合评估条件，则根据返料比称取发酵产物作为返混料，将返混料代替高温菌驯化完成品重复步骤S2，除去返混料的其他发酵产物作为有机肥料；
若评估结果不符合评估条件，则将发酵产物和鸡粪、奶粉混合并进行二次高温驯化，获得二次高温菌驯化完成品，对二次高温菌驯化完成品进行步骤S2处理。
7.根据权利要求6所述的处理乡村多源有机固体废弃物的方法，其特征在于，
所述评估条件为：发酵过程中发酵温度保持75℃以上的时间超过发酵周期的40％，且发酵周期不多于17天。
8.根据权利要求6所述的处理乡村多源有机固体废弃物的方法，其特征在于，
所述返料比为：
Figure FDA0003346017890000021
9.根据权利要求6所述的处理乡村多源有机固体废弃物的方法，其特征在于，
发酵结束的条件为：堆体含水率下降到38％以下。
10.根据权利要求6所述的处理乡村多源有机固体废弃物的方法，其特征在于，所述将发酵产物和鸡粪混合并进行二次高温驯化，包括：
将发酵产物、鸡粪、奶粉和碳氮比补充料混合获得二次高温菌驯化混合物，将高温菌驯化混合物在65～80℃下驯化至达到菌群密度要求。
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