CN115724703A - 一种吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法及应用 - Google Patents

一种吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法及应用 Download PDF

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游义红
张保安
刘镇培
杨秋婵
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Abstract

本发明公开一种吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法及应用，包括步骤：(1)取林地表层土样用水溶解，静置分层，将上清液分别接种至纤维素选择培养基和木质素选择培养基中进行富集培养；(2)筛选耐盐碱高效降解纤维素和木质素的菌种，进行发酵；(3)将园林废弃物粉碎后与海泥混合得到混合物A，淋洗，得到混合物B；(4)在混合物B中加入目标纤维素降解菌和目标木质素降解菌得到混合物C；(5)添加玉米浆干粉得到混合物D；(6)将混合物D进行发酵，发酵结束后添加黄腐酸钾和草炭土。该方法能改善吹填海泥的不良结构，提升海泥中有机质的含量及N、P的含量，将其用于吹填区域绿化园林用土，解决吹填区域绿化种植困难的问题。

Description

一种吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法及应用
技术领域
本发明涉及资源利用技术领域，更具体地涉及一种吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法及应用。
背景技术
吹填区域产生的大量的吹填海泥，该吹填海泥不具备土壤的结构和性质，具有高盐高碱且养分缺乏等性质，不能直接用于种植植物，且通常吹填区域因为缺乏正常的种植土壤，存在绿化困难的问题。作为特殊性土，海泥吹填土塑性指数大，以细粒为主，从传统意义上讲，吹填土不能称其为土壤，它有土壤的组成成分，但没有土壤结构和土壤的性质和肥力，是滨海盐土形成过程中的初级阶段。在吹填过程中，泥沙结构遭到破坏，以细小颗粒的形式缓慢沉降，因而，具有塑性指数大、天然含水量高、孔隙比大、高压缩性、低渗透性等特点，以及湿时泥泞、干时板结、通透性极差、肥力低下、含盐量高达2.0～4.0％的缺点，几乎所有的植物都难以生存，属于名副其实的绿色植物禁区。
随着城市化进程的加快以及城市园林绿地面积持续增加，在改善环境的同时也产生大量如枯枝落叶，修剪枝叶以及修剪草坪产生大量的园林废弃物，现阶段很多城市将园林废弃物清理出来当成垃圾处理，没有进行资源化利用。
因此，如何将吹填海泥和园林废弃物进行资源化利用，势在必行。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，将吹填海泥和园林废弃物进行资源化利用，改善吹填海泥的不良结构，提高肥力，促进生态循环，减少化肥的使用量，实现将吹填海泥和园林废弃物改良成绿化栽培基质，能满足植物的生长需求，将其用于吹填区域绿化园林用土，解决吹填区域绿化种植困难的问题。
为实现本发明目的，本发明提供一种吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，包括步骤：
(1)取林地表层土样，过筛后利用水溶解，摇床振荡后静置分层，将菌悬液分别接入纤维素选择培养基和木质素选择培养基中进行富集培养；
(2)对纤维素降解菌和木质素降解菌进行耐盐碱度进行驯化，筛选耐盐碱高效降解纤维素和木质素的菌种，将筛选出的耐盐碱纤维素降解菌和木质素降解菌进行发酵，得到目标纤维素降解菌和目标木质素降解菌；
(3)将园林废弃物粉碎后与海泥混合得到混合物A，对混合物A用水进行淋洗直至盐碱度降到2％以下及pH降到8.5以下，停止淋洗，得到混合物B；
(4)在混合物B中加入目标纤维素降解菌和目标木质素降解菌，得到混合物C；
(5)根据混合物C中C:N比添加玉米浆干粉直至C:N比为25-30:1，得到混合物D，调节混合物D的含水率为50-60％；
(6)将混合物D进行发酵，发酵结束后添加0.5-1％的黄腐酸钾和1％-3％的草炭土(黄腐酸钾和草炭土的百分含量是针对发酵成品而言)，获得发酵成品。
在一些实施例中，步骤(2)中，筛选出耐盐度3％以上和耐pH8.5以上的纤维素降解菌和木质素降解菌。
在一些实施例中，步骤(2)中，将筛选出的纤维素降解菌种子液和木质素降解菌种子液分别接种至纤维素发酵培养基和木质素发酵培养基进行发酵，
纤维素发酵培养基的组成包括：酒石酸铵0.2g、葡萄糖10g、蛋白胨1.5g、KH2PO42.0g、MgSO4·7H2O 0.5g、CaCl20.01g、40目玉米秸秆粉末10g、微量元素溶液1mL、0.1mol/L醋酸-醋酸铵缓冲液100mL、蒸馏水1L；
木质素发酵培养基的组成包括：酒石酸铵0.2g、葡萄糖10g、KH2PO4 2.0g、MgSO4·7H2O17 0.5g、CaCl2 0.01g、40目玉米秸秆粉末10g、微量元素溶液1mL、蒸馏水1L。
在一些实施例中，醋酸-醋酸铵缓冲液的pH为4.5。
在一些实施例中，将混合物A铺成30-50cm厚的条垛进行淋洗，通过淋洗降低混合物A的盐碱度，尤其是在海泥中混合园林废弃物后再进行淋洗，可以有效提升淋洗效率，提高盐度和碱度的去除率。
在一些实施例中，步骤(3)中，将园林废弃物粉碎成0.5-3cm的碎屑。
在一些实施例中，步骤(3)中，园林废弃物与海泥的质量比为1-2:4-5。
在一些实施例中，在混合物B中加入菌剂，混合物B与菌剂的质量比为95-99：1-5，菌剂包括目标纤维素降解菌和目标木质素降解菌，目标纤维素降解菌和目标木质素降解菌的质量比为2-3：1，得到混合物C。通过添加目标纤维素降解菌和目标木质素降解菌，能够提高园林废弃物降解效率和缩短发酵腐熟的时间，提升堆肥的品质。
在一些实施例中，步骤(6)中，将混合物D堆成条垛状，在阴凉通风处25℃以上进行堆肥，每2-3天进行一次翻堆，发酵20-35天。
本发明还提供一种吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法制得的发酵成品用于栽培基质。通过本发明吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法对吹填海泥和园林废弃物进行处理后，能够降低吹填海泥的盐碱度，改善海泥的不良结构，提升海泥中有机质的含量及N、P的含量，提升肥力，以使其可以作为园林绿化的栽培基质进行资源化利用。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
(1)本发明提供的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，能够同时实现吹填海泥和园林废弃物的资源化利用，减少化肥的使用；
(2)本发明提供的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，能够降低吹填海泥的盐碱度，改善吹填土的理化性质和不良结构，发酵产物可以用于绿化种植，解决吹填区域缺乏园林绿化土的问题；
(3)本发明提供的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，添加玉米浆干粉，玉米浆干粉属于酸性，在充当N源的同时可以降低混合物料的pH和调节混合物料的碳氮比，提升发酵后物质有机质含量。
(4)本发明提供的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，通过添加耐盐碱的纤维素降解菌和木质素降解菌能加速吹填海泥和园林废弃物的腐熟。
(5)本发明提供的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，添加黄腐酸钾和草炭土，改善海泥的不良结构，提升发酵混合物有机质的含量及N、P的含量，有利于后期用于园林绿化种植，提升植物的存活率，以使其可以作为园林绿化的栽培基质进行资源化利用。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
耐盐碱纤维素降解菌和木质素降解菌的筛选
采集东莞市莞台生物中心林地表层有枯枝落叶的土样，将土样过2cm筛后，按水土比5：1加入到三角瓶中摇床振荡培养6h，静置分层，将上清液(菌悬液)吸取1ml分别接种至纤维素选择培养基和木质素选择培养基中进行富集培养72h，
其中，纤维素筛选培养基：羧甲基纤维素钠5g、磷酸氢二钾1g、硝酸钠3g、氯化钾0.5g、硫酸镁0.5g、硫酸亚铁0.01g、pH7.0、蒸馏水1L；
木质素筛选培养基：碱木质素2.0g、硝酸铵1.33g、硫酸镁0.5g、磷酸二氢钾1.0g、磷酸氢二钠0.2g、pH7.0、蒸馏水1L。
纤维素选择平板、木质素选择平板为纤维素筛选培养基和木质素筛选培养每升添加18g琼脂后倒入平板制得；
将富集液分别涂布于纤维素选择平板和木质素选择平板上，将选择平板上的菌落进行纯种分离，再将纯种分离后的菌种用LB进行扩培，
将扩培后的纤维素降解菌菌液分别进行产纤维素酶的验证，将分离得到的纤维素降解菌点样接种到CMC-Na固体平板培养基上，30℃倒置培养48h后，向培养皿中加入适量1.0mg/mL的刚果红染液，染色30min，倾去染色液，再加入适量1.0mol/L的NaCl溶液，浸泡30min，依据透明圈与菌体直径比选择比值较大的菌株，然后进行平板划线筛选，得到该菌株的大量单菌落，连续划线培养直至获取各个菌株的纯培养；
将扩培后的木质素降解菌进行产木质素酶验证，将分离得到的初筛木质素降解菌点样接种到苯胺蓝PDA平板上，30℃倒置培养48h后，测量菌落大小和菌落周围产生透明圈的直径大小，选取透明圈与菌体直径比值较大的菌株，划线筛选、得到该菌株的大量单菌落，连续划线培养直至获取各个菌株的纯培养；
将选取酶活高的纤维素降解酶和木质素降解酶进行耐盐碱的驯化，最后筛选出耐盐度3％以上和耐pH8.5以上的具有较高酶活性的纤维素降解菌和木质素降解菌，将筛选出的目标菌株用LB培养基扩培后，用甘油保存于-80℃备用。
实施例2
耐盐碱纤维素降解菌和木质素降解菌的生产发酵
(1)菌种活化
将保存的纤维素降解菌和木质素降解菌分别接种至100mlLB培养基，于温度30℃、振荡速度180r/min摇床振荡培养16h备用。
(2)配置发酵培养基
纤维素发酵培养基：酒石酸铵0.2g、葡萄糖10g、蛋白胨1.5g、KH2PO4 2.0g，MgSO4·7H2O 0.5g，CaCl20.01g、40目玉米秸秆粉末10g，微量元素溶液1mL，0.1mol/L醋酸-醋酸铵缓冲液(pH值为4.5)100mL，蒸馏水1L，配置4L转入5L发酵罐，于高压灭菌锅121℃灭菌30min；
木质素发酵培养基：酒石酸铵0.2g，葡萄糖10g，KH2PO4 2.0g，MgSO4·7H2O170.5g，CaCl2 0.01g，40目玉米秸秆粉末10g，微量元素溶液1mL，蒸馏水1L，配置4L转入5L发酵罐，于高压灭菌锅121℃灭菌30min；
(3)接种发酵
将培养的100ml纤维素降解菌种子液和木质素降解菌种子液分别接种至纤维素发酵培养基和木质素发酵培养基进行发酵，发酵条件控制：pH为8、温度为35℃、盐度为3％、搅拌转速为300r/min、发酵时间为24h，发酵完液体菌剂活菌数在1×108cfu/g以上，将纤维素降解菌和木质素降解菌按2-3:1比例混合，将混合菌液保存至4℃冰箱备用。
实施例3
混合发酵
将园林废弃物粉碎成0.5-3cm的碎屑，将园林废弃物碎屑和吹填海泥按3:1混合，得到混合物A平铺成50cm厚的堆体，用水进行淋洗，当混合物A的盐度下降到2％以下结束淋洗，调节pH降到8.5以下，得到混合物B，将混合物B按照1％的添加量接种混合菌液，得到混合物C；
添加玉米浆干粉调节混合物C的碳氮比至30：1，调节其含水率至60％，然后将发酵物料混合均匀，堆成条垛进行发酵，每三天翻一次堆，发酵30天后，在得到的发酵产物中添加0.8％黄腐酸钾和1％的草炭土，制得发酵成品。
将本发明制得的发酵成品与土壤混合均匀，混合后直接作为栽培基质种植植物，无需施加底肥，植物生长良好。
由此可见，吹填海泥和园林废弃物采用本发明吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法进行处理后，能够降低吹填海泥的盐度和碱度，改良吹填海泥的不良结构，提高肥力，同时实现吹填海泥和园林废弃物的资源化利用，解决吹填区域绿化困难的问题。发酵成品中，有机质及N、P含量较高，能够将当做有机肥和土壤改良剂及栽培基质。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，其特征在于，包括步骤：
(1)取林地表层土样，过筛后利用水溶解，摇床振荡后静置分层，将上清液分别接种至纤维素选择培养基和木质素选择培养基中进行富集培养；
(2)对纤维素降解菌和木质素降解菌进行耐盐碱度进行驯化，筛选耐盐碱高效降解纤维素和木质素的菌种，将筛选出的耐盐碱纤维素降解菌和木质素降解菌进行发酵，得到目标纤维素降解菌和目标木质素降解菌；
(3)将园林废弃物粉碎后与海泥混合得到混合物A，对混合物A用水进行淋洗直至盐碱度降到2％以下及pH降到8.5以下，停止淋洗，得到混合物B；
(4)在混合物B中加入目标纤维素降解菌和目标木质素降解菌，得到混合物C；
(5)根据混合物C中C:N比添加玉米浆干粉直至C:N比为25-30:1，得到混合物D，调节混合物D的含水率为50-60％；
(6)将混合物D进行发酵，发酵结束后添加0.5％-1％的黄腐酸钾和1％-3％的草炭土，获得发酵成品。
2.如权利要求1所述的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，其特征在于，步骤(2)中，筛选出耐盐度3％以上和耐pH8.5以上的纤维素降解菌和木质素降解菌。
3.如权利要求1所述的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，其特征在于，步骤(2)中，将筛选出的纤维素降解菌种子液和木质素降解菌种子液分别接种至纤维素发酵培养基和木质素发酵培养基进行发酵，
纤维素发酵培养基的组成包括：酒石酸铵0.2g、葡萄糖10g、蛋白胨1.5g、KH2PO4 2.0g、MgSO4·7H2O 0.5g、CaCl2 0.01g、40目玉米秸秆粉末10g、微量元素溶液1mL、0.1mol/L醋酸-醋酸铵缓冲液100mL、蒸馏水1L；
木质素发酵培养基的组成包括：酒石酸铵0.2g、葡萄糖10g、KH2PO4 2.0g、MgSO4·7H2O170.5g、CaCl2 0.01g、40目玉米秸秆粉末10g、微量元素溶液1mL、蒸馏水1L。
4.如权利要求3所述的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，其特征在于，醋酸-醋酸铵缓冲液的pH为4.5。
5.如权利要求1所述的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，其特征在于，步骤(3)中，将园林废弃物粉碎成0.5-3cm的碎屑。
6.如权利要求1所述的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，其特征在于，步骤(3)中，园林废弃物与海泥的质量比为1-2:4-5。
7.如权利要求1所述的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，其特征在于，将混合物A铺成30-50cm厚的条垛进行淋洗。
8.如权利要求1所述的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，其特征在于，步骤(4)中，在混合物B中加入菌剂，混合物B与菌剂的质量比为95-99：1-5，菌剂包括目标纤维素降解菌和目标木质素降解菌，目标纤维素降解菌和目标木质素降解菌的质量比为2-3：1，得到混合物C。
9.如权利要求1所述的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法，其特征在于，步骤(6)中，将混合物D堆成条垛状，在阴凉通风处25℃以上进行堆肥，每2-3天进行一次翻堆，发酵20-35天。
10.如权利要求1-9任一项所述的吹填海泥联合园林废弃物资源化处理方法制得的发酵成品用于栽培基质。
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