CN1271010C - 一种垃圾堆肥渗出液微生物循环强化培养接种堆肥方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾堆肥渗出液循环强化培养接种堆肥方法，在每次垃圾堆肥一次发酵阶段，将产生的一部分渗出液分别在高温菌培养器和纤维素菌培养器中培养，制成高温菌剂A和纤维素分解菌剂B。在一次发酵阶段开始时，在堆料中接种高温菌剂，混合均匀后高温发酵；当温度下降后，接种纤维素分解菌剂，与堆料混匀后进行二次发酵；且每一批堆料产生的部分渗出液均流回到两种培养器中培养，并接种于下次的垃圾堆料中。本方法利用垃圾物料中含有的大量土著微生物经强化培养制成菌剂，接种后使优势微生物逐渐增多，促进堆肥作用进行；微生物直接取自当地垃圾，有很好的动态自适应性，而且菌剂制备成本低，操作简易。

Description

一种垃圾堆肥渗出液微生物循环强化培养接种堆肥方法
技术领域  本发明涉及生活垃圾好氧堆肥方法，具体涉及利用垃圾堆肥产生的渗出液中微生物经过循环强化培养制成菌剂后，接种到垃圾物料中进行好氧发酵的方法。
背景技术  垃圾堆肥是在合适的水、气条件下，使垃圾中的有机质在微生物作用下稳定化，最终形成类似腐殖物质的过程。传统堆肥法利用堆肥物料中的土著微生物，辅以人工调控的含水率和通气等条件，在整个堆制过程中微生物的群落结构根据环境条件和内部生物学性质而自然变化。由于堆肥初期堆料中微生物浓度往往较低，且在堆肥过程中环境变化较激烈，堆肥各阶段的优势菌群不易形成和富集，使得发酵周期较长，有臭味产生且肥效较低。于是有人采用在堆肥初期往堆料中添加微生物菌剂的方法，提高堆肥的效率和肥效。在这类方法中，添加的微生物菌剂都是经人工选择后的纯培养微生物，使得一种菌剂制备过程较复杂，且常常需要大量人、财和物的投入，故菌剂的成本较高。中国发明专利申请03118137.6公开的“两次接种微生物复合菌剂堆肥法”中，复合菌剂的配制是将纯菌种从保藏的斜面上取出后，分别用牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基、查氏培养基、Ashby无氮培养基等多种培养基进行一级扩培，然后按比例混合后再进行二级扩培制备而成。该法中需配制大量的特殊培养基，并经过二次扩培，对于大规模生产而言，药剂用量大，且还要配备纯菌种的保藏设施，扩培接种时的操作技术要求也较高，纯菌种存在因“被污染”而使菌剂效能降低的可能。
对于一般在堆料中接种菌剂的方法，制备的菌剂无论是在堆肥初期添加，还是分阶段添加，常常是一次性被消耗，菌剂利用率低，大大增加堆肥运行成本。于是有利用腐熟堆肥回流或将堆制过程中的堆料(菌肥)回流接种方式。中国发明专利申请02120353.9公开的“三阶段温度控制堆肥法”中，通过向堆料中添加特定的复合微生物菌剂进行好氧发酵制得功能菌肥，在下次堆肥时接种量达20％。该法中由于堆料的回流，使得堆肥装置的容积较传统堆肥增加20％，在工程建设中将可能增加一部分投资和运行费用。
另外，一般菌剂进行纯培养时的环境性质与垃圾堆料的环境条件差异很大，由于菌剂组成成分和配比也是一定的，因此在施用中对于不同地方的垃圾存在适应性的问题，可能造成同一种菌剂对某些地方垃圾效果好，而在另一些地方施用则效果不明显的现象。同时新接入的微生物与土著微生物存在竞争，不能发挥其在纯培养条件下的物质分解潜力。
发明内容  针对上述现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种简易的垃圾堆肥菌剂制备和接种方法，充分利用垃圾中土著微生物较好的适应性，直接将来自垃圾的微生物进行循环强化培养制成菌剂，再接种到堆料之中，通过自然选择作用，使菌剂中微生物的多样性和微生物间的协同作用日趋完美，达到低成本、高效促进垃圾堆肥处理的目的。
本发明目的是通过一种垃圾堆肥渗出液微生物循环强化培养接种方法实现的，其主要步骤如下：
1)从第一次堆肥开始，将每次垃圾堆肥的一次发酵阶段高温期产生的渗出液取一部分，分别回流到高温菌培养器和纤维素分解菌培养器中培养，制成高温菌剂A和纤维素分解菌剂B；
2)在有机生活垃圾堆肥的一次发酵阶段，按0.5～1.0％的重量比接种高温菌剂A，混合均匀后强制通风堆肥发酵；当堆肥温度降至50℃以下后，按0.5～1.0％的重量比接种纤维素分解菌剂B，混匀后进行二次发酵堆肥；
3)前次垃圾堆料产生的渗出液经培养制成高温菌剂A和纤维素分解菌剂B，分别接种于本次堆肥的一次发酵阶段和二次发酵阶段的堆料中，而本次垃圾堆肥产生的渗出液经培养制成的高温菌剂A和纤维素分解菌剂B，又分别接种于后次的堆料中，如此构成渗出液微生物循环强化培养接种。
4)第一次堆肥前，从当地原生垃圾、土壤或垃圾堆肥的水浸出液中提取微生物，具体方法是按选取材料：蒸馏水为1∶4混合，用150r/min往复式振动器作用10-20min，静置3-10min后的上清液即为浸出液，然后将浸出液分别进入高温菌培养器和纤维素分解菌培养器进行强化培养，制成原始高温菌菌剂A和纤维素分解菌剂B，分别接种于第一次堆肥的一次发酵阶段和二次发酵阶段的堆料中；
5)第一次堆肥时，在有机生活垃圾堆料一次发酵阶段，按0.5～1.0％的重量比接种高温菌剂A，混合均匀后强制通风高温发酵；当堆肥温度降至50℃以下后，按0.5～1.0％的重量比接种纤维素分解菌剂B，混匀后进行二次发酵。
6)高温菌培养器菌剂量为每一次堆肥接种量的2倍，每次流入培养器的渗出液取量为菌剂量的10～20％，取堆肥达到最高温的第二天或开始流出渗出液后3～5天的渗出液，新补充的培养基量为菌剂量的30～40％，高温菌剂培养基的成分：牛肉膏0.5％，蛋白胨1.0％，K2HPO4 0.1％，CaCO3 0.1％，pH 7.0，培养温度55℃；
7)纤维素分解菌培养器菌剂量为每一次堆肥接种量的2.5～3倍，每次流入培养器的渗出液取量为菌剂量的10～20％，取堆肥从最高温降至50℃以下或开始流出渗出液后6～9天的渗出液，新补充的培养基量为菌剂量的20～30％，纤维素分解菌剂培养基的成分：CMC-Na 0.5％，棉籽壳2.0％，(NH4)2SO4 0.2％，K2HPO40.1％，KH2PO4 0.05％，MgSO4 0.05％，培养温度40℃。
8)一次发酵阶段堆肥的垃圾可以是经分拣或只经粗分拣(仅除去颗粒大于10cm以上固体物)的有机生活垃圾，含水率50～60％，有机物含量40～60％；二次发酵垃圾为一次发酵后经过筛分和分拣的生活垃圾，固体物颗粒小于3～5cm。
本发明是一种简易的微生物菌剂制备接种的生活垃圾堆肥方法，堆肥初期高温发酵过程中产生的一部分渗出液分别在高温菌培养器和纤维素菌培养器中培养，制成高温菌剂A和纤维素分解菌剂B。高温菌剂A在堆肥一次发酵(预发酵)阶段开始时接种，主要是增加垃圾中初始嗜热微生物数量，促进垃圾物料中易腐有机物的降解，使物料温度快速上升，杀灭垃圾中的病原菌。纤维素分解菌剂B在二次发酵(主发酵阶段)阶段接种，主要是增强对堆料中纤维素、木质素等的降解能力，促进腐殖质的形成，加速垃圾的稳定和腐熟。由于每次堆肥产生的一部分渗出液均流回到高温菌培养器和纤维素菌培养器中培养，从而形成接种菌剂堆肥——产生渗出液——强化培养——接种菌剂堆肥的渗出液循环强化培养接种方式。本方法充分利用垃圾物料中含有的大量微生物，通过自然选择作用和强化培养，随着循环次数的增加，接种后使物料中的优势微生物逐渐增多，对堆肥的促进作用提高。同时，本方法微生物直接取自当地垃圾，有很好的自适应性，而且菌剂制备成本低，操作简易。
附图说明  下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是本发明工艺流程图。
图2是堆肥不同阶段堆料中氨氮含量变化对比图
图3堆肥不同阶段堆料中有机碳含量变化对比图
具体实施方式(参见附图1)：图1是本发明工艺流程图；本发明中，将居民区垃圾粗分拣后，按0.5～1.0％的重量比加入高温菌菌剂A，送入一次发酵(预发酵)堆肥反应器中；当一次发酵阶段结束后，将堆肥的垃圾翻堆，经过筛分和分拣，进入二次发酵堆肥反应器中，同时按0.5～1.0％的重量比加入纤维素分解菌剂B，进行二次发酵；待二次发酵堆肥阶段结束后，经过筛分等处理后的产物可作为园林绿化用肥。
实际上，由于每天都有垃圾产生，每天都有垃圾需要处理，故本发明是将前次垃圾堆肥的渗出液经培养制成高温菌剂A和纤维素分解菌剂B，分别接种于本次堆肥的一次发酵阶段和二次发酵阶段的堆料中，而本次垃圾堆肥产生的渗出液经培养制成的高温菌剂A和纤维素分解菌剂B，又分别接种于后次的堆料中，如此构成渗出液微生物循环强化培养接种。
图1中高温菌培养器菌剂量为每一次堆肥接种量的2倍，渗出液取堆肥达到最高温的第二天或开始流出渗出液的第3～5天的渗出液，流入培养器的渗出液取量为菌剂量的10～20％，新补充的培养基量为菌剂量的30～40％，高温菌剂培养基的成分：牛肉膏0.5％，蛋白胨1.0％，K2HPO4 0.1％，CaCO3 0.1％，pH 7.0，培养温度55℃；
纤维素分解菌培养器菌剂量为每一次堆肥接种量的2.5～3倍，渗出液取堆肥从最高温降至50℃以下或开始流出渗出液的第6～9天的渗出液，流入培养器的渗出液取量为菌剂量的10～20％，新补充的培养基量为菌剂量的20～30％，纤维素分解菌剂培养基的成分：CMC-Na 0.5％，棉籽壳2.0％，(NH4)2SO4 0.2％，K2HPO4 0.1％，KH2PO4 0.05％，MgSO4 0.05％，pH自然，培养温度40℃。
一次发酵阶段堆肥的生活垃圾可以是经分拣或只经粗分拣(仅除去颗粒大于10cm以上固体物)的有机生活垃圾，含水率50～60％，有机物含量40～60％；一次发酵阶段结束后，将堆肥的垃圾翻堆，经过筛分和分拣，去处大的固体物颗粒和其他杂质，使固体物颗粒小于3～5cm。再向垃圾中加入纤维素分解菌剂B，进行二次发酵；当二次发酵结束后，经筛分等处理后即成肥料。若要提高肥料品质，可添加少量化肥，并经干燥和造粒等过程。
第一次堆肥前，由于没有相应的含当地微生物的渗出液，故只有从当地原生垃圾、土壤或垃圾堆肥的水浸出液中提取该种微生物，具体方法是按选取材料：蒸馏水为1∶4混合，用150r/min往复式振动器作用10-20min，静置3-10min后的上清液即为浸出液，然后将浸出液分别进入高温菌培养器和纤维素分解菌培养器进行强化培养，制成原始高温菌菌剂A和纤维素分解菌剂B，分别接种于第一次堆肥的一次发酵阶段和二次发酵阶段的堆料中。第一次堆肥时，在有机生活垃圾堆料一次发酵阶段，按0.5～1.0％的重量比接种高温菌剂A，混合均匀后强制通风高温发酵；当堆肥温度降至50℃以下后，按0.5～1.0％的重量比接种纤维素分解菌剂B，混匀后进行二次发酵。
(参见附图2、3)图2是氨氮含量变化对比图、图3是有机碳含量变化对比图。
取某居民区垃圾收集站新鲜垃圾80kg，将石块、纸箱、塑料购物提袋等粗大固体拣出后，测得含水率58％，有机物含量40％，平均分成重量约40kg两堆。一堆(以下简称菌剂组)按0.5～1.0％的重量比接种原始高温菌剂A，另一堆(以下简称对照组)按相同比例重量加蒸馏水，分别装入两个相同的堆肥反应器。采用间歇通风发酵，通风3min，停17min，通风量1.0～1.2m3O2/h。当堆体温度降至50℃以下时(堆肥第10d)，进行翻堆，同时将堆料中的塑料袋，金属瓶盖、木棍等拣出，其中菌剂组堆料含水率52.05％，有机物含量39.47％；对照组堆料含水率55.03％，有机物含量34.39％。在二次发酵前菌剂组按0.5～1.0％的重量比接种纤维素分解菌剂B，对照组按相同比例重量加蒸馏水，采用间歇通风发酵，通风3min，停17min，通风量0.8～o.9m3O2/h。
本发明方法与传统堆肥方法相比，在对有机物的降解(有机碳含量降低)和肥效的保持(氨氮含量增加)等方面优于传统堆肥方法，其反应效果见图2和图3。
本方法在传统垃圾堆肥工艺的基础上，将垃圾中的土著微生物通过两种培养器的筛选和培养，使垃圾堆肥不同阶段的有效微生物得以增殖和强化；与目前使用的菌剂相比，本方法制备的菌剂在微生物组成和数量上是不断变化的，在实施过程中，由于是通过对渗出液微生物的循环强化培养制备菌剂，利用自然选择作用和生态学原理，使菌剂中微生物的多样性和微生物间的协同作用日趋完美，达到促进垃圾堆肥处理的目的。本技术针对我国中小城镇经济技术欠发达的现状而开发，菌剂筛选和制备操作程序简单，能在自动控制下连续运行；制备的菌剂在微生物组成上与堆肥过程直接联系，具有动态自适应性，可避免常规菌剂在使用中的“污染”和“衰退”问题；菌剂制备成本低廉。

Claims (4)

1、一种垃圾堆肥渗出液微生物循环强化培养接种堆肥方法，其特征在于包括如下步骤：
1)第一次堆肥前，从当地原生垃圾、土壤或垃圾堆肥的水浸出液中提取微生物浸出液，然后将浸出液分别进入高温菌培养器和纤维素分解菌培养器进行强化培养，制成原始高温菌菌剂A和原始纤维素分解菌剂B，分别接种于第一次堆肥的一次发酵阶段和二次发酵阶段的堆料中；
第一次堆肥时，在有机生活垃圾堆肥的一次发酵阶段，按0.5～1.0％的重量比接种原始高温菌剂A，混合均匀后强制通风高温发酵；当堆肥温度降至50℃以下后，按0.5～1.0％的重量比接种原始纤维素分解菌剂B，混匀后进行二次发酵；
高温菌剂培养基的成分：牛肉膏0.5％，蛋白胨1.0％，K2HPO4 0.1％，CaCO30.1％，pH7.0，培养温度55℃；
纤维素分解菌剂培养基的成分：CMC-Na 0.5％，棉籽壳2.0％，(NH4)2SO40.2％，K2HPO4 0.1％，KH2PO4 0.05％，MgSO4 0.05％，培养温度40℃；
2)从第一次堆肥开始，将每次垃圾堆肥的一次发酵阶段高温期产生的渗出液取一部分，每次流入培养器的浸出液取量为菌剂量的10～20％，分别回流到高温菌培养器和纤维素分解菌培养器中培养，制成高温菌剂A和纤维素分解菌剂B；
向高温菌培养器中加入浸出液后，应向高温菌培养器中补充培养基，补充培养基量为菌剂量的30～40％；
向纤维素分解菌培养器中加入浸出液后，应向纤维素分解菌培养器中补充培养基，补充培养基量为菌剂量的20～30％；
3)在有机生活垃圾堆肥的一次发酵阶段，按0.5～1.0％的重量比接种高温菌剂A，混合均匀后强制通风发酵；当堆肥温度降至50℃以下后，按0.5～1.0％的重量比接种纤维素分解菌剂B，混匀后进行二次发酵；
4)前次堆料产生的渗出液流入培养器，经培养制成高温菌剂A和纤维素分解菌剂B，分别接种于本次堆肥的一次发酵阶段和二次发酵阶段的堆料中，而本次垃圾堆肥产生的渗出液经培养制成的高温菌剂A和纤维素分解菌剂B，又分别接种于后次的堆料中，如此构成渗出液微生物循环强化培养接种。
2、如权利要求1所述的垃圾堆肥渗出液微生物循环强化培养接种堆肥方法，其特征在于：
1)高温菌培养器菌剂量为每一次堆肥接种量的2倍；所述的流入高温菌培养器的浸出液，是堆肥达到最高温的第二天或开始流出渗出液的后3～5天的渗出液；
2)纤维素分解菌培养器菌剂量为每一次堆肥接种量的2.5～3倍；所述的流入纤维素分解菌培养器的渗出液，是堆肥从最高温降至50℃以下或开始流出渗出液后6～9天的渗出液。
3、如权利要求1或2所述的垃圾堆肥渗出液循环强化培养接种堆肥方法，其特征在于：
所述的从当地原生垃圾、土壤或垃圾堆肥的水浸出液中提取微生物浸出液，具体方法是按选取材料∶蒸馏水为1∶4混合，用150r/min往复式振动器作用10-20min，静置3-10min后的上清液即为浸出液。
4、如权利要求1或2所述的垃圾堆肥渗出液循环强化培养接种堆肥方法，其特征在于：
一次发酵阶段堆肥的垃圾是经分拣或只经除去颗粒大于10cm以上固体物的粗分拣的有机生活垃圾，含水率50～60％，有机物含量40～60％；二次发酵垃圾为一次发酵后经过筛分和分拣的生活垃圾，固体物颗粒小于3～5cm。
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