CN106242830A - 一种加速园林垃圾生物降解的辅料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加速园林垃圾生物降解的辅料，该辅料包括餐厨垃圾的初级发酵物、园林垃圾发酵过程中温度为50‑60℃的堆体内部物料、生石灰和硫酸亚铁，综合改善园林垃圾物料的组分特性，微生物活性和堆料发酵环境，调节物料的pH，使堆肥微生物处于中性的适宜环境，提高园林垃圾的降解速度，促进微生物对有机物氧化降解作用，进一步缩短了堆肥周期，提升堆肥总氮量和有机质含量且成本低，解决了制约园林垃圾资源化利用技术的应用和产业发展的难题，同时还解决了餐厨垃圾的处理问题。

Description

一种加速园林垃圾生物降解的辅料及其应用

技术领域：

本发明涉及垃圾资源化利用领域，具体涉及一种加速园林垃圾生物降解的辅料及其应用。

背景技术：

随着城市化的建设，城区绿化覆盖率越来越高，枯枝落叶和绿化修剪等园林垃圾的数量也越来越多。南方地区园林垃圾的日产生量比较稳定，成为了环卫工人日常清扫的一项繁重工作。目前，将园林垃圾混入生活垃圾进入垃圾填埋场或焚烧厂的做法，是一种不合理的处理方式，发达国家早已以法律的形式明确规定园林垃圾必须资源化利用。

实际上，园林垃圾的污染物含量极低而营养元素含量又比较高，是一种优质的有机物料。将园林垃圾通过好氧发酵生物降解的方式，制成生物有机肥料，是资源化利用的常用方式，有利于促进生态循环。

但是在实际应用中，园林垃圾的好氧发酵存在以下问题：第一，由于园林垃圾富含木质素、纤维素和半纤维素，C/N比较高，一般为40-45：1，而好氧发酵物料最适宜碳氮比25-30:1。第二，园林垃圾中的木质素具有复杂的理化特性，降解困难，成为园林垃圾生物分解的突出难点。第三，园林垃圾发酵初期容易产生树脂酸等酸性物质，使堆体形成偏酸性环境，抑制嗜热好氧真菌的繁殖与降解活动。第四，园林垃圾发酵堆肥初期降解微生物数量低，发酵启动慢，造成园林垃圾堆肥周期过长，堆肥系统占地较大。以上这些因素，制约了园林垃圾资源化利用技术的应用和产业发展。

传统技术中，一般通过加入鸡粪或者氮肥等这类富氮的物质，解决园林垃圾C/N偏高的问题，但是单一的调节，难以解决发酵时C/N、木质素降解、pH和发酵菌群培育等多因素的综合问题。并且鸡粪和氮肥等富氮物料都需要额外购买，加大了园林垃圾处理的成本。

发明内容：

本发明的目的是提供一种加速园林垃圾生物降解的辅料，综合改善园林垃圾物料的组分特性，微生物活性和堆料发酵环境，调节物料的pH，使堆肥微生物处于中性的适宜环境，提高园林垃圾的降解速度，促进微生物对有机物氧化降解作用，进一步缩短了堆肥周期，提升堆肥总氮量和有机质含量且成本低，解决了制约园林垃圾资源化利用技术的应用和产业发展的难题，同时还解决了餐厨垃圾的处理问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种加速园林垃圾生物降解的辅料，该辅料包括餐厨垃圾的初级发酵物、园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料、生石灰和硫酸亚铁；四者质量比为100:(5-8):(5-10):1；所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料添加到餐厨垃圾初级发酵物中，形成复合料，存放于45℃保温容器中；所述餐厨垃圾的初级发酵物的制备方法如下：将含水率为60-80％新鲜餐厨垃圾堆置于带有辅助加热装置的仓体中，全程辅助加热，温度为70℃，使餐厨垃圾高温快速发酵，间歇通风保持发酵环境空气氧含量在10-15％，发酵24小时后得到餐厨垃圾的初级发酵物并粉碎至粒径为4-6mm。

本发明还保护所述加速园林垃圾生物降解的辅料的应用，该应用包括以下步骤：将园林垃圾粉碎，添加所述加速园林垃圾生物降解的辅料，所述园林垃圾与所述加速园林垃圾生物降解的辅料的质量比为2:1；所述加速园林垃圾生物降解的辅料以如下形式加入：将存放于45℃保温容器中由所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料添加到餐厨垃圾初级发酵物中形成的复合料混合均匀，加入到园林垃圾堆肥物料中，加入生石灰，控制园林垃圾的含水率为50％-60％，混合均匀，启动发酵进程，当发酵四天并且堆料温度超过45℃时，加入硫酸亚铁溶液，继续发酵，发酵过程中要进行翻堆、曝气、补水、除臭，发酵完成后筛分制成成品。

根据园林垃圾原料的含水率状态，决定加入生石灰固体或生石灰的溶液石灰水，当园林垃圾含水率≤50％时，添加生石灰的溶液石灰水，当园林垃圾含水率＞50％时，添加生石灰固体，控制园林垃圾原料含水率为50-60％。

特别地，以喷淋的方式加入硫酸亚铁溶液。

园林垃圾富含木质素、纤维素和半纤维素，C/N比较高，一般为40-45：1，园林垃圾降解堆肥最适的C/N为25-30：1，所述餐厨垃圾的初级发酵物是餐厨垃圾经24小时高温生物干化初级发酵后得到的产物，性状相对稳定，异味较小，便于存放和转移，且C/N为10：1左右，加入餐厨垃圾的初级发酵物能显著降低园林垃圾过高的C/N；另一方面餐厨垃圾的初级发酵物含有丰富的微生物，作为辅料可提升园林垃圾中微生物的丰度、数量和活性。

园林垃圾降解堆肥过程是一系列降解微生物的代谢活动过程，随着降解的进程，堆料温度呈现升温-高温-降温的变化，不同阶段，微生物菌群有所不同。高温期的温度为50-60℃，此阶段物料中的降解主力菌群是对木质素、纤维素和半纤维素有较强降解能力的嗜热菌，这类菌群在高温期活性最强，氧化能力强，回流这部分物料进一步提升了堆肥初期微生物活性。

石灰能够将树叶表层的树脂酸等物质降解或碎片化，增大了树叶的表面积，使其对氮的吸附能力增强，N损失可从40.65降到36.37％，有利于减少堆肥过程总氮的损失。另一方面，生物发酵初期由于中间产物(有机酸)的产生，堆料pH值会下降至5.5左右，而高温真菌只有在适宜的中性或弱碱性环境中，才能更好分泌胞内酶和胞外酶，发挥对有机物的分解作用，而石灰的碱性，有助于调节物料pH值至中性水平。

硫酸亚铁是一种有效的保氮剂，更重要的是，Fe²⁺能催化H₂O₂氧化酶生成具有高反应活性的羟基自由基·OH，促进微生物对有机物氧化降解作用。硫酸亚铁的加入时间是关键点，堆肥开始四天并且堆肥温度超过45℃时加入效果最好。之所以在堆肥启动四天后加入硫酸亚铁，主要硫酸亚铁呈酸性，发酵初期由于中间产物(有机酸)的产生，不适宜再加入酸性物质，另外随着堆肥的进行，由于微生物对N的利用，堆料会产生氨气等碱性物质，堆料的pH逐渐升高，造成氮素损失，这时候加入呈酸性的硫酸亚铁，可以减少物料氮素损失。

餐厨垃圾的初级发酵物、园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料、生石灰和硫酸亚铁这四种辅料能够相互补充，互相促进，产生良好的协同作用。首先，餐厨垃圾的初级发酵物与园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料的混合，可以进一步丰富高温真菌和高温放线菌的菌落数量，使其微生物更加多样化，促进优势菌种的活性；其次，生石灰的添加，使高温降解菌能在中性环境中，继续保持良好的降解活力；最后，硫酸亚铁的添加，既可以进一步促进上述混合物料高反应羟基自由基的产生，又能在适当的时候调节可能因添加石灰而出现过高的pH值，使发酵进程始终保持快速和稳定。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的辅料含有大量的种类丰富的微生物，为前期物料发酵的快速启动提供了条件，促进堆肥前期温度的快速升高，可使堆肥周期缩短约12％。

(2)比起用畜禽粪便及尿素等调节堆料的C/N，本发明使用餐厨垃圾的初级发酵物，餐厨垃圾经过初级发酵后不会产生异味，更容易被接受，同时解决了餐厨垃圾的处理问题，经济可行，此外，餐厨垃圾的初级发酵物含有丰富的微生物，作为辅料可提升园林垃圾中微生物的丰度、数量和活性。

(3)石灰能够破坏树叶表层的树脂酸等物质，增大了树叶的表面积，使其对氮的吸附能力增强，N损失可从40.65％降到36.37％，提升堆肥过程总氮含量约10％。

(4)石灰的加入能够调节物料的pH，使堆肥微生物处于中性的适宜环境中，促进微生物的繁殖，加速微生物的降解效果，进一步缩短堆肥时间。

(5)硫酸亚铁是一种有效的保氮剂，更重要的是，Fe²⁺能催化H₂O₂氧化酶生成具有高反应活性的羟基自由基·OH，促进微生物对有机物氧化降解作用。硫酸亚铁的加入时间是关键点，堆肥开始四天并且堆肥温度超过45℃时加入效果最好。

总之，本发明综合改善园林垃圾物料的组分特性，微生物活性和堆料发酵环境，调节物料的pH，使堆肥微生物处于中性的适宜环境，提高园林垃圾的降解速度，促进微生物对有机物氧化降解作用，进一步缩短了堆肥周期，提升堆肥总氮量和有机质含量且成本低，解决了制约园林垃圾资源化利用技术的应用和产业发展的难题，同时还解决了餐厨垃圾的处理问题。

附图说明：

图1是本发明的应用工艺流程图。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：

工艺流程如图1所示，将园林垃圾直径大于15mm的枝干挑选去除，剩下的叶片和枝条粉碎粒径小于10mm，添加所述加速园林垃圾生物降解的辅料，该辅料包括餐厨垃圾的初级发酵物、园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料、生石灰和硫酸亚铁；四者质量比为100:5:10:1；所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料添加到餐厨垃圾初级发酵物中，形成复合料，存放于45℃保温容器中；所述园林垃圾与所述加速园林垃圾生物降解的辅料的质量比为2:1。所述餐厨垃圾的初级发酵物的制备方法如下：将含水率为60-80％新鲜餐厨垃圾堆置于带有辅助加热装置的仓体中，全程辅助加热，温度为70℃，使餐厨垃圾高温快速发酵，间歇通风保持发酵环境空气氧含量在10-15％，发酵24小时后得到餐厨垃圾的初级发酵物并粉碎至粒径4-6mm。

所述加速园林垃圾生物降解的辅料以如下形式加入：将存放于45℃保温容器中由所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料添加到餐厨垃圾初级发酵物中形成的复合料混合均匀，加入到园林垃圾堆肥物料中，同时加入生石灰，控制园林垃圾的含水率为50％-60％：若园林垃圾原料含水率偏低(含水率≤50％)，生石灰以溶液的形式石灰水加入，若园林垃圾含水率＞50％时，添加生石灰固体，控制园林垃圾原料含水率为50-60％。混合均匀，启动发酵进程。当发酵四天并且堆料温度超过45℃后以喷淋的方式加入配置好的硫酸亚铁溶液，继续发酵直到进程结束。发酵过程中要进行翻堆、曝气、补水以控制发酵进程中的条件因子——温度、含氧量、含水率。同时发酵产生的废气要经过除臭处理排放，在发酵12-15天后，物料腐熟，进行筛分制成成品。

本发明添加辅料和不添加辅料的结果前后对比见表1：

表1

本发明添加辅料和不添加辅料堆肥产品前后对比见表2：

表2

由表1和表2可知，本发明的辅料能够综合改善园林垃圾物料的组分特性，微生物活性和堆料发酵环境，调节物料的pH，使堆肥微生物处于中性的适宜环境，为前期物料发酵的快速启动提供了条件，促进堆肥前期温度的快速升高，提高园林垃圾的降解速度，促进微生物对有机物氧化降解作用，可使堆肥周期缩短约12％，提升堆肥过程总氮含量和有机质含量。

Claims (4)

1.一种加速园林垃圾生物降解的辅料，其特征在于，该辅料包括餐厨垃圾的初级发酵物、园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料、生石灰和硫酸亚铁；四者质量比为100:(5-8):(5-10):1；所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料添加到餐厨垃圾初级发酵物中，形成复合料，存放于45℃保温容器中；所述餐厨垃圾的初级发酵物的制备方法如下：将含水率为60-80％新鲜餐厨垃圾堆置于带有辅助加热装置的仓体中，全程辅助加热，温度为70℃，使餐厨垃圾高温快速发酵，间歇通风保持发酵环境空气氧含量在10-15％，发酵24小时后得到餐厨垃圾的初级发酵物并粉碎至粒径为4-6mm。

2.权利要求1所述加速园林垃圾生物降解的辅料的应用，其特征在于，该应用包括以下步骤：将园林垃圾粉碎，添加权利要求1所述加速园林垃圾生物降解的辅料，所述园林垃圾与所述加速园林垃圾生物降解的辅料的质量比为2:1；所述加速园林垃圾生物降解的辅料以如下形式加入：将存放于45℃保温容器中由所述园林垃圾发酵过程中温度为50-60℃的堆体内部物料添加到餐厨垃圾初级发酵物中形成的复合料混合均匀，加入到园林垃圾堆肥物料中，加入生石灰，控制园林垃圾的含水率为50％-60％，混合均匀，启动发酵进程，当发酵四天并且堆料温度超过45℃时，加入硫酸亚铁溶液，继续发酵，发酵过程中要进行翻堆、曝气、补水、除臭，发酵完成后筛分制成成品。

3.根据权利要求2所述的加速园林垃圾生物降解的辅料的应用，其特征在于，根据园林垃圾原料的含水率状态，决定加入生石灰固体或生石灰的溶液石灰水，当园林垃圾含水率≤50％时，添加生石灰的溶液石灰水，当园林垃圾含水率＞50％时，添加生石灰固体，控制园林垃圾原料含水率为50-60％。

4.根据权利要求2所述的加速园林垃圾生物降解的辅料的应用，其特征在于，以喷淋的方式加入硫酸亚铁溶液。