一种园林废弃物快速发酵的方法

技术领域

本发明涉及园林废弃物处理技术领域。更具体地说，本发明涉及一种园林废弃物快速发酵的方法。

背景技术

每年园林修剪产生的树枝等园林垃圾存在体积大、数量多，难处理的特点，管理或养护单位需要自行联系私人或垃圾处理公司来运输并处理园林垃圾，导致整个行业的园林垃圾转运消纳费用过高。同时，这些园林废弃物最终未得到充分资源化利用，多数以焚烧、填埋等方式处理，对生态环境造成了直接或者间接的负面影响。

通过将园林废弃物生产成堆肥基质是解决园林废弃物消纳难题的方式方法之一。利用微生物发酵将园林废弃物生产成堆肥基质，循环利用到本地园林及林业行业中去，既解决了消纳难题，又可以降低行业每年采购泥炭土、土壤改良材料、有机覆盖物的成本，形成园林垃圾来自园林，最终又回到园林中去的良性循环，是解决园林废弃物消纳难题的未来趋势。在实际运用过程中，一般采用传统堆置方法，往往会产生废水、废气等污染物，容易造成环境污染，且发酵时间过长，处理效率低。

为解决上述问题，需要提供一种园林废弃物快速发酵的方法，在避免对环境产生污染的同时提高园林废弃物的发酵效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种园林废弃物快速发酵的方法，利用粉碎设备、发酵罐等机械设备对园林废弃物进行预处理，并通过加入发酵催化剂使园林废弃物在发酵罐内快速发酵生成有机肥料，对有机肥料进行高温堆置发酵使其腐熟，在减少污染物产生的同时提高了园林废弃物的发酵速度，实现了园林废弃物快速资源化利用的目的。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种园林废弃物快速发酵的方法，包括：

S1、收集园林废弃物并统一运输至处理区域；

S2、采用粉碎设备对园林废弃物进行粉碎；

S3、对粉碎后的园林废弃物进行筛分，并送入发酵罐内进行高温灭菌处理；

S4、向所述发酵罐中加入发酵催化剂并混合均匀，得到发酵混合物，所述发酵催化剂包括耐高温微生物菌剂、尿素、蘑菇渣；

S5、对所述发酵混合物进行搅拌、揉捻、破碎，使所述发酵混合物在所述发酵罐内发酵，得到有机肥料；

S6、将所述有机肥料在室外环境下进行堆置发酵直至达到完全腐熟的要求。

优选的是，所述园林废弃物快速发酵的方法，在S2中，所述粉碎设备包括刀片式粉碎机，其切片直径小于5mm。

优选的是，所述园林废弃物快速发酵的方法，在S4中，所述发酵混合物，按重量份数计，包括园林废弃物50～67份、蘑菇渣33～50份、尿素0.8～1.2份、耐高温微生物菌剂0.2份。

优选的是，所述园林废弃物快速发酵的方法，所述蘑菇渣为杏鲍菇蘑菇渣。

优选的是，所述园林废弃物快速发酵的方法，在S4中，所述耐高温微生物菌剂由耐高温微生物菌种制备得到，所述耐高温微生物菌种为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻芽孢杆菌、放线菌、沼泽红假单胞菌、酵母菌、里氏木霉、嗜热性侧孢霉中的多种的复合物。

优选的是，所述园林废弃物快速发酵的方法，在S4中，控制所述发酵混合物的PH值小于8.3，碳氮比为25～30：1，水分含量为50～60％。

优选的是，所述园林废弃物快速发酵的方法，在S6中，所述有机肥料在堆置发酵时根据堆肥时期及堆体温度进行翻堆：在升温时期，温度首次上升至65℃时翻堆一次，之后每3天翻堆一次，期间任意时刻当堆体温度超过65℃时即刻进行翻堆；在降温时期，当连续两天温度差不超过2℃时停止翻堆。

优选的是，所述园林废弃物快速发酵的方法，在S6中，每次翻堆时向堆体中加入常温微生物菌剂，所述堆体的水分含量控制在50～60％。

优选的是，所述园林废弃物快速发酵的方法，所述常温微生物菌剂由常温微生物菌种制备得到，所述常温微生物菌种为粪肠球菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、双岐菌、乳酸菌、光合细菌、醋酸菌、放线菌、酵母菌中的多种的复合物。

优选的是，所述园林废弃物快速发酵的方法，在S6中，所述有机肥料完全腐熟的条件为：堆体在初次升温至65℃后，连续保持50℃以上温度的天数大于等于15天。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明利用粉碎设备、发酵罐等机械设备对园林废弃物进行粉碎、灭菌等预处理，并通过加入蘑菇渣、耐高温微生物菌剂、尿素等作为催化剂，使有机废弃物中的纤维素、蛋白质、糖类与脂肪等高分子有机物经过一系列反应，在罐内腐熟转化为有机肥料，然后通过堆置发酵升温，加速了园林废弃物的腐熟速度，在减少环境污染的同时提高了园林废弃物的处理效率；

2、本发明在园林废弃物的发酵中加入了蘑菇渣做为原料，提高了园林废弃物在堆置发酵中的升温速度，且延长了堆置发酵中高温期的持续时间，使发酵更为充分快速，同时，含有蘑菇渣的园林废弃物的营养含量更高，在后续将腐熟后的有机肥料作为堆肥基质进行循环利用时，能够使栽培中的植物长势更好；

3、本发明使用两种不同菌剂，根据对应的耐温特性在发酵的不同阶段加入发酵流程，能够分级促进发酵进程，在进一步提高发酵速率的同时使发酵更加充分。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明一个实施例的一种园林废弃物快速发酵方法的流程示意图；

图2为上述实施例中所述有机肥料的生产流程示意图；

图3为实验例1中各实施例的堆体温度曲线；

图4为实验例1中实施例2、对比例3、对比例4的堆体温度曲线；

图5为实验例1中实施例1、实施例2、实施例3的堆体温度曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-5所示，本发明提供一种园林废弃物快速发酵的方法，将罐内搅拌发酵与堆置发酵的方法结合，依次对园林废弃物进行高温发酵，其中罐内发酵温度保持在高温55℃，堆置发酵的升温期也保持在高温60-65℃进行发酵，并根据温度阶段分别在罐内发酵与堆置发酵时加入耐高温微生物菌剂和常温微生物菌剂以加速发酵过程，从而，通过短时间的罐内发酵处理，使生产得到的有机肥料在堆置发酵中能够更快的升温并腐熟，有效提高了整体发酵速度。该工艺以高温发酵为主，主要目的是促进高温发酵菌种的生长，促进园林废弃物发酵速率，并用高温杀死园林废弃物中的病原菌、虫卵和杂草种子，实现园林废弃物的资源化利用，并减少环境污染。

实施例1：

一种发酵混合物，按重量份数计，包括园林废弃物50份、蘑菇渣50份、尿素1.2份、耐高温微生物菌剂0.2份。

其中，蘑菇渣为杏鲍菇蘑菇渣，耐高温微生物菌剂为枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌在处理后的粉末状混合物。

采用下面的方法对所述发酵混合物进行发酵处理：

S1、收集固体园林废弃物并统一运输至处理区域；

S2、采用刀片式粉碎机将对应重量份数的园林废弃物依次进行粗粉碎和细粉碎；

S3、对粉碎后的园林废弃物进行筛分，控制园林废弃物的粒径在5mm以下，将筛分后的园林废弃物加入发酵罐中，并进行高温灭菌处理；

S4、向发酵罐内加入对应重量份数蘑菇渣和耐高温微生物菌剂，加入尿素调节混合物的碳氮比至25～30:1，并加入一定量的FeSO

S5、使用发酵罐对所述发酵混合物全过程自动搅拌、揉捻、破碎，加速微生物着床、繁殖，同时加入适量的氧气，发酵罐内发通过鼓风系统升温至55℃，发酵一天后得到有机肥料；

S6、将所述有机肥料在室外环境下进行堆置发酵直至完全腐熟，具体的堆置发酵方法包括：

S61、堆置规格：将罐内搅拌发酵得到的有机肥料堆成长梯形，堆顶约1米，堆底宽2米，堆长据场地而定。

S62、发酵阶段：根据不同堆肥时期及堆体温度及时翻堆，首次升温时期，温度首次上升至65℃时翻堆一次，之后每3天翻堆一次，期间任意时刻当堆体温度超过65℃时应及时翻堆；在降温时期，当连续两天堆体的温度差不超过2℃时停止翻堆。

其中，翻堆过程中要注意做到调、匀、碎：将垛中上层的部分调到下层，下层部分到上层，每次翻堆时还需向其中补入常温微生物菌剂，使堆体的水分含量控制在50～60％；将有机肥料中混合不够均匀的部分进一步混匀，并使堆置发酵中形成的块状物进行破碎。所述常温微生物菌剂提前制备，制备方法为：向准备好的10g常温复合微生物菌种中加入1kg红糖、19kg水后密封发酵3-5天，至菌种活化成功；然后将得到的发酵物加入水中稀释1000倍，即为常温微生物菌剂，每次翻堆时适量加入，使堆体的水分含量保持在50～60％，同时常温微生物菌种能够有效促进有机肥料的进一步堆熟发酵，提高发酵速度并使发酵更加完全。另外，在实际堆置发酵中，根据堆体的温度变化情况判断有机肥料是否完全腐熟：在升温期，堆体初次升温至65℃后，能够连续保持55℃以上的温度15天即可视为发酵完成，在发酵完成后可对堆体进行快速降温(1～2天)，降温完成后即得到腐熟后的有机肥料。

本实施例中，常温微生物菌种选用双岐菌和乳酸菌在处理后的粉末状混合物。发酵罐选用箱式拌合加热机，购置于湖南宜达欧农业科技有限公司，型号为11JF-4，箱式拌合加热机包括箱体、搅拌单元、电机和操控台，箱体即为发酵罐体，采用不锈钢材料制作，工作时，两个液压马达驱动双搅拌主轴对箱体内的物料进行搅拌，同时通过热风(鼓风系统)加热箱体内物料，箱体内设有温度传感器，控制系统采用PLC控制，操控台包括彩色触摸屏人机操作界面，作业员可通过操控台控制箱体内温度升温，从而实现高温环境下的罐内搅拌发酵。在罐内搅拌发酵过程中，发酵初期将箱体内温度升温至55℃为发酵提供适宜的环境并对罐内物料进行高温灭菌，然后使罐内的发酵混合物自然发酵，不用另外控制温度。粉碎设备选用粗细一体粉碎机，购置于湖南宜达欧农业科技有限公司，型号为FS-800，粗细一体粉碎机为刀片式粉碎机，能够通过切刀或锤片对直径小于150mm的物料进行切割和破碎，粗粉碎和细粉碎功能均集成在设备内，固体园林废弃物进入设备内部后先经过粗粉碎模块进行粉碎，在设备内部进行周转后进入细粉碎模块，最终切割出(输出)的切片直径小于5mm。

实施例2：

一种发酵混合物，按重量份数计，包括园林废弃物67份、蘑菇渣33份、尿素1.2份、耐高温微生物菌剂0.2份。

其中，蘑菇渣为杏鲍菇蘑菇渣，耐高温微生物菌剂为枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌在处理后的粉末状混合物。

采用实施例1中的方法对所述发酵混合物进行发酵处理，并得到有机肥料。

实施例3：

一种发酵混合物，按重量份数计，包括园林废弃物67份、蘑菇渣33份、尿素1.2份、耐高温微生物菌剂0.2份、复合肥0.5份。

其中，蘑菇渣为杏鲍菇蘑菇渣，耐高温微生物菌剂为枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌在处理后的粉末状混合物，复合肥为农用硝酸铵钙全水溶复合肥(15245-12-2)。

对比例1：

一种发酵混合物，按重量份数计，包括园林废弃物100份、尿素1.2份、耐高温微生物菌剂0.2份。

其中，耐高温微生物菌剂为枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌在处理后的粉末状混合物。

采用实施例1中的方法对所述发酵混合物进行发酵处理，并得到有机肥料。

对比例2：

一种发酵混合物，按重量份数计，包括园林废弃物100份、尿素1.2份、耐高温微生物菌剂0.2份、酸析木质素0.04份。

其中，耐高温微生物菌剂为枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌在处理后的粉末状混合物。

采用实施例1中的方法对所述发酵混合物进行发酵处理，并得到有机肥料。

对比例3：

一种发酵混合物，按重量份数计，包括园林废弃物67份、草炭33份、尿素1.2份、耐高温微生物菌剂0.2份。

其中，耐高温微生物菌剂为枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌在处理后的粉末状混合物。

采用实施例1中的方法对所述发酵混合物进行发酵处理，并得到有机肥料。

对比例4：

一种发酵混合物，按重量份数计，包括园林废弃物67份、蘑菇渣33份、尿素1.2份、耐高温微生物菌剂0.2份。

其中，蘑菇渣为香菇蘑菇渣，耐高温微生物菌剂为枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌在处理后的粉末状混合物。

采用实施例1中的方法对所述发酵混合物进行发酵处理，并得到有机肥料。

实验例一：

经多次有机肥料指标测定和容器苗实验证实，发酵物在持续一定时间的高温和微生物菌催化作用下能够充分腐熟并达到堆肥基质所需的营养价值要求，因此设定符合：堆体在初次升温至65℃后，连续保持50℃以上温度的天数大于等于15天要求的实例已达成了有机肥料腐熟的效果，即可提前结束堆置发酵期；无法满足该要求的实例需在堆置发酵45天后结束发酵。

分别记录实施例1～3、对比例1～4的堆置发酵过程中45天内的堆体温度随时间变化的情况，如表1所示。由于不同实例中发酵混合物中组分的含量不同，发酵时间存在较大差异，部分实例中的发酵会提前结束(满足堆体在初次升温至65℃后，连续保持50℃以上温度的天数大于等于15天的要求)，发酵结束后不再记录相应实例中的堆体温度变化；不满足腐熟温度要求的实例需发酵45天后视为发酵完成。

表1堆体温度变化情况(℃)

其中，当实施例中堆体升温至全过程的最高温度值(接近65℃)但并未达到65℃时，可近似认为当前温度已达到65℃，并从下一天开始计算高温期持续时间。另外，对不足50℃的温度数据采用四舍五入的方法取整，取整后大于等于50℃的温度数据视为符合高温期(50℃以上)要求。

根据上述数据计算实施例1～3、对比例1～4的发酵时间，如表2所示。

表2堆置发酵持续时间(天)

由上述实验数据可知：

1、采用发酵催化剂(蘑菇渣、尿素、微生物菌种)的实施例1～3、对比例4与不加入蘑菇渣的对比例1～3相比，在采用相同方法进行发酵时，堆置发酵的时长明显高于对比例1～3的发酵时长。具体的，实施例1～3、对比例4的升温期(初次升温至65℃的时长)短，且能够长期维持在高温范围(55～65℃)内，有效缩短了堆置发酵的腐熟时间，相比于常规45天的堆置发酵时长，能够提前结束堆置发酵，提高整体发酵效率。

2、对比实施例2与对比例4的堆体温度曲线，在各组分质量比相同的条件下，将杏鲍菇蘑菇渣替换为香菇蘑菇渣，对比例4在堆置发酵时的升温速率低于实施例2，且在相同时间下的堆体温度低于实施例2，可以得出，香菇蘑菇渣对发酵的催化效果不如杏鲍菇蘑菇渣。其中，杏鲍菇蘑菇渣中含有的菌丝本身分解纤维素和木质素的能力较强，能够在发酵全过程中促进园林废弃物的分解与发酵；另外，杏鲍菇蘑菇渣中还含有大量的寡糖，能够在促进多种微生物菌的生长同时抑制有害菌的繁殖，特别是在堆置发酵翻堆过程中还加入了常温微生物菌剂，其中的双岐菌和乳酸菌与寡糖存在较好的协同作用，寡糖能够明显促进双岐菌与乳酸菌的生长，在堆置发酵中，进一步提高了常温微生物菌剂的活性，使其促进园林废弃物发酵的效果得到提升。

3、对比实施例2与对比例3的升温曲线，在各组分比例相同的条件下，将蘑菇渣替换为草炭，使发酵混合物中的有机质含量、碳氮比相同，但通过升温曲线可知，对比例3的升温速率明显低于实施例2，且在升温至65℃后将堆体维持在高温区间的效果明显不如实施例2，发酵结束(有机肥料腐熟)的时间也明显晚于实施例2。由此可知，使用与蘑菇渣营养含量相近的材料也无法达到与蘑菇渣相同的发酵催化效果。

4、对比实施例1与实施例2～3的数据可知，在园林废弃物与蘑菇渣的质量比为2:1，发酵效率最高且发酵效果最好。

5、采用上述方法对园林废弃物进行快速发酵，罐内发酵的时间为一天，堆置发酵时，堆体一般在3天内可快速升温至65℃，且能够长期维持在55～65℃的高温区间内(15天后结束发酵)，在快速对堆体进行降温(1～2天)后即完成对园林废弃物的全过程发酵，全过程可控制在20天左右，与使用常规的园林废弃物发酵方法(堆置发酵)相比，有效提高了发酵速度和发酵效率。

实验例二：

在实际应用过程中，堆置发酵完成后，还需要对腐熟后的有机肥料进行检测，检测要求为有机肥料中有机质含量为大于45％，N、P、K总含量大于2.5％，符合此范围要求的有机肥料即为合格的成品，可作为堆肥基质应用于植物、作物的生长过程中。

将多个实施例按照各自的堆置发酵总时长分为前、中、后期(三个阶段)，分别测量在不同的发酵阶段实施例1～3、对比例1～4的有机肥料中有机质、氮、磷、钾的含量，测量结果如表3～6所示。

表3有机质含量(％)

表4全氮含量(％)

表5全磷含量(％)

表6全钾含量(％)

由上述试验数据可知，由于在发酵混合物中加入了蘑菇渣，实施例1～3、对比例4在发酵后期的营养价值(有机质含量、氮磷钾等元素含量)明显高于未加入蘑菇渣的对比例1～2，而对比例3中加入了与蘑菇渣所含有机质与元素相似的草炭，能够从一定程度上起到相近的效果，补充最终产物中营养成分的含量。因此，在发酵混合物总量固定的条件下，加入一定比例的蘑菇渣能够明显提高有机肥料在腐熟后的有机质含量，在作为堆肥基质使用时能够更好的促进植物生长，使园林废弃物在发酵后可直接作为产品进行肥料生产，实现了园林废弃物的快速资源化利用。

另外，对比实施例1与实施例2的数据可知，园林废弃物与蘑菇渣的质量配比也会影响园林废弃物理化性质。当园林废弃物与蘑菇渣的质量比在2:1时，园林废弃物的发酵效率较高，且理化性质较佳(有机质、氮磷钾含量较高)。对应的，在有机肥料生产过程中，在有机肥料腐熟后，针对发酵混合物中物料存在不同配比的情况进行了栽培试验。根据栽培试验的结果可多次对发酵混合物中物料的配比进行调整，直至达到符合要求的栽培效果。由试验可知，当园林废弃物与蘑菇渣的质量比在2:1时，有机肥料的腐熟效果最好(即植物长势更好)。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。