基于餐厨垃圾制备缓释型养殖土的方法

技术领域

本发明涉及养殖土制备技术领域，具体涉及基于餐厨垃圾制备缓释型养殖土的方法。

背景技术

餐厨垃圾是指居民家庭、餐饮行业以及企事业单位食堂在食物加工和用餐过程中产生的废料和残余，具有含水率高、营养物质丰富、可生物降解率高等特点。目前，我国餐厨垃圾的处理方式主要以喂养家畜为主，剩余部分大多与城市生活垃圾混合后进行填埋、焚烧或堆肥处理，引发了严重的环境污染及环境安全问题，对城市卫生环境及居民的日常生活产生了十分恶劣的影响。而且随着人民生活水平的不断提高，餐厨垃圾每年的产量不断增加，加剧餐厨垃圾的处理难度。

餐厨垃圾成分相对不稳定，受到地域差异、民风民俗、饮食习惯等方面影响较大，但整体上具有一定相似性，除了米面油、蔬果、肉类、海鲜类外壳及骨头等食物组分外，常常混有一次性餐具、纸巾、塑料等杂物。我国餐厨垃圾在整体上具有以下特征：含水率较高，一般可高达70％-85％。过高的含水率使得餐厨垃圾的热值较低，不利于进行焚烧处理；此外，高含水率也在一定程度上给餐厨垃圾收集运输以及进一步处理造成了很大不便；pH一般介于4.0-6.8之间，呈酸性；有机质所占比例较高，一般可达到干物质含量的95％-98％左右，其中淀粉和蛋白质在有机组分中所占比例高达60％左右，油脂含量占到干物质的15％-30％，纤维素含量则较少；C/N比一般在15-40之间，N、P、K等元素含量较高，具有较大的回收利用价值，但餐厨垃圾含盐量一般可高达1.5％-5％(以氯离子计)，所以宜用生化处理方法处理餐厨垃圾，而不能直接使用填埋法处理。

作为荞麦的主要副产品，荞麦壳约占荞麦总重的三分之一，除部分制成荞麦枕头外，剩余的荞麦壳大多进行基肥或焚烧处理，合理利用率极低。甜荞的三棱形外壳坚而不硬，壳与壳之间由于特殊的三棱形结构可自然形成完美透气通道，具有良好的弹性和透气性此外，荞麦壳成分多为纤维素、木质素等物质，为养殖土提供营养成分。

将餐厨垃圾制备成为养殖土不仅可以回收利用餐厨垃圾中营养物质，而且餐厨垃圾中重金属浸出含量均明显低于《水溶肥料汞、砷、镉、铅、铬的限量及其含量测定》(ny1110-2006)的相关限值，可以有效避免养殖土中重金属超标的问题，利用餐厨垃圾和缓释组分制备得到缓释养殖土，提高养殖土的利用率，肥效比一般养殖土肥效长，淋溶挥发损失减少，达到节约成本的目的。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了基于餐厨垃圾制备缓释型养殖土的方法，通过餐厨垃圾、复合微生物菌剂、荞麦壳、尿素、硫酸钾、过磷酸钙、改性膨润土、磷矿粉、珍珠岩等制造缓释型养殖土，缓释型养殖土具有肥效长、气味小、回收利用餐厨垃圾、减小生活垃圾的污染等优点。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于餐厨垃圾制备的缓释型养殖土，缓释型养殖土包括如下重量份的原料：餐厨垃圾30-45份、复合微生物菌剂0.5-1份、荞麦壳50-100份、尿素3-10份、硫酸钾3-10份、过磷酸钙3-10份、改性膨润土80-120份、磷矿粉10-20份、珍珠岩15-30份。

进一步地，缓释型养殖土的制备方法：

(1)将新鲜的餐厨垃圾破碎、灭菌，添加到堆肥反应器中，堆肥反应器中设置有搅拌装置和通风装置；

(2)将复合微生物菌剂和荞麦壳混合均匀，并接种到餐厨垃圾中，在30-40℃、湿度70％-80％下，降解处理10天，得到堆肥料；

(3)将改性膨润土、磷矿粉、尿素、硫酸钾、过磷酸钙、珍珠岩球磨混合，得到混合物；

(4)将步骤(3)中得到的混合物与步骤(2)得到的堆肥料混合均匀，在40-50℃、湿度70％-80％下，堆肥20天，得到降解产物；

(5)将步骤(4)中得到的降解产物从堆肥反应器中取出，自然风干1-2天，得到养殖土；

(6)将养殖土投入造粒机中以水作为粘合剂造粒，然后再在70℃-80℃下低温烘干，得到缓释型养殖土。

进一步地，上述缓释型养殖土的制备方法步骤(2)中堆肥反应器在堆肥过程中每隔4-4.5小时通风30-60分钟。

进一步地，上述缓释型养殖土的制备方法步骤(6)中缓释型养殖土的颗粒直径控制在2-5mm。

进一步地，复合微生物菌剂的总活菌浓度为(2-3)×10

进一步地，改性膨润土的制备方法：

(1)称取膨润土、Na

(2)将步骤(1)中得到的糊状物干燥粉碎过筛，得粉状膨润土；

(3)向底部设置有超声清洗仪的容器中加入聚乙烯基吡咯烷酮和水，超声振荡45-60分钟至完全溶解后，加入步骤(1)中得到的粉状膨润土，充分混合均匀；

(4)启动超声清洗仪，超声分散一段时间后，得到混合料；

(5)将步骤(4)中得到的混合料放入烘箱中在50-60℃下烘干，烘干后研磨过230-270目筛，得到改性膨润土。

进一步地，上述改性膨润土的制备方法步骤(1)中膨润土、Na

进一步地，上述改性膨润土的制备方法步骤(2)糊状物在100-120℃下，干燥粉碎后过230-270目筛。

进一步地，上述改性膨润土的制备方法步骤(4)中聚乙烯基吡咯烷酮、水和粉状膨润土的质量比是1:(5-9):1。

进一步地，上述改性膨润土的制备方法步骤(4)中超声功率100-200W，超声温度40-45℃条件下，超声分散50-70min。

(三)有益效果

本发明的目的在于克服现有技术中的上述问题，提供基于餐厨垃圾制备缓释型养殖土的方法。

本发明提供了基于餐厨垃圾制备缓释型养殖土的方法，通过餐厨垃圾、复合微生物菌剂、荞麦壳、尿素、硫酸钾、过磷酸钙、改性膨润土、磷矿粉、珍珠岩等制造缓释型养殖土。

本发明使用复合微生物菌剂对餐厨垃圾进行生物降解，能够及时、快速、高效地将餐厨垃圾降解成有机肥，嗜热芽孢杆菌、解脂假丝酵母、米曲霉、地衣芽孢杆菌、绿色木霉分别对餐厨垃圾中的淀粉、蛋白质、油脂以及纤维素等营养物质进行降解，褐球固氮菌将具有固氮作用，调节养殖土的微生态平衡，抑制和杀死有害菌等作用，减少城市生活垃圾的处理量和成本，使餐厨垃圾无害化、减量化和资源化处理。

将荞麦壳与复合微生物菌剂混合，壳与壳之间由于特殊的三棱形结构可自然形成完美透气通道，具有良好的弹性和透气性此外，荞麦壳成分多为纤维素、木质素等物质，为养殖土提供营养成分。

聚乙烯基吡咯烷酮对膨润土进行改性，增大了膨润土层间的距离，提高了膨润土的分散性能，改性膨润土作为缓释材料与发酵后的餐厨垃圾混合制粒，制备出缓释型养殖土具有缓释性能好的优点。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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：

一种基于餐厨垃圾制备的缓释型养殖土，缓释型养殖土包括如下重量份的原料：餐厨垃圾30份、复合微生物菌剂0.5份、荞麦壳50份、尿素3份、硫酸钾3份、过磷酸钙3份、改性膨润土80份、磷矿粉10份、珍珠岩15份。

复合微生物菌剂的总活菌浓度为2×10

缓释型养殖土的制备方法：

(1)将新鲜的餐厨垃圾破碎、灭菌，添加到堆肥反应器中，堆肥反应器中设置有搅拌装置和通风装置；

(2)将复合微生物菌剂和荞麦壳混合均匀，并接种到餐厨垃圾中，在30℃、湿度70％下，降解处理10天，堆肥反应器在堆肥过程中每隔4-小时，通风30分钟，得到堆肥料；

(3)将改性膨润土、磷矿粉、尿素、硫酸钾、过磷酸钙、珍珠岩球磨混合，得到混合物；

(4)将步骤(3)中得到的混合物与步骤(2)得到的堆肥料混合均匀，在40℃、湿度70％下，堆肥20天，得到降解产物；

(5)将步骤(4)中得到的降解产物从堆肥反应器中取出，自然风干1天，得到养殖土；

(6)将养殖土投入造粒机中以水作为粘合剂造粒，颗粒直径控制在2mm，然后再在70℃下低温烘干，得到缓释型养殖土。

改性膨润土的制备方法：

(1)称取膨润土、Na

(2)将步骤(1)中得到的糊状物在100℃下，干燥粉碎，后过270目筛干燥粉碎过筛，得粉状膨润土；

(3)向底部设置有超声清洗仪的容器中加入聚乙烯基吡咯烷酮和水，聚乙烯基吡咯烷酮、水和粉状膨润土的质量比是1:5:1，超声振荡45分钟至完全溶解后，加入步骤(1)中得到的粉状膨润土，充分混合均匀；

(4)启动超声清洗仪，超声功率100W，超声温度40℃条件下，超声分散70min得到混合料；

(5)将步骤(4)中得到的混合料放入烘箱中在60℃下烘干，烘干后研磨过270目筛，得到改性膨润土。

实施例2：

一种基于餐厨垃圾制备的缓释型养殖土，缓释型养殖土包括如下重量份的原料：餐厨垃圾45份、复合微生物菌剂1份、荞麦壳100份、尿素10份、硫酸钾10份、过磷酸钙10份、改性膨润土120份、磷矿粉20份、珍珠岩30份。

复合微生物菌剂的总活菌浓度为3×10

缓释型养殖土的制备方法：

(1)将新鲜的餐厨垃圾破碎、灭菌，添加到堆肥反应器中，堆肥反应器中设置有搅拌装置和通风装置；

(2)将复合微生物菌剂和荞麦壳混合均匀，并接种到餐厨垃圾中，在40℃、湿度80％下，降解处理10天，堆肥反应器在堆肥过程中每隔4.5小时，通风60分钟，得到堆肥料；

(3)将改性膨润土、磷矿粉、尿素、硫酸钾、过磷酸钙、珍珠岩球磨混合，得到混合物；

(4)将步骤(3)中得到的混合物与步骤(2)得到的堆肥料混合均匀，在50℃、湿度80％下，堆肥20天，得到降解产物；

(5)将步骤(4)中得到的降解产物从堆肥反应器中取出，自然风干2天，得到养殖土；

(6)将养殖土投入造粒机中以水作为粘合剂造粒，颗粒直径控制在5mm，然后再在80℃下低温烘干，得到缓释型养殖土。

改性膨润土的制作方法与实施例1中改性膨润土制备方法一致。

实施例3：

一种基于餐厨垃圾制备的缓释型养殖土，缓释型养殖土包括如下重量份的原料：餐厨垃圾30份、复合微生物菌剂1份、荞麦壳50份、尿素10份、硫酸钾3份、过磷酸钙10份、改性膨润土80份、磷矿粉20份、珍珠岩15份。

复合微生物菌剂的总活菌浓度为3×10

缓释型养殖土的制备方法：

(1)将新鲜的餐厨垃圾破碎、灭菌，添加到堆肥反应器中，堆肥反应器中设置有搅拌装置和通风装置；

(2)将复合微生物菌剂和荞麦壳混合均匀，并接种到餐厨垃圾中，在40℃、湿度70％下，降解处理10天，堆肥反应器在堆肥过程中每隔4.5小时，通风30分钟，得到堆肥料；

(3)将改性膨润土、磷矿粉、尿素、硫酸钾、过磷酸钙、珍珠岩球磨混合，得到混合物；

(4)将步骤(3)中得到的混合物与步骤(2)得到的堆肥料混合均匀，在50℃、湿度70％下，堆肥20天，得到降解产物；

(5)将步骤(4)中得到的降解产物从堆肥反应器中取出，自然风干2天，得到养殖土；

(6)将养殖土投入造粒机中以水作为粘合剂造粒，颗粒直径控制在2mm，然后再在80℃下低温烘干，得到缓释型养殖土。

改性膨润土的制作方法与实施例1中改性膨润土制备方法一致。

实施例4：

一种基于餐厨垃圾制备的缓释型养殖土，缓释型养殖土包括如下重量份的原料：餐厨垃圾45份、复合微生物菌剂0.5份、荞麦壳100份、尿素3份、硫酸钾10份、过磷酸钙3份、改性膨润土120份、磷矿粉10份、珍珠岩30份。

复合微生物菌剂的总活菌浓度为2×10

缓释型养殖土的制备方法：

(1)将新鲜的餐厨垃圾破碎、灭菌，添加到堆肥反应器中，堆肥反应器中设置有搅拌装置和通风装置；

(2)将复合微生物菌剂和荞麦壳混合均匀，并接种到餐厨垃圾中，在30℃、湿度80％下，降解处理10天，堆肥反应器在堆肥过程中每隔4小时，通风60分钟，得到堆肥料；

(3)将改性膨润土、磷矿粉、尿素、硫酸钾、过磷酸钙、珍珠岩球磨混合，得到混合物；

(4)将步骤(3)中得到的混合物与步骤(2)得到的堆肥料混合均匀，在40℃、湿度80％下，堆肥20天，得到降解产物；

(5)将步骤(4)中得到的降解产物从堆肥反应器中取出，自然风干1天，得到养殖土；

(6)将养殖土投入造粒机中以水作为粘合剂造粒，颗粒直径控制在5mm，然后再在70℃下低温烘干，得到缓释型养殖土。

改性膨润土的制作方法与实施例1中改性膨润土制备方法一致。

实施例5：

一种基于餐厨垃圾制备的缓释型养殖土，缓释型养殖土包括如下重量份的原料：餐厨垃圾40份、复合微生物菌剂0.8份、荞麦壳80份、尿素5份、硫酸钾5份、过磷酸钙5份、改性膨润土100份、磷矿粉15份、珍珠岩25份。

复合微生物菌剂的总活菌浓度为2.5×10

缓释型养殖土的制备方法：

(1)将新鲜的餐厨垃圾破碎、灭菌，添加到堆肥反应器中，堆肥反应器中设置有搅拌装置和通风装置；

(2)将复合微生物菌剂和荞麦壳混合均匀，并接种到餐厨垃圾中，在30-40℃、湿度70％-80％下，降解处理10天，堆肥反应器在堆肥过程中每隔4-4.5小时，通风30-60分钟，得到堆肥料；

(3)将改性膨润土、磷矿粉、尿素、硫酸钾、过磷酸钙、珍珠岩球磨混合，得到混合物；

(4)将步骤(3)中得到的混合物与步骤(2)得到的堆肥料混合均匀，在40-50℃、湿度70％-80％下，堆肥20天，得到降解产物；

(5)将步骤(4)中得到的降解产物从堆肥反应器中取出，自然风干1-2天，得到养殖土；

(6)将养殖土投入造粒机中以水作为粘合剂造粒，颗粒直径控制在2-5mm，然后再在70℃-80℃下低温烘干，得到缓释型养殖土。

改性膨润土的制作方法与实施例1中改性膨润土制备方法一致。

对比例1：

本对比例与实施例5对比，未添加改性膨润土，其他含量和制备步骤与实施例5一致。

按照实施例1-5、对比文件1的组分和方法分别制作出养殖土。对餐厨垃圾的处理，主要是对餐厨垃圾中的糖类、脂肪、蛋白质等大分子物质的处理。而且这些大分子物质的含量，直接影响到餐厨垃圾处理的最终结果。因此，对餐厨垃圾中糖类、脂肪、蛋白质、缓释性能进行了检测，并对经过有氧发酵后的餐厨垃圾中的水分、糖类、脂肪、蛋白质、缓释性能进行了检测。

(1)总糖的检测

采用直接滴定法来检测总糖含量，总糖含量以转化糖计。

①样品处理

含多量淀粉的食品：称取10～20g样品，置于250mL容量瓶中，加入200mL水在45℃水浴中加热1h，并时时振摇，冷却后加水至刻度，混匀，静置。吸取200mL上清液于另一250mL容量瓶中，加入5mL乙酸锌溶液及5mL10.6％亚铁氢化钾溶液，加水至刻度，混匀，静置30min，用干燥滤纸过滤，除去初滤液，滤液备用。

②总糖测定

a、吸取2份50mL样品处理液于100mL容量瓶中，1份加5mL6mol/L盐酸，在68～70℃水浴中加热15min，冷却后加2滴甲基红指示剂，用20％氢氧化钠溶液中和至中性，加水至刻度，混匀。另一份直接加水稀释至100mL。

b、样品溶液测定：吸取5.0mL碱性酒石酸铜甲液，及5.0mL乙液，置于150mL锥形瓶中，加水10mL，加入玻璃珠2粒，从滴定管中加入比预测体积少1mL的样品溶液，控制在2min内加热至沸，以每2秒1滴的速度滴定，直至溶液颜色刚好褪去为终点，记录样品消耗体积。同法平行操作3份，得平均消耗体积。

③结果计算：

式中：

m

m

M-产品总重量，g；

Y-荞麦壳总重量，g；

V

V

(2)脂肪的检测

采用酸水解法来检测餐厨垃圾中的脂肪含量。

①精密称取约2.0g样品，置于50mL大试管内，加8mL水，混匀后再加10mL盐酸。

②将试管放入70～80℃水浴中，每隔5～10min以玻璃棒搅拌一次，至样品消化完全为止，约40～50min。

③取出试管，加入10mL乙醇，混合。冷却后将混合物移于100mL具塞量筒中，以25mL乙醚分次洗试管，倒入量筒中。待乙醚全部倒入量筒后，加塞振摇1min，小心开塞，放出气体，再塞好，静置12min，小心开塞，并用石油醚-乙醚等量混合液冲洗塞及筒口附着的脂肪。静置10～20min，待上部液体清晰，吸出上清液于已恒量的锥形瓶内，再加5mL乙醚于具塞量筒内，振摇，静置后，仍将上层乙醚吸出，放入原锥形瓶内。将锥形瓶置水浴上蒸干，置95～105℃烘箱中干燥2h，取出放干燥器内冷却0.5h后称量。

④结果计算：

式中：

m

m

m

M-产品总重量，g；

Y-荞麦壳总重量，g。

(3)蛋白质的检测

采用凯氏定氮法来检测餐厨垃圾中的蛋白质含量。

①精密称取0.2～2.0g固体样品或2～5g半固体样品或吸取10～20mL液体样品(约相当氮30～40mg)，移入干燥的100mL或500mL定氮瓶中，加入0.2g硫酸铜，3g硫酸钾及20mL硫酸，小心加热，待内容物全部炭化，泡沫完全停止后，加强火力，并保持瓶内液体微沸，至液体呈蓝绿色澄清透明后。取下放冷，移入100mL容量瓶中，再加水至刻度，混匀备用。取与处理样品相同量的硫酸铜、硫酸钾、硫酸按同一方法做试剂空白试验。

②装好定氮装置，于水蒸气发生瓶内装水至约2/3处，加甲基红指示液数滴及数毫升硫酸，以保持水呈酸性，加入数粒玻璃珠以防暴沸，用调压器控制，加热煮沸水蒸气发生瓶内的水。

③向接收瓶内加入10mL 2％硼酸溶液及混合指示液1滴，并使冷凝管的下端插入液面下，吸取10.0mL样品消化稀释液由小玻璃杯流入反应室，反应结束后，取下接收瓶，以0.05N盐酸标准溶液滴定至蓝紫色为终点。同时吸取10.0mL试剂空白消化液按以上操作再进行一次。

④结果计算：

式中：

V

V

N-硫酸或盐酸标准溶液的当量浓度；

m

M-产品总重量，g；

Y-荞麦壳总重量，g。

0.014-1N硫酸或盐酸标准溶液1mL相当于氮克数；

m-样品的质量，g；

F-氮换算为蛋白质的系数6.25。

(4)缓释性能

依照GB/T23348-2009检测物质缓释性能。

其结果如表1所示。

表1：

表2：

由表1可看出，餐厨垃圾经过复合微生物菌剂堆肥处理后，餐厨垃圾中的总糖含量降低71.40％，脂肪含量降低45.88％，蛋白质含量降低49.83％，复合微生物菌剂对餐厨垃圾中的有机物降解速率快。

由表2可看出，制备过程中添加改性膨润土，可以有效增加养殖土的缓释性能，具有缓释性能好、气味小、有机营养物质丰富等优点。本发明回收利用餐厨垃圾大大减少城市生活垃圾处理难度，制备出的缓释型养殖土能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。