一种除油微生物制剂强化餐厨垃圾好氧发酵的方法与流程

1.本发明涉及一种除油微生物制剂强化餐厨垃圾好氧发酵的方法，属于餐厨垃圾回收领域。


背景技术：

2.由于我国国民经济的快速发展及人们对美好生活的需求，餐饮业规模不断扩大，与此同时，餐厨垃圾的产生量也以每年10％的速度持续增长。餐厨垃圾含有高浓度的有机质、油脂和盐，且含水率较高，若不及时处理，易腐败酸化，滋生蚊蝇，污染周边环境。
3.目前，餐厨垃圾的处理处置以生物方法为主，主要包括厌氧消化和好氧堆肥两种。与好氧堆肥技术相比，餐厨垃圾厌氧消化的周期较长、启动较慢、卫生环境条件较差，且产生大量温室气体，因此近年来餐厨垃圾的好氧堆肥技术引起了人们的广泛关注。好氧堆肥过程不仅可消除餐厨垃圾带来的环境污染，所得堆肥产物还可用作土壤有机肥，实现餐厨垃圾的无害化、资源化和减量化。
4.餐厨垃圾传统堆肥时间长，大量氨气产生，氮素损失大，堆肥产品质量不高。氨氮转化成氨气挥发需要高温碱性条件，在污泥或畜禽粪便堆肥时，为减少氨气排放，通过添加酸性化学物质，可以降低堆体ph，减少氨气挥发约15～50％，从而减少氮流失，但会提高堆肥的电导率，难以达到堆肥标准。另外，由于餐厨垃圾本身呈酸性，若在堆肥初始阶段直接添加酸性物质，将会增大对微生物的抑制作用，延长堆肥时间，甚至可能会导致堆肥失败。此外，在餐厨垃圾堆肥过程中，由于餐厨垃圾呈酸性，微生物活性受到抑制，堆肥进程缓慢，甚至出现失败，从而使得堆肥周期长，不利于厨余垃圾的处理。


技术实现要素：

5.基于上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种微生物菌剂，及微生物菌剂促进餐厨垃圾好氧发酵的方法，通过促进堆肥前期油脂分解产生有机酸，提高微生物可利用有机酸浓度，提高硝化细菌、氨同化细菌丰度，促进有机质分解的同时减少氮素损失，缩短其堆肥腐熟的周期，提高堆肥质量。
6.为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种除油微生物菌剂强化餐厨垃圾好氧发酵的方法，包括如下步骤：将餐厨垃圾、玉米秸秆、菌剂混合得到堆肥混合物，将混合物进行好氧发酵，即得有机肥。
7.本发明提供了一种强化餐厨垃圾好氧发酵的方法，所述方法为将赖氨酸芽孢杆菌、海氏芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌中的一种或多种微生物添加至待发酵的含餐厨垃圾的堆肥混合物中，发酵不少于21天。
8.优选地，发酵时间为21～35天。
9.在一种实施方式中，所述赖氨酸芽孢杆菌、海氏芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌分别为赖氨酸芽孢杆菌cgmcc 1.10160、海氏芽孢杆菌nrrl b-41327、地衣芽孢杆菌cgmcc 1.7461。
10.在一种实施方式中，所述微生物的添加量为2
×
106～2
×
108cfu/g堆肥混合物，与
堆肥混合物搅拌30min。
11.在一种实施方式中，将菌浓分别为2～2.5g/l、3～3.5g/l、1.5～2g/l赖氨酸芽孢杆菌、海氏芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌等比例混合后接种至堆肥混合物中。
12.在一种实施方式中，将赖氨酸芽孢杆菌cgmcc 1.10160、海氏芽孢杆菌nrrl b-41327、地衣芽孢杆菌cgmcc 1.7461分别以1％的体积比接种至装有100ml培养基的摇瓶中，在35℃、摇瓶转速160r/min的条件下培养24h；所述培养基成分为蛋白胨10g，nacl 10g，酵母提取物5g，蒸馏水1000ml，ph7.0～7.2。
13.在一种实施方式中，所述餐厨垃圾为经过滤除杂、保留其中易发酵降解的物质，再将其粉碎为不大于10mm的粒径。
14.优选地，粒径大小为3～5mm。
15.在一种实施方式中，所述堆肥混合物中还含有秸秆，将餐厨垃圾与秸秆按照(5～8):(2～5)的比例混合，在常温下充分搅拌30min。
16.优选地，餐厨垃圾与秸秆按照(7:3)～(4:1)的比例。
17.在一种实施方式中，所述堆肥混合物的含水率为60
±
5％，碳氮比控制为25～30。
18.在一种实施方式中，将添加了微生物的堆肥混合物进堆肥发酵，控制发酵过程中通风量为0.1～0.3l/(min
·
l堆体)，每隔3～7天翻堆一次。
19.在一种实施方式中，所述秸秆来源包括但不限于小麦、水稻、油菜和/或棉花。
20.本发明提供了所述方法制备得到的有机肥料。
21.本发明提供了所述有机肥料在农业生产中的应用。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.本发明利用含有赖氨酸芽孢杆菌、海氏芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的复合微生物菌剂对餐厨垃圾好氧发酵处理，不需要额外添加易降解有机碳，通过堆肥前期促进有机酸产生，提高微生物易降解有机碳浓度，提高硝化菌、氨同化菌丰度，减少氨气挥发达13％，提高硝态氮和总氮浓度约60％和22％，提高油脂降解率11％。且能促进堆肥腐熟，较自然条件下的堆肥时间缩短了2/5，并能最终使gi达110％以上。从而显著提升了餐厨垃圾的再利用性能、且更加环保。
附图说明
24.图1为添加微生物菌剂和自然好氧发酵时堆体中的油脂浓度随堆肥时间的变化图。
25.图2为添加微生物菌剂和自然好氧发酵时堆体中有机酸浓度随堆肥时间的变化图。
26.图3为添加微生物菌剂和自然好氧发酵时堆体中氨气积累排放量随堆肥时间的变化图。
27.图4为添加微生物菌剂和自然好氧发酵时堆体中硝态氮浓度随堆肥时间的变化图。
28.图5为添加微生物菌剂和自然好氧发酵时堆体中总氮随堆肥时间的变化图。
29.图6为添加微生物菌剂和自然好氧发酵时堆体中gi随堆肥时间的变化图。
具体实施方式
30.下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于实施这些方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
31.下面实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献描述的技术或条件或按照产品说明书进行。下列实施例中的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
32.下述实施例中所使用的赖氨酸芽孢杆菌、海氏芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌分别为赖氨酸芽孢杆菌cgmcc 1.10160、海氏芽孢杆菌nrrl b-41327、地衣芽孢杆菌cgmcc 1.7461；均公开于现有的文献中或能够购买获得。
33.下述实施例中所述的gi是指：种子发芽指数：根据ny 525-2021《有机肥料》测定方法测定。取2g湿样品，加20ml去离子水，振荡浸提1h，经过滤后获得浸提液。在9cm培养皿中放置一张定性滤纸，其上放入10粒萝卜种子，加入10ml浸提液，在25℃培养箱中培养48h，统计发芽种子的粒数，并测量发芽根长。以水作对照，做空白实验。gi(％)＝样品浸提液发芽比例
×
浸提液平均发芽根长/(空白样发芽比例
×
空白平均根长)
×
100。
34.有机质含量的测定方法：灼烧法cj/t 96-1999。称取一定量的烘干样品于坩埚中，将样品置于马弗炉中550℃灼烧2h。有机质含量(％)＝烧失量/干样品质量
×
100。
35.油脂降解率的测定方法：索氏抽提法gb5009.6-2016。称取2g左右的样品置于滤纸桶内，将滤纸桶放入索氏抽提器的抽提桶内，加入石油醚至铝盒容积的三分之二处，60℃加热抽提6h～10h。提取结束时，用磨砂玻璃棒接取1滴提取液,磨砂玻璃棒上无油斑表明提取完毕。油脂浓度(mg/g)＝(抽提后铝盒质量-抽提前铝盒质量)/干样品质量。
36.氨气累积排放量的检测方法：硼酸吸收-盐酸滴定法。将堆肥桶出气口接入2％的硼酸，24h后，用0.1mol/l或1mol/l的盐酸滴定，记录盐酸的消耗体积。氨气产生量(mg/d)＝17
×
盐酸浓度
×
盐酸消耗体积。
37.总氮浓度的测定方法：凯氏定氮法gb/t 6432-2018。称取0.3～0.5g干样品，加3g硫酸钾、0.2g硫酸铜和10ml浓硫酸，置于石墨消解炉，于120～420℃温度范围内消解4.5h，等样品降低到室温后，置于凯氏定氮仪，再用0.1mol/l的盐酸滴定，记录盐酸消耗体积。总氮浓度(mg/g)＝14.01
×
盐酸浓度
×
盐酸消耗体积/干样品质量。
38.实施例1
39.一、微生物菌剂的制备：
40.(1)将赖氨酸芽孢杆菌、海氏芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌分别以1％的体积比接种至装有100ml培养基的摇瓶中，在35℃、摇瓶转速160r/min的条件下培养24h；所述培养基为：蛋白胨10g，nacl 10g，酵母提取物5g，蒸馏水1000ml，ph7.0～7.2。
41.(2)将赖氨酸芽孢杆菌菌液、海氏芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液以体积比1:1:1混合，三株菌的菌体浓度分别是2.05、3.22、1.73g/l，得到复合微生物菌剂。
42.二、单菌和复合菌剂油脂降解率的测定
43.将培养好的单菌或复合菌剂，分别以5％的体积比接种于装有100ml油脂培养基的摇瓶中，在35℃、转速160r/min的条件下培养72h，取样测定油脂浓度；所述油脂培养基为：(nh4)2so
4 2.0g，kh2po
4 2.0g，k2hpo
4 2.0g，mgso4·
7h2o 0.2g，nacl 5.0g，酵母提取物1g，
蒸馏水1000ml，大豆油20g。
44.培养结束后测定油脂降解率，赖氨酸芽孢杆菌、海氏芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌对油脂的降解率分别为66.03％、70.98％和63.58％，而复合菌剂的油脂降解率可达80％以上。
45.实施例2：利用微生物促进餐厨垃圾高效好氧发酵的方法
46.步骤如下：
47.(1)将当天取得的餐厨垃圾过滤除杂，将纸巾、塑料、骨头等去除，得到12公斤餐厨垃圾；
48.表1
[0049][0050]
(2)将餐厨垃圾破碎，粒径约为3～5mm，水分约为70～75％；
[0051]
(3)将餐厨垃圾与稻壳和/或秸秆(稻壳或秸秆的含水率为8％，水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆、棉花秸秆)以湿重比8：2混合，总重为15公斤，控制c/n为25～30、含水率为60％左右，在常温下搅拌30分钟，使物料混合均匀；
[0052]
(4)以2
×
107cfu/g接种复合微生物菌剂到堆肥混合物中，搅拌30分钟，使菌剂在堆肥混合物中混合均匀；
[0053]
(5)将堆肥混合物放入堆肥桶中，控制通风量为0.2l/(min
·
l堆体)，每天测定堆体温度，在第3、7、14、21、28、35天手动翻堆，并取样测定相关指标，指标包括油脂浓度、有机酸浓度、氨气累积排放量、硝态氮浓度和总氮浓度。
[0054]
经检测，结果如图6所示，在第21天时，gi达到83.80％。35天后，有机质降解率为12.78％，油脂降解率为98.10％，氨气累积排放量为11.92g，总氮浓度为30.00mg/g，gi为113.43％，盐分为3.95％，ph为8.50，粪大肠菌群未检出，蛔虫死亡率100％。
[0055]
实施例3：餐厨垃圾自然好氧发酵的方法
[0056]
步骤如下，
[0057]
(1)将当天取得的餐厨垃圾过滤除杂，将纸巾、塑料、骨头等去除，得到12公斤餐厨垃圾；
[0058]
(2)将餐厨垃圾破碎，粒径约为3～5mm，水分约为70～75％；
[0059]
(3)将餐厨垃圾与秸秆以湿重比8：2混合，总重为15公斤，控制c/n为25～30、含水率为60％左右，在常温下搅拌30分钟；
[0060]
(4)将堆肥混合物放入堆肥桶中，控制通风量为0.2l/(min
·
l堆体)，每天测定堆体温度，在第3、7、14、21、28、35天手动翻堆，并取样测定相关指标，指标包括油脂浓度、有机酸浓度、氨气累积排放量、硝态氮浓度和总氮浓度。
[0061]
上述步骤与实施例2相比，未接种复合微生物菌剂。
[0062]
经检测，结果如图6所示，第21天时，gi为56.09％。35天后，有机质降解率为10.17％，油脂降解率为87.04％，氨气累积排放量为13.59g，总氮浓度为24.67mg/g，gi达到80.34％，盐分为3.98％，ph为8.29，粪大肠菌群未检出，蛔虫死亡率100％。
[0063]
实施例2和3，得出结论：
[0064]
两种实施例都可以降解餐厨垃圾。但接种微生物菌剂，可以提高有机质降解率，提
高前期有机酸浓度。并且在gi＞80％时，堆肥基本腐熟，利用微生物菌剂，可以在第21天就使gi＞80％，而自然发酵组在第35天才可达到80％，由此，接种微生物菌剂可以加快餐厨垃圾堆肥进程，减少氨气排放约12.27％，提高堆肥质量。
[0065]
表2
[0066][0067]
对比例1
[0068]
具体实施方式参见实施例2，区别在于，同时接种除油微生物菌剂和硝化菌菌剂(硝化菌菌剂中含有前期试验中筛选到的硝化细菌，分别为根癌农杆菌x04、热噬淀粉芽孢杆菌gx1和热酸芽孢杆菌gx10)，结果显示，同时接种组有机质降解率为12.16％，油脂降解率为93.46％，氨气累积排放量为14.99g，总氮浓度为28.17mg/g，gi为109.68％，盐分为3.86％，ph为8.45，粪大肠菌群未检出，蛔虫死亡率100％。
[0069]
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。