以餐前垃圾为原料制备生物有机肥的方法与流程

1.本发明属于农业应用技术领域，具体涉及一种以餐前垃圾为原料制备生物有机肥的方法。


背景技术：

2.近年来，随着我国科技经济以及工业化发展，环境中各种重金属的排放量持续保持在较高水平，加上我国幅员辽阔，金属矿产资源丰富，有研究表明目前我国遭受重金属污染的土地面积可达140万公顷，其中农田占比约1/4，因此目前我国目前农田重金属土壤污染问题严重。其中，重金属元素镉(cadmium，cd)污染已成为一个愈发严重和棘手的环境问题，这引起了全世界范围内诸多学者的关注。cd在土壤环境中分布广泛，且cd迁移性强，极易在生物体内富集，毒害作用剧烈持久。目前，由于工业废水不合理排放以及污水灌溉，使我国大量耕地受到各种重金属污染，导致在受污染土地上生长的农作物也受到不同程度的影响，严重威胁到农产品的质量，进而威胁人体健康。
3.丛枝菌根真菌((arbuscular mycorrhizal fungi，amf)能与至少80％的高等陆生植物共生，并形成丛枝菌根。在这种菌根共生体中，丛枝菌根真菌通过其庞大的菌丝网络来提高植物对土壤养分和矿质元素的吸收，土壤中的菌丝具有拦截和吸收重金属的功能，可以增强植物在不利环境条件下的耐受性和抵抗性，且目前已经有很多研究表明，丛枝菌根真菌可帮助植物在土壤重金属胁迫条件下减缓和抵抗重金属对植物带来的毒害作用。同时菌丝可以有效改善土壤理化性质。
4.海泡石(sepiolite)是由德国学者维尔纳于1789年命名的，它的意思是德国“海泡沫”。海泡石属于黏土矿物，黏土矿物在环境中分布广泛，包括凹凸棒石、蛭石、沸石、蒙脱石、坡娄石、膨润土、硅藻土、高岭土等，其特点是结构层带电荷、有巨大的比表面积等。海泡石通过吸附、配位、共沉淀等反应，减少土壤中的重金属形态。生物炭是原料在缺氧或无氧条件下热裂解得到的一类固态物质，其原料主要有工农业废物如秸秆、木材等及城市生活有机废物(垃圾、污泥)。作为吸附剂，它被广泛应用于重金属如cd、cu、pb、hg的修复，主要是由于其比表面积大、高吸附性和低成本生物炭通过提高土壤ph改变重金属形态修复污染农田。生物炭和有机肥的复配可显著降低土壤重金属有效态含量。施用海泡石和生物炭可有效增加土壤ph值，降低重金属在农田土壤中的迁移性。
5.总的来讲，生物有机肥结合钝化技术可相互弥补不足之处，具有效果显著、经济可行、对生态效应较小负面影响等优点，但其在实施过程中也存在一些不足之处，主要表现在：
6.(1)其制备工艺冗长繁杂，工序步骤多，需要一定时长。菌种扩繁和发酵堆肥均具有时间限制。
7.(2)在酸性环境下，或一定时间周期后，被钝化的重金属生物活性会再次重新增加，碳酸盐结合态的重金属随着ph改变可能会重新释放到土壤环境中，钝化剂不能根本解决重金属污染土壤的问题，甚至可能影响生物有机肥的可利用性。
8.自然生境中，尤其在重金属土壤生态环境中，不定因素过多，具体实施时可能导致不同微生物之间具有一定拮抗作用。


技术实现要素：

9.鉴于以上存在的技术问题，本发明用于提供一种以餐前垃圾为原料制备生物有机肥的方法，用于利用微生物好氧发酵和堆肥等一系列处理后，添加适量菌根真菌和钝化剂物质，制备出适用于重金属污染农田土壤的专项生物有机肥。
10.为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
11.一种以餐前垃圾为原料制备生物有机肥的方法，包括以下步骤：
12.s1，制备发酵堆肥复合菌剂：所述复合微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉菌、褐球固氮菌、铜绿单胞菌、解淀粉芽孢杆菌、米曲霉和酵母菌；
13.s2，餐前垃圾好氧发酵处理：对餐前垃圾进行分选，去除包括玻璃、塑料和金属的杂质后再进行挤压、脱水和粉碎，在物料含水率55-65％，粒径2-3cm 时，投入到容器中，与s1制备的发酵堆肥复合菌剂混合，进行好氧发酵，期间通过控制温度和不停通风翻搅的方式使容器内达到适合微生物繁殖生长的环境条件；
14.s3，二次堆肥腐熟处理：将s2制备的原料堆放至通风场地内进行覆膜堆肥，堆肥温度控制在65-75℃左右，管道通气并每隔一段时间进行翻堆，堆肥时间约20-40天，完成后进行平衡，使原料逐步降温，完全腐熟；
15.s4，制备钝化剂物质：将生物炭6份、海泡石4份混合均匀；
16.s5，将s3和s4制备物质混合均匀得到第一混合物质，将第一混合物质和土壤按5:1的比例再混匀，放置通风处静置平衡3-7天，得到第二混合物质；
17.s6，建立amf-植物联合共生体系：准备amf的菌种活化、扩繁培养，将扩繁后的amf添加到s5制备的第二混合物质中，搅拌均匀制成生物有机肥。
18.优选地，所述餐前垃圾包括菜叶、瓜果皮或甘蔗废渣中的至少一种。
19.优选地，s1中发酵堆肥复合菌剂按重量配比为：枯草芽孢杆菌2份，绿色木霉菌2份，褐球固氮菌1份，铜绿单胞菌0.5份，米曲霉1.5份，酵母菌2 份。
20.优选地，s2中，控制温度为50-60℃，经2～3天完成初步好氧发酵处理。
21.采用本发明具有如下的有益效果：本发明技术高效、明确，为实现我国餐厨垃圾资源化利用和污染农田边修复边耕种提供了更为可靠的前提依据。该方法提供了一种将常用微生物应用在餐前垃圾中，并结合菌根真菌与钝化剂同时施用的技术手段，可以有效提高土壤养分含量，改善土壤理化性质，增加土壤保水性，显著增加土壤ph值，降低土壤重金属有效态活性，降低其向农作物体内的迁移，减少植物根系对重金属的吸收，促进植物或农作物生长发育，效果显著，可大面积推广。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中，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做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。
23.本发明实施例提供的一种以餐前垃圾为原料制备生物有机肥的方法，包括以下步骤：
24.s1，制备发酵堆肥复合菌剂，其中复合微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉菌、褐球固氮菌、铜绿单胞菌、解淀粉芽孢杆菌、米曲霉和酵母菌。
25.具体应用实例中，发酵堆肥复合菌剂按重量配比为：枯草芽孢杆菌2份，绿色木霉菌2份，褐球固氮菌1份，铜绿单胞菌0.5份，米曲霉1.5份，酵母菌 2份。通过以上菌剂配比，可以复配出降解淀粉、蛋白、糖类以及生产生物表面活性剂的菌剂，有利于更加全面迅速的完成好氧发酵堆肥过程。
26.s2，餐前垃圾好氧发酵处理：对餐前垃圾进行分选，去除包括玻璃、塑料和金属的杂质后再进行挤压、脱水和粉碎，在物料含水率55-65％，粒径2-3cm 时，投入到容器中，与s1制备的发酵堆肥复合菌剂混合，进行好氧发酵，期间通过控制温度和不停通风翻搅的方式使容器内达到适合微生物繁殖生长的环境条件。通过以上技术特征，将分筛、挤压脱水、粉碎后的物料进行好氧发酵时，其含水量和颗粒细度有利于营造微生物好氧发酵环境，促进好氧发酵过程。
27.具体应用实例中，餐前垃圾主要包括菜叶、瓜果皮或甘蔗废渣中的至少一种。餐前垃圾与主要包括剩饭和剩菜的餐后垃圾相比，几乎不含油盐，在制备生物有机肥方面有其独特的优势。
28.具体应用实例中，s2中，控制温度为50-60℃，经2～3天完成初步好氧发酵处理。
29.s3，二次堆肥腐熟处理：将s2制备的原料堆放至通风场地内进行覆膜堆肥，堆肥温度控制在65-75℃左右，管道通气并每隔一段时间进行翻堆，堆肥时间约20-40天，完成后进行平衡，使原料逐步降温，完全腐熟。通过覆膜堆肥，通入充足氧气，在最适温度内有利于微生物很好的完成降解任务，直至物料完全腐熟。
30.具体应用实例中，平衡时间为15天左右。平衡具体指保持通风，常温。
31.s4，制备钝化剂物质：将生物炭6份、海泡石4份混合均匀；将不同钝化剂物质按比例混合后制成复配钝化剂，施用后能更好的抑制重金属在土壤中的活性。
32.s5，将s3和s4制备物质混合均匀得到第一混合物质，将第一混合物质和土壤再混匀，放置通风处静置平衡3-7天，得到第二混合物质；
33.具体应用实例中，该复合钝化剂按每平米施加3kg，或按重量，在每千克土壤中施加10g复合钝化剂。
34.s6，建立amf-植物联合共生体系：准备amf的菌种活化、扩繁培养，将扩繁后的amf添加到s5制备的第二混合物质中，搅拌均匀制成生物有机肥。建立菌根真菌-植物联合共生体系有利于促进植物根系对矿质营养元素和水分的吸收利用，同时根外和根内菌丝吸收、拦截重金属，有效避免了植物受重金属伤害，同时增加了腐熟有机肥的利用价值。
35.具体应用实例中，amf的菌种活化、扩繁培养过程如下：取灭菌土放置于灭菌花盆中，到花盆约1/3处，施加10gamf菌种，再上覆盖灭菌土，每盆大约重5kg；取露白1cm左右的无菌种植于花盆中。定量定期浇灌蒸馏水和营养液；60天后取根际土作为amf扩繁菌剂土施用在大田。
36.通过以上发明实施例的技术方案，以餐前垃圾为原料，利用微生物好氧发酵和堆肥等一系列处理后，添加适量菌根真菌和钝化剂物质，制备出适用于重金属污染农田土壤
的专项生物有机肥。主要侧重于利用某一类特定好氧发酵菌对餐前垃圾进行发酵和堆肥，腐熟成有机肥原料后，再结合某一类特定的菌根真菌与钝化剂物质共同施用。一方面既解决餐厨垃圾难处理的问题，将其制备成符合营养标准的有机肥原料；另一方面建立菌根-植物联合共生体，以此减少重金属对作物的毒害，利用菌丝对土壤中重金属进行拦截和吸收；其次采用生物炭和海泡石复配对重金属污染土壤进行钝化，降低重金属有效态含量。通过此方法制备的生物有机肥适用于重金属污染农田，餐前垃圾高效处理后养分丰富，既解决了餐厨垃圾处理不当对环境造成二次污染的问题，又可作为养分供应，进行资源化循环利用；丛枝菌根真菌接种简易，定殖效率高，结合生物炭和海泡石，在促进农作物显著生长和增加农作物产量的前提下，还可显著降低土壤中重金属有效活性，提高农产品食用安全性，符合当下我国农业大国的国情。同时菌丝可明显改善土壤性质，防止土壤板结，提高农田土壤保水性，促进植物根系对养分和水分的吸收，提高该污染农田的可利用性。
37.应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。