一种餐厨垃圾好氧堆肥方法与流程

1.本技术涉及一种餐厨垃圾好氧堆肥方法，属于餐厨垃圾资源化技术领域。


背景技术：

2.餐厨垃圾是家庭、餐饮单位抛弃的剩饭菜的通称，主要指剩饭、剩菜、蔬菜的根叶、瓜果的皮核、废弃的动物组织等，也称生鲜垃圾，其成分主要是水、糖类、蛋白质、脂肪、盐分等，营养丰富。餐厨垃圾的产量大、分散，极易腐败、变臭，不易收集、运输及储存，污染了城市路面、空气、及周边水系，导致虫、鼠害的孳生。不同的国家对餐厨垃圾的处理有不同的政策指导，但总体而言都是使厨余垃圾处理朝着减量化、资源化和无害化方向发展，提倡从直接堆肥、混合焚烧向着无害化堆肥、资源化产沼和用作动物饲料、源头破碎减料方向发展。
3.好氧堆肥技术是一种在高温条件下(45℃-65℃)下运行的生物好氧降解技术，它具有相当快的生物降解速度，低细胞产率(产污泥量少)及灭菌的效率较高，且经微生物分解后的残渣是高效的有机生物肥料。然而，餐厨垃圾中含有大量的食盐和酱油等物质，由于反应过程中水分和有机物的消耗，相比于餐厨垃圾而言，堆肥产品中的盐分会“浓缩”至一个更高的浓度，高盐量的有机肥料会影响微生物的活性，对反应产生抑制作用，降低堆肥效率，且容易造成土壤酸化，损害作物根部部分。而由于餐厨垃圾中含水率较高，若直接进行堆肥处理，不仅会产生大量的渗滤液，同时过高的水分会降低生物对氧气的接触率，不利于生物生长。另外，现有微生物降解菌制剂很难同时具备耐高温、耐盐的特性，导致其在反应过程中稳定性差、易失活，进而使得降解效率偏低。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，提供了一种餐厨垃圾好氧堆肥方法，充分利用了复合菌剂的优良特性，显著降低了有机肥料的含盐量，提高了堆肥品质。
5.本发明提供如下技术方案：
6.一种餐厨垃圾好氧堆肥方法，包括如下步骤：
7.(1)将从食堂收集到的餐厨垃圾进行粉碎，得到混合物a；
8.(2)向混合物a中加入适量去离子水，并于25℃下均匀搅拌5-20min，得到混合物b，将适量混合物b投入离心机进行固液分离，得到上清液中toc总量为2％以内；
9.(3)向步骤(2)分离得到的沉淀物中加入锯木粉和去离子水混合均匀，得到含水率为40-60％的混合物c；
10.(4)将混合物c投入反应罐中，加入混合物c总质量0.8-1.2％的复合菌剂进行搅拌，反应温度45-60℃，通风量15-18m3/d，堆肥时间10-15h/d，得到有机肥料；
11.其中，复合菌剂为放线菌、酵母菌和霉菌质量比(1-1.5)：(0.8-1.2)：1的复合菌剂。
12.优选地，所述步骤(2)中去离子水与混合物a的质量比为(0.5-2.5)：1；固液分离的转速为3000-5000r/min，时间为5-10min。
13.优选地，所述步骤(3)中沉淀物与锯末粉的质量比为(2-4)：1。
14.优选地，所述放线菌、酵母菌和霉菌的筛选方法包括如下步骤：
15.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
16.b、配置高氏合成一号培养基、麦氏培养基和查氏培养基，灭菌后冷却至50℃～60℃，倒入无菌平板，冷却固化，在三种特定平板上各移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在三种培养基表面；
17.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，培养2h～24h小时后取出观察菌落生长状态；
18.d、选取固体培养基上菌落个数为30～300个的培养皿，采用平板划线法在高氏合成一号培养基、麦氏培养基和查氏培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的放线菌菌株、酵母菌菌株和霉菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
19.优选地，所述步骤c中恒温恒湿培养箱内的温度为50-60℃，湿度为36-48％。
20.优选地，所述高氏合成一号培养基的组成为：淀粉1.8-2.3g，硝酸钾0.07-0.12g，磷酸氢钾0.02-0.08g，氯化钠0.03-0.1g，硫酸镁0.03-0.08g，琼脂1.5-2.0g，ph7.0-7.5。
21.优选地，所述麦氏培养基的组成为：氯化钾0.15-0.2g，葡萄糖0.3-0.8g，酵母浸膏0.2-0.5g，醋酸钠0.6-1.0g，琼脂1.5-2.0g，自然ph。
22.优选地，所述查氏培养基的组成为：硝酸钠0.1-0.3g，磷酸氢钾0.05-0.12g，氯化钾0.03-0.07g，硫酸铁0.01-0.03g，蔗糖2-5g，琼脂1.5-2.0g，自然ph。
23.优选地，所述复合菌剂的制备方法包括：取步骤d中放线菌菌株、酵母菌菌株和霉菌菌株配置成悬液，将各悬液按照(1-1.5)：(0.8-1.2)：1的质量比喷洒在灭菌后的载体上，干燥后得到所述复合菌剂。
24.优选地，所述载体为锯末粉、活性炭和麸皮中的一种或两种以上的混合物，干燥温度为50-60℃。
25.本技术中，toc是指总有机碳，以碳的含量表示水中有机物中量的指标。
26.本技术的有益效果包括但不限于：
27.1.本技术的餐厨垃圾好氧堆肥方法中，粉碎后餐厨垃圾的粒径保持的适宜范围，比表面积增加，提高与氧气接触反应的效率；对粉碎后的餐厨垃圾进行水洗脱盐，避免影响微生物的活性，对反应产生抑制，提升了堆肥效率，确保堆肥的品质；在堆肥前进行水分调节，适宜含水率有利于微生物分解，锯木粉的加入不仅能够调节餐厨垃圾的含水率，而且增加物料的比表面积，提高与氧气接触反应的效率。
28.2.本技术的餐厨垃圾好氧堆肥方法，通过对工艺条件的调整保证上清液中toc总量为2％以内，避免有机物流失，同时也不会引起二次污染；适宜温度和供氧量有助于提高微生物对有机物的降解能力；对固液分离参数调整后不仅确保脱水效率，同时降低成本。
29.3.本技术的餐厨垃圾好氧堆肥方法，复合菌剂在反应过程中稳定性高，对餐厨垃圾中的主要成分——淀粉、脂肪、蛋白质均有明显的作用效果，降解效率高，同时无毒、无害、使用安全，有效提高有机肥料的品质。
30.4.本技术的餐厨垃圾好氧堆肥方法，选用合适的复合菌剂，并通过对工艺过程优
化调整，实现对餐厨垃圾中的可生物降解组分进行稳定化，提高堆肥品质，堆肥产品性能指标均达到国家标准，具有明显的社会效益。
具体实施方式
31.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
32.实施例1
33.一种餐厨垃圾好氧堆肥方法，包括如下步骤：
34.(1)将从食堂收集到的餐厨垃圾利用人工分选的方式去除餐厨垃圾中的大块物质骨头、塑料瓶、筷子和易拉罐，然后对剩余小块物质进行粉碎至粒径为18mm，得到混合物a；
35.(2)向混合物a中加入适量去离子水，去离子水与混合物a的质量比为1.5：1，并于25℃下均匀搅拌12min，得到混合物b；将适量混合物b投入离心机进行固液分离，转速为4000r/min，时间为7min，得到上清液中toc总量为1.3％；
36.(3)向步骤(2)分离得到的沉淀物中加入锯木粉和去离子水混合均匀，沉淀物与锯末粉的质量比为3：1，得到含水率为50％的混合物c；
37.(4)将混合物c投入反应罐中，加入混合物c总质量1％的复合菌剂进行搅拌，反应温度52℃，通风量16m3/d，堆肥时间12h/d，得到有机肥料；
38.其中，复合菌剂为放线菌、酵母菌和霉菌质量比1.2：1：1的复合菌剂；
39.放线菌的筛选方法为：
40.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
41.b、配置高氏合成一号培养基，其组成为：淀粉2.1g，硝酸钾0.01g，磷酸氢钾0.06g，氯化钠0.05g，硫酸镁0.05g，琼脂1.8g，ph7.2，灭菌后冷却至55℃，倒入无菌平板，冷却固化，在特定平板上移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在培养基表面；
42.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，温度为55℃，湿度为42％，培养18h小时后取出观察菌落生长状态；
43.d、选取固体培养基上菌落个数为100个的培养皿，采用平板划线法在高氏合成一号培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的放线菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
44.酵母菌的筛选方法为：
45.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
46.b、配置麦氏培养基，其组成为：氯化钾0.18g，葡萄糖0.6g，酵母浸膏0.3g，醋酸钠0.8g，琼脂1.8g，ph7.3，灭菌后冷却至50℃，倒入无菌平板，冷却固化，在特定平板上移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在培养基表面；
47.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，温度为53℃，湿度为40％，培养20h小时后取出观察菌落生长状态；
48.d、选取固体培养基上菌落个数为100个的培养皿，采用平板划线法在麦氏培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的酵母菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
49.霉菌的筛选方法为：
50.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
51.b、配置查氏培养基，其组成为：硝酸钠0.2g，磷酸氢钾0.1g，氯化钾0.05g，硫酸铁0.02g，蔗糖3g，琼脂1.8g，ph7.2，灭菌后冷却至58℃，倒入无菌平板，冷却固化，在特定平板上移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在培养基表面；
52.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，温度为56℃，湿度为43％，培养16h小时后取出观察菌落生长状态；
53.d、选取固体培养基上菌落个数为100个的培养皿，采用平板划线法在查氏培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的霉菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
54.复合菌剂的制备方法为：取上述放线菌菌株、酵母菌菌株和霉菌菌株配置成悬液，将各悬液按照1.2：1：1的质量比喷洒在灭菌后的锯末粉和活性炭混合物上，干燥后得到复合菌剂。
55.经检测，通过上述餐厨垃圾好氧堆肥方法得到的有机肥料中有机质含量为37.8％，营养元素氮、磷和钾的总含量为4.6％，盐分为26g/kg，ph为5.7。
56.实施例2
57.一种餐厨垃圾好氧堆肥方法，包括如下步骤：
58.(1)将从食堂收集到的餐厨垃圾利用人工分选的方式去除餐厨垃圾中的大块物质骨头、塑料瓶、筷子和易拉罐，然后对剩余小块物质进行粉碎至粒径为25mm，得到混合物a；
59.(2)向混合物a中加入适量去离子水，去离子水与混合物a的质量比为0.5：1，并于25℃下均匀搅拌20min，得到混合物b；将适量混合物b投入离心机进行固液分离，转速为3000r/min，时间为10min，得到上清液中toc总量为1.9％；
60.(3)向步骤(2)分离得到的沉淀物中加入锯木粉和去离子水混合均匀，沉淀物与锯末粉的质量比为2：1，得到含水率为40％的混合物c；
61.(4)将混合物c投入反应罐中，加入混合物c总质量0.8％的复合菌剂进行搅拌，反应温度45℃，通风量15m3/d，堆肥时间15h/d，得到有机肥料；
62.其中，复合菌剂为放线菌、酵母菌和霉菌质量比1：0.8：1的复合菌剂；
63.放线菌的筛选方法为：
64.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
65.b、配置高氏合成一号培养基，其组成为：淀粉2.1g，硝酸钾0.01g，磷酸氢钾0.06g，氯化钠0.05g，硫酸镁0.05g，琼脂1.8g，ph7.2，灭菌后冷却至55℃，倒入无菌平板，冷却固化，在特定平板上移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在培养基表面；
66.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，温度为55℃，湿度为42％，培养18h小时后取出观察菌落生长状态；
67.d、选取固体培养基上菌落个数为100个的培养皿，采用平板划线法在高氏合成一号培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的放线菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
68.酵母菌的筛选方法为：
69.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
70.b、配置麦氏培养基，其组成为：氯化钾0.18g，葡萄糖0.6g，酵母浸膏0.3g，醋酸钠0.8g，琼脂1.8g，ph7.3，灭菌后冷却至50℃，倒入无菌平板，冷却固化，在特定平板上移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在培养基表面；
71.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，温度为53℃，湿度为40％，培养20h小时后取出观察菌落生长状态；
72.d、选取固体培养基上菌落个数为100个的培养皿，采用平板划线法在麦氏培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的酵母菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
73.霉菌的筛选方法为：
74.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
75.b、配置查氏培养基，其组成为：硝酸钠0.2g，磷酸氢钾0.1g，氯化钾0.05g，硫酸铁0.02g，蔗糖3g，琼脂1.8g，ph7.2，灭菌后冷却至58℃，倒入无菌平板，冷却固化，在特定平板上移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在培养基表面；
76.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，温度为56℃，湿度为43％，培养16h小时后取出观察菌落生长状态；
77.d、选取固体培养基上菌落个数为100个的培养皿，采用平板划线法在查氏培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的霉菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
78.复合菌剂的制备方法为：取上述放线菌菌株、酵母菌菌株和霉菌菌株配置成悬液，将各悬液按照1：0.8：1的质量比喷洒在灭菌后的锯末粉和麸皮混合物上，干燥后得到复合菌剂。
79.经检测，通过上述餐厨垃圾好氧堆肥方法得到的有机肥料中有机质含量为35.2％，营养元素氮、磷和钾的总含量为4.2％，盐分为36g/kg，ph为5.8。
80.实施例3
81.一种餐厨垃圾好氧堆肥方法，包括如下步骤：
82.(1)将从食堂收集到的餐厨垃圾利用人工分选的方式去除餐厨垃圾中的大块物质骨头、塑料瓶、筷子和易拉罐，然后对剩余小块物质进行粉碎至粒径为30mm，得到混合物a；
83.(2)向混合物a中加入适量去离子水，去离子水与混合物a的质量比为2.5：1，并于25℃下均匀搅拌5min，得到混合物b；将适量混合物b投入离心机进行固液分离，转速为5000r/min，时间为5min，得到上清液中toc总量为2％；
84.(3)向步骤(2)分离得到的沉淀物中加入锯木粉和去离子水混合均匀，沉淀物与锯末粉的质量比为4：1，得到含水率为60％的混合物c；
85.(4)将混合物c投入反应罐中，加入混合物c总质量1.2％的复合菌剂进行搅拌，反应温度60℃，通风量18m3/d，堆肥时间10h/d，得到有机肥料；
86.其中，复合菌剂为放线菌、酵母菌和霉菌质量比1.5：1.2：1的复合菌剂；
87.放线菌的筛选方法为：
88.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
89.b、配置高氏合成一号培养基，其组成为：淀粉2.1g，硝酸钾0.01g，磷酸氢钾0.06g，氯化钠0.05g，硫酸镁0.05g，琼脂1.8g，ph7.2，灭菌后冷却至55℃，倒入无菌平板，冷却固化，在特定平板上移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在培养基表面；
90.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，温度为55℃，湿度为42％，培养18h小时后取出观察菌落生长状态；
91.d、选取固体培养基上菌落个数为100个的培养皿，采用平板划线法在高氏合成一号培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的放线菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
92.酵母菌的筛选方法为：
93.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
94.b、配置麦氏培养基，其组成为：氯化钾0.18g，葡萄糖0.6g，酵母浸膏0.3g，醋酸钠0.8g，琼脂1.8g，ph7.3，灭菌后冷却至50℃，倒入无菌平板，冷却固化，在特定平板上移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在培养基表面；
95.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，温度为53℃，湿度为40％，培养20h小时后取出观察菌落生长状态；
96.d、选取固体培养基上菌落个数为100个的培养皿，采用平板划线法在麦氏培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的酵母菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
97.霉菌的筛选方法为：
98.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
99.b、配置查氏培养基，其组成为：硝酸钠0.2g，磷酸氢钾0.1g，氯化钾0.05g，硫酸铁0.02g，蔗糖3g，琼脂1.8g，ph7.2，灭菌后冷却至58℃，倒入无菌平板，冷却固化，在特定平板上移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在培养基表面；
100.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，温度为56℃，湿度为43％，培养16h小时后取出观察菌落生长状态；
101.d、选取固体培养基上菌落个数为100个的培养皿，采用平板划线法在查氏培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的霉菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
102.复合菌剂的制备方法为：取上述放线菌菌株、酵母菌菌株和霉菌菌株配置成悬液，将各悬液按照1.5：1.2：1的质量比喷洒在灭菌后的锯末粉上，干燥后得到复合菌剂。
103.经检测，通过上述餐厨垃圾好氧堆肥方法得到的有机肥料中有机质含量为
36.1％，营养元素氮、磷和钾的总含量为4.4％，盐分为42g/kg，ph为5.7。
104.对比例1
105.与实施例1的区别在于：未执行步骤(2)的操作，经检测，得到的有机肥料中有机质含量为31.4％，营养元素氮、磷和钾的总含量为4.1％，盐分为182g/kg，ph为7.6。
106.对比例2
107.与实施例1的区别在于：未包括放线菌及其筛选方法，经检测，得到的有机肥料中有机质含量为29.6％，营养元素氮、磷和钾的总含量为3.2％，盐分为64g/kg，ph为7.3。
108.对比例3
109.与实施例1的区别在于：将酵母菌替换为芽孢杆菌，芽孢杆菌的筛选方法为：
110.a、选取食堂周围土样，与生理盐水混匀，制成10-2
浓度的样品稀释液，然后按10倍稀释法进行稀释分离，以制备10-3
，10-4
，10-5
浓度梯度的样品稀释液；
111.b、配置lb培养基，其组成为：蛋白胨0.5g，牛肉膏0.3g，氯化钠0.5g，琼脂2g，ph7.2，灭菌后冷却至50℃，倒入无菌平板，冷却固化，在特定平板上移取100μl各浓度梯度的样品稀释液接种，均匀涂布在培养基表面；
112.c、将经过接种的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，温度为53℃，湿度为40％，培养20h小时后取出观察菌落生长状态；
113.d、选取固体培养基上菌落个数为100个的培养皿，采用平板划线法在lb培养基上划线分离，传代三到五次，分离纯化，选取活性较高的芽孢杆菌菌株，对获得的菌株进行纯化保存，划线接种三次后接种斜面，保存备用。
114.经检测，得到的有机肥料中有机质含量为30.4％，营养元素氮、磷和钾的总含量为3.7％，盐分为59g/kg，ph为7.2。
115.上述实施例1-3的餐厨垃圾好氧堆肥方法，充分利用了复合菌剂的优良特性，显著降低了有机肥料的含盐量，提高了堆肥品质，堆肥产品性能指标均达到国家标准，具有明显的社会效益。
116.以上所述，仅为本技术的实施例而已，本技术的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本技术的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。