一种中草药固体废弃物的处理方法

技术特征：
1.一种中草药固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：s100，对中草药固体废弃物进行预处理，获得有机制肥原料；s200，对有机制肥原料灭菌后接种发酵菌剂，得到药渣发酵料进行好氧发酵；s300，利用高光谱成像仪多次扫描所述药渣发酵料，同时对所述药渣发酵料随机采样，随发酵天数变化分别得到药渣反射谱线和药渣发酵样本集；s400，对药渣反射谱线进行预处理，结合药渣发酵样本集进行发酵降解测定，计算得到随发酵天数变化的药渣有机率；s500，结合药渣有机率调控中草药固体废弃物的堆肥过程，得到完全转化肥料。2.根据权利要求1所述的一种中草药固体废弃物的处理方法，其特征在于，在s100中，对中草药固体废弃物进行预处理，获得有机制肥原料的方法为：将中草药固体废弃物进行暴晒干燥处理并粉碎至粒径为5~8 mm，加入秸秆、尿素和水搅拌混匀，得到有机制肥原料；其中，所述有机制肥原料中的各组分质量百分比为中药药渣75%、秸秆10%、尿素15%，并加入水搅拌，利用烘干法测定所述有机制肥原料的含水率控制在70~80%的范围内。3.根据权利要求1所述的一种中草药固体废弃物的处理方法，其特征在于，在s200中，所述发酵菌剂为有机肥发酵菌的复合菌剂，包括纤维素降解真菌、芽孢杆菌群、乳酸菌群、曲霉菌群、酵母菌、放线菌、芽孢菌、hb-秸秆腐熟剂、rw酵素剂、肥料腐熟剂中一种或几种组合；其中，所述纤维素降解真菌包括木霉、曲霉、地霉中一种或几种组合，所述肥料腐熟剂包括纤维素酶、蔗糖酶、淀粉酶中一种或几种组合。4.根据权利要求1所述的一种中草药固体废弃物的处理方法，其特征在于，在s300中，利用高光谱成像仪多次扫描所述药渣发酵料，同时对所述药渣发酵料随机采样，随发酵天数变化分别得到药渣反射谱线和药渣发酵样本集的具体方法为：s301，将高光谱成像仪固定于机载端，所述高光谱成像仪在所述药渣发酵料的上方对所述药渣发酵料的全部表面区域成像，设定采集光谱范围为[l1,l2] nm，分辨率为x，将光谱波长序号记为n，n∈[1,m]，m为采集的光谱波长数，m=(l2-l1)/x；l1为采集光谱范围的下限，l2为采集光谱范围的上限；s302，记录所述机载端在所述药渣发酵料的上方位置和当前所述药渣发酵料的发酵天数，固定所述机载端位置不变并重复多次扫描，记录扫描次数表示为i，i∈[1,n]，n为重复扫描的总次数，n∈[3,60]；其中，将所述高光谱成像仪在第i次扫描时采集得到第n个波长对应的反射光谱数据记作rec(i,n)；同时，对当前所述药渣发酵料进行多次随机取样，得到多个药渣发酵样本；s303，在好氧发酵过程中，将所述药渣发酵料的发酵天数记作d，d∈[1,date]，date为所述药渣发酵料的发酵天数上限；随着d值递增，每天重复步骤s302，分别采集得到随着发酵天数变化的多个反射光谱数据构成随发酵天数变化的药渣反射谱线；以及取样得到多个药渣发酵样本构成随发酵天数变化的药渣发酵样本集。5.根据权利要求1所述的一种中草药固体废弃物的处理方法，其特征在于，在s400中，对药渣反射谱线进行预处理，结合药渣发酵样本集进行发酵降解测定，计算得到随发酵天数变化的药渣有机率的具体方法为：s401，对药渣反射谱线预处理包括：利用微分处理方法对所述药渣反射谱线进行处理，获得发酵料反射谱线；对所述发酵料反射谱线进行校正处理和平滑处理，得到发酵料校正
谱线；s402，根据所述发酵料校正谱线和药渣发酵样本集进行发酵降解测定，并计算得到随发酵天数变化的药渣有机率的具体方法如s4021~s4026步骤：s4021，将发酵料校正谱线记作rec(i,n,d)，表示为第d天发酵时在第i次扫描采集得到第n个波长对应的预处理后的反射光谱数据；其中，d值表示为所述药渣发酵料的发酵天数，取值范围d∈[1,date]，date为所述药渣发酵料的发酵天数上限；s4022，利用液相色谱化学测定方法对所述药渣发酵样本集进行分析，分别测定得到所述药渣发酵样本集对应在各个发酵天数的各个取样点的纤维素含量和木质素含量；其中，将第d天发酵时在第j个取样点获得的药渣发酵样本测定得到的纤维素含量记作cellulose(d,j)；将第d天发酵时在第j个取样点获得的药渣发酵样本测定得到的木质素含量记作lignin(d,j)；j值表示为对所述药渣发酵料进行多次随机取样的取样点编号，取值范围j∈[1,num]，num为多次随机取样的总次数，即取样点总个数；s4023，结合cellulose(d,j)和lignin(d,j)计算所述药渣发酵料随发酵天数变化的药渣趋肥指数，其计算公式为：；；；其中，deg(d)表示为第d天发酵时的药渣趋肥指数，cellulose(d)表示为第d天发酵时测定的实际平均纤维素含量，lignin(d)表示为第d天发酵时测定的实际平均木质素含量，len
j
表示为第j个取样点和第j 1个取样点之间的间隔距离，c表示为所述药渣发酵料的表面区域的外周长；s4024，对药渣趋肥指数进行一阶求导运算，得到随发酵天数变化的药渣趋肥导数；查找所述药渣趋肥导数中的零点，并将零点对应的发酵天数记作腐熟阶段点；其中，若存在至少一个零点，按各个零点对应的发酵天数由小到大排序，得到各个零点对应的序号，即为腐熟阶段点的序号，记作s，s∈[1,stage]，stage为腐熟阶段点的总个数；若不存在零点，查找各个药渣趋肥导数中的最大值和最小值，将最大值和最小值对应的发酵天数记作腐熟阶段点，将最大值对应的腐熟阶段点的序号s=1，最小值对应的腐熟阶段点的序号s=2；s4025，根据各个所述腐熟阶段点划分得到各个发酵阶段，采用回归方法对各个发酵阶段对应的药渣趋肥指数进行定量分析，得到药渣趋肥回归曲线；其中，遍历取值范围s∈[1,stage-1]，将第s个腐熟阶段点和第s 1个腐熟阶段点之间的发酵天数记作第s个发酵阶段，第s个发酵阶段对应的药渣趋肥指数采用回归方法计算得到对应的药渣趋肥回归量；将第d天发酵时的药渣趋肥回归量记作real(d)，随发酵天数变化的real(d)连接构成药渣趋肥回归曲线；s4026，根据所述发酵料校正谱线和药渣趋肥回归曲线，计算得到随发酵天数变化的药渣有机率，其计算公式为：
；；；；其中，rec(i,n,d)表示为第d天发酵时在第i次扫描采集得到第n个波长对应的预处理后的反射光谱数据，conrate(d)表示为第d天发酵时的药渣有机率，conver(n,d)表示为第d天发酵时在第n个波长对应的光谱数据，conver(k,d)表示为第d天发酵时在第k个波长对应的光谱数据，k是变量；μ(n) 表示为第n个波长对应的降解相关系数，θ(n) 表示为第n个波长对应的光谱平均误差；其中，n值为高光谱成像仪扫描的光谱波长序号，n∈[1,m]，m为采集的光谱波长总数，m∈[200,800]；i值为高光谱成像仪的扫描次数，i∈[1,n]，n为重复扫描的总次数，n∈[3,60]。6.根据权利要求1所述的一种中草药固体废弃物的处理方法，其特征在于，在s500中，结合药渣有机率调控中草药固体废弃物的堆肥过程，得到完全转化肥料的具体方法为：s501，利用温度传感器和重量传感器实时监测所述药渣发酵料的堆肥发酵温度和重量，采用烘干法对所述药渣发酵样本集进行测定并求均值得到平均含水率；采用元素分析仪对所述药渣发酵样本集进行测定并求均值得到总碳含量和总氮含量，并计算总碳含量与总氮含量的比值，即为碳氢比；记录满足堆肥发酵温度大于或等于50℃条件对应的所有发酵天数的药渣有机率，并计算所有满足该条件的药渣有机率均值；s502，判断当前发酵天数的药渣有机率是否大于或等于所述药渣有机率均值，是则对所述药渣发酵料进行翻堆，并跳转至s5021；否则跳转至s503；s5021，计算当前所述药渣发酵料的平均含水率，判断所述平均含水率是否小于或等于30%，是则跳转至s5022；否则跳转至s503；s5022，进一步计算当前所述药渣发酵料的碳氢比，判断所述碳氢比是否小于或等于阈值，是则堆肥发酵过程达到最佳腐熟降解程度，当前所述药渣发酵料则为完全转化肥料；否则跳转至s503；s503，继续进行好氧发酵，当发酵天数递增，d值增加1，跳转至s300。7.一种肥料，所述肥料根据权利要求1至6中任一项所述的一种中草药固体废弃物的处理方法制备。

技术总结
本发明涉及中药药渣处理技术领域，具体涉及一种中草药固体废弃物的处理方法，利用微生物发酵技术将中草药废弃物高值化利用，利用高光谱测定方法能有效监测堆肥过程中木质素和纤维素的含量变化，结合液相色谱化学测定药渣发酵样本得到含量标准，计算得到随发酵天数变化的药渣有机率；并结合堆肥发酵过程中实时监测堆肥发酵温度，计算含水率和碳氮比判断是否达到完全堆肥腐熟，进一步调控堆肥过程是否进行翻堆操作，能有效提高堆肥发酵技术中的肥效转化率并实现中草药废弃物营养成分的高质转化。化。化。


技术研发人员：崔艺燕 马现永 余苗 马新燕 田志梅 李贞明 刘志昌 宋敏 容庭 邓盾
受保护的技术使用者：广东省农业科学院动物科学研究所
技术研发日：2022.10.12
技术公布日：2022/11/8