本發(fā)明涉及有機固體廢棄物發(fā)酵領(lǐng)域，具體涉及一種有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法。

背景技術(shù)：

隨著我國垃圾分類政策的逐步實施，我國廚余垃圾等有機固體廢棄物呈現(xiàn)持續(xù)大量產(chǎn)生、且相似性升高的特征，例如廚余垃圾、餐廚垃圾、污泥、底泥等有機固體廢棄物普遍具有含水率高的特點，如不及時處理，容易發(fā)臭，影響周圍環(huán)境。但由于有機固體廢棄物分布極為分散，就地建設(shè)處理設(shè)備往往應(yīng)用效率極低，而集中處理則必須符合處理能力強、可處理量大的要求，因此，對于有機固體廢棄物處理設(shè)備和工藝首先要控制有機固廢穩(wěn)定化、減少產(chǎn)臭，同時應(yīng)縮短處理周期達到快速減量化，才能滿足我國目前的有機固體廢棄物產(chǎn)生現(xiàn)狀。

目前集中收集處理或短期存放的廚余垃圾等易腐有機固體廢棄物，普遍采用物理擠壓等脫水方式，由于有機固體廢棄物中的孔隙水仍很難排出，易形成局部厭氧，不僅難以達到有機固體廢棄物的高效減量化，還會產(chǎn)生大量惡臭氣味。生物干化是利用微生物降解有機物所產(chǎn)生的生物熱能，通過過程調(diào)控手段促進水分蒸發(fā)，從而實現(xiàn)快速去除水分的一種有機廢棄物減量化處理工藝，但普遍存在脫水周期長的問題，如公開號為cn105217912a的專利公開了一種城市污泥節(jié)能高效快速生物干化技術(shù)，但生物干化從含水率60％降至35％的周期仍超過30天。好氧發(fā)酵堆肥是有機固體廢棄物的資源化處理方式之一，好氧堆肥從物料的堆積到腐熟，微生物的生化過程比較復(fù)雜，通常，自然堆肥過程中微生物群落演替較為緩慢，導(dǎo)致堆肥周期較長，如公開號為cn106220863a的專利文獻公開了一種利用污泥與秸稈混合堆肥的方法，該方法堆肥時間周期為100～130d；又如公開號為cn109180240a的專利公開了一種快速好氧堆肥的方法，雖然有效降低堆肥升溫和高溫時長，但1～3周的后腐熟階段導(dǎo)致整個堆肥周期近一個月。

此外，雖然在國內(nèi)外有機廢棄物的處理方法和工藝技術(shù)種類繁多，但我國目前仍存在處理率低、資源化利用程度受限的問題。以秸稈和畜禽糞便為例，秸稈目前有效利用率為52.7％，畜禽糞便有效利用率僅為30.1％。這主要是由于有機廢棄物來源的復(fù)雜性和單項處理技術(shù)的局限性，沒有從單純的處理轉(zhuǎn)向綜合處理、利用與處置，基于有機固體廢棄物共性特征，組合處理技術(shù)優(yōu)勢，形成快速穩(wěn)定化、無害化、減量化和資源化的系統(tǒng)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有有機固體廢棄物分類收集轉(zhuǎn)運過程易腐敗產(chǎn)臭氣不易存放、生物干化(減量化)和好氧發(fā)酵(資源化)處理周期長的問題，本發(fā)明提出一種有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法，具體技術(shù)方案如下：

一種有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法，該方法包括如下步驟：

(1)將有機廢棄物篩選除雜、擠壓脫水，壓縮成含水率為75～90％的塊狀；

(2)將塊狀有機廢棄物放置在110～130℃、0.04～0.15mpa環(huán)境下滅菌預(yù)處理0.5～2小時，得到活菌數(shù)低于102cfu/g的有機廢棄物；

(3)選取生物干化調(diào)理劑，并將其破碎至粒徑小于2cm，與有機廢棄物的第一階段產(chǎn)物混合，攪拌均勻；

(4)向物料中接種生物干化接種劑，并將混合物料溫度控制在45～65℃，物料反應(yīng)器的氧濃度控制在10～20％，并對物料進行攪拌，保證所有物料與空氣充分接觸，干化1～3天，得到干化產(chǎn)物；

(5)選取含水率為45～55％、微生物數(shù)量大于107cfu/g的干化產(chǎn)物，加入好氧發(fā)酵腐熟劑進行好氧發(fā)酵，發(fā)酵過程中進行翻堆和鼓風(fēng)，翻堆頻率0.5～2天翻一次，通風(fēng)速率為0.05～0.2m3·min-1·m-3；

(6)選取其中發(fā)芽率大于70％、含水率低于40％的肥料，即為腐熟肥料。

進一步地，所述的生物干化調(diào)理劑選自輔料或有機廢棄物生物干化處理后的回料，所述的輔料包括鋸末、木屑、秸稈、園林垃圾、枯枝落葉中任意一種或多種，當(dāng)選擇輔料作為生物干化調(diào)理劑時，其加入的質(zhì)量為有機廢棄物的第一階段產(chǎn)物的5～20％；當(dāng)選擇回料作為生物干化調(diào)理劑時，其加入的質(zhì)量為有機廢棄物的第一階段產(chǎn)物的0.5～4倍。

進一步地，所述的接種劑的接種量為所處理的有機固體廢棄物的0.1wt‰～1wt％；

所述的生物干化接種劑為vt1000菌劑或者由耐鹽細(xì)菌、油脂降解細(xì)菌、嗜熱放線菌、吸水鏈霉菌、淀粉降解菌、蛋白質(zhì)降解菌組成的復(fù)合菌劑；所述的接種劑為濃度高于109cfu/ml或cfu/g的菌液或菌粉。

進一步地，所述的好氧發(fā)酵腐熟劑選自有機廢棄物好氧發(fā)酵處理后的腐熟堆肥產(chǎn)品或復(fù)合腐熟菌劑，所述的復(fù)合腐熟菌劑為先將濃度高于109cfu/ml的木質(zhì)素降解真菌、纖維素降解鏈霉菌、耐高溫放線菌混合成菌劑，然后再將草炭、殼聚糖、麩皮、玉米面和二氧化錳等比例混合成吸附劑，然后再把菌劑和吸附劑1:1混合制成固態(tài)腐熟劑，按物料重量的1％～5％比例接種到好氧堆肥物料中；當(dāng)選擇好氧發(fā)酵處理后的腐熟堆肥產(chǎn)品作為好氧發(fā)酵腐熟劑時，腐熟堆肥產(chǎn)品與干化后的有機廢棄物質(zhì)量比按1:10～4:1。

進一步地，所述的步驟(4)中接種劑接種方式為：在生物干化初期及生物干化過程每12h分段接種。

進一步地，所述的步驟(4)的干化過程中的攪拌頻率為1～40min/h。

進一步地，所述的好氧發(fā)酵具體為槽式、條垛式、滾筒式、筒倉式或塔式。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法將預(yù)滅菌技術(shù)、生物干化處理技術(shù)和好氧發(fā)酵處理技術(shù)相結(jié)合，通過調(diào)控微生物數(shù)量與功能活性，實現(xiàn)有機固體廢棄物短期存放、運輸和處理過程無異味排放，生物干化-好氧發(fā)酵處理過程中的回料還可以重復(fù)使用，最終得到發(fā)芽指數(shù)大于70％、含水率低于40％的腐熟肥料，但整個處理周期不超過7天，解決了有機固體廢棄物處理過程易產(chǎn)臭、已有生物干化技術(shù)或機械脫水效率低、好氧發(fā)酵周期長的問題，為有機固體廢棄物處理提供了快速、環(huán)保、可大批量處理、產(chǎn)品高質(zhì)資源化的集成工藝方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖和優(yōu)選實施例詳細(xì)描述本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明白，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的實施例中，滅菌預(yù)處理通過濕熱滅菌鍋來實現(xiàn)，生物干化處理采用50kg有機廢棄物反應(yīng)器生物干化倉來實現(xiàn)，好氧發(fā)酵選用100l堆肥反應(yīng)器。且生物干化處理和好氧發(fā)酵過程都具有加熱系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、智能監(jiān)測系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、排氣及尾氣處理系統(tǒng)。

另外，整個干化發(fā)酵過程中涉及的各個參數(shù)的測定具體如下：

一、溫度測定

有機廢棄物溫度采用數(shù)字溫度計測定，多點不同深度測定，取平均值。

二、含水率測定

采用四分法，多點不同深度取樣，稱取10.00g樣品放入105℃烘箱中12h，稱量樣品干重，計算樣品含水率。

三、發(fā)芽指數(shù)(gi)測定

(1)將堆肥樣品與蒸餾水按1g:10ml配制混合液振蕩2h浸提，浸提液在5000r/min下離心20min，取上清液過濾待用。

(2)將一張濾紙平鋪于干凈無菌的培養(yǎng)皿中，濾紙上均勻整齊擺放好20粒種子。準(zhǔn)確移取5ml濾液于培養(yǎng)皿中。每個樣品做3個重復(fù)，并設(shè)蒸餾水作對照。

(3)將培養(yǎng)皿置于25℃恒溫箱中培養(yǎng)48h后取出，記錄發(fā)芽種子的個數(shù)，發(fā)芽種子的個數(shù)與種子總數(shù)的比值即發(fā)芽率。用游標(biāo)卡尺測定每個發(fā)芽種子的根長并計算根長的算術(shù)平均數(shù)，即種子平均根長。

堆肥樣品的發(fā)芽指數(shù)gi(％)，按照以下公式進行計算。

發(fā)芽指數(shù)gi(％)＝(w1·l1)/(w2·l2)×100％

式中：

gi——發(fā)芽指數(shù)；

w1——堆肥浸提液培養(yǎng)的種子發(fā)芽率；

l1——堆肥浸提液培養(yǎng)的種子平均根長；

w2——蒸餾水培養(yǎng)的種子發(fā)芽率；

l2——蒸餾水培養(yǎng)的種子平均根長。

四、微生物數(shù)量測定

采用稀釋涂布平板法，取環(huán)境樣品10g，放入裝有90ml無菌水并放有小玻璃珠的250ml三角瓶中，用手或置搖床上振蕩20min，使微生物細(xì)胞分散，靜置20-30s，即成10-1稀釋液；再用1ml無菌吸管，吸取10-1稀釋液1ml，移入裝有9ml無菌水的試管中，吹吸3次，讓菌液混合均勻，即成10-2稀釋液；再換一支無菌吸管吸取10-2稀釋液1ml，移入裝有9ml無菌水的試管中，也吹吸三次，即成10-3稀釋液；以此類推，連續(xù)稀釋，制成10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、10-9等一系列稀釋菌液。

先將牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基熔化后趁熱倒入無菌平板中，待凝固后編號，然后用無菌吸管吸取0.1ml菌液對號接種在不同稀釋度編號的瓊脂平板上(每個編號設(shè)三個重復(fù))。再用無菌刮鏟將菌液在平板上涂抹均勻，每個稀釋度用一個滅菌刮鏟，更換稀釋度時需將刮鏟灼燒滅菌。在由低濃度向高濃度涂抹時，也可以不更換刮鏟。將涂抹好的平板平放于桌上20-30min，使菌液滲透入培養(yǎng)基內(nèi)，然后將平板倒轉(zhuǎn)，保溫培養(yǎng)，至長出菌落后即可計數(shù)。

微生物數(shù)量＝對應(yīng)平板中菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)/樣品質(zhì)量(cfu/g)

五、ph/ec測定

準(zhǔn)確稱取5.00g有機廢棄物于250ml三角瓶中，倒入50ml蒸餾水，蓋好封口膜，置于25℃搖床0.5h，取出靜置過濾，取上清，測定ph和電導(dǎo)率(ec)。

參照圖1的流程圖，本發(fā)明的有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法的實施例如下：

利用居民社區(qū)分散收集的廚余垃圾快速生物干化-好氧發(fā)酵，具體操作步驟如下：

(1)經(jīng)篩選除雜、初步擠壓脫水后的廚余垃圾含水率為75％，發(fā)芽指數(shù)為52％，經(jīng)121℃濕熱法滅菌0.5h，滅菌后的出料含水率84％，微生物數(shù)量小于10cfu/g。放入底層裝有過濾網(wǎng)的垃圾桶中，3天后，轉(zhuǎn)移至生物干化處理設(shè)備，存放轉(zhuǎn)移過程中通過嗅覺測定法，未感知到明顯臭味，滅菌后的出料含水率為78％，微生物數(shù)量小于102cfu/g，發(fā)芽指數(shù)為45％。

(2)將穩(wěn)定的高濕有機廢棄物與鋸末和生物干化回料混合，按照加入的有機廢棄物質(zhì)量添加15％的鋸末和和10％的有機廢棄物回料，混合物料含水率為60％，置于50kg有機廢棄物反應(yīng)器生物干化倉結(jié)合接種劑脫水減量化處理2天。接種劑選用vt1000菌劑和耐鹽細(xì)菌、油脂降解細(xì)菌、嗜熱放線菌、吸水鏈霉菌、淀粉降解菌、蛋白質(zhì)降解菌等微生物組成的菌液，接種量為2‰，濃度高于109cfu/ml，每12h接種一次，生物干化倉在智能監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)控下，攪拌系統(tǒng)正轉(zhuǎn)15min，反轉(zhuǎn)15min，停30min，抽氣區(qū)間55～60℃，混合物料溫度在45～65℃、氧濃度在10～20％。2天后，干化后的有機固體廢棄物含水率45％，微生物數(shù)量大于107cfu/g，發(fā)芽指數(shù)為55％。

(3)將干化后的有機固體廢棄物置于100l堆肥反應(yīng)器，選用包括木質(zhì)素降解真菌、纖維素降解鏈霉菌、耐高溫放線菌等的腐熟菌劑，濃度高于109cfu/ml，將草炭、殼聚糖、麩皮、玉米面和二氧化錳按等比例混合制備的吸附劑，腐熟菌劑與吸附劑1:1混合制備成固態(tài)腐熟劑，向混合物料中接種1％的固態(tài)腐熟劑，進行槽式好氧堆肥，通風(fēng)速率為0.1m3·min-1·m-3，5天后得到腐熟堆肥，種子發(fā)芽率81％，含水率34％，ph為7.38，ec為3.42ms/cm。達到堆肥腐熟標(biāo)準(zhǔn)《ny-525-2012有機肥》。

可見，該有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法解決了有機固體廢棄物收集轉(zhuǎn)運及處理過程易產(chǎn)臭、生物干化技術(shù)或機械脫水效率低、生物干化和好氧發(fā)酵周期長的問題。

為了進一步驗證本發(fā)明的方法制備得到的腐熟堆肥產(chǎn)品的效果，進行田間試驗。選取種植水稻的試驗田，分三個處理，一個是對照組不施肥，第二組是施用快速生物干化好氧發(fā)酵腐熟堆肥產(chǎn)品，第三組是施用常規(guī)化肥。經(jīng)一個種植期后，不同處理生育期水稻株高差異較大，分蘗期對照組平均株高48.5厘米，第二組54.4厘米，第三組53.7厘米，第二組第三組顯著高于對照組株高；拔節(jié)期三組平均株高分別為61.2、68.9、69.4厘米，第二組第三組顯著高于對照組株高，施堆肥處理和化肥處理差異不顯著；黃熟期三組平均株高分別為95.9、108.4、103.8厘米。由此可見，施用生物干化好氧發(fā)酵腐熟堆肥產(chǎn)品可以顯著促進作物株高，略高于施化肥效果。

進一步測定水稻產(chǎn)量，結(jié)果表明，第一組(對照)水稻產(chǎn)量為507±21公斤/畝，第二組(實驗組)產(chǎn)量為603±30公斤/畝，第三組(施化肥)產(chǎn)量為585±14公斤/畝。與對照組相比，施用生物干化好氧發(fā)酵的腐熟堆肥產(chǎn)品可以顯著提升水稻產(chǎn)量(p<0.05)，且高于施化肥組的水稻產(chǎn)量。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，以上所述僅為發(fā)明的優(yōu)選實例而已，并不用于限制發(fā)明，盡管參照前述實例對發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實例記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的修改、等同替換等均應(yīng)包含在發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)將有機廢棄物篩選除雜、擠壓脫水，壓縮成含水率為75～90％的塊狀；

(2)將塊狀有機廢棄物放置在110～130℃、0.04～0.15mpa環(huán)境下滅菌預(yù)處理0.5～2小時，得到活菌數(shù)低于102cfu/g的有機廢棄物；

(3)選取生物干化調(diào)理劑，并將其破碎至粒徑小于2cm，與有機廢棄物的第一階段產(chǎn)物混合，攪拌均勻。

(4)向物料中接種生物干化接種劑，并將混合物料溫度控制在45～65℃，物料反應(yīng)器的氧濃度控制在10～20％，并對物料進行攪拌，保證所有物料與空氣充分接觸，干化1～3天，得到干化產(chǎn)物；

(5)選取含水率為45～55％、微生物數(shù)量大于107cfu/g的干化產(chǎn)物，加入好氧發(fā)酵腐熟劑進行好氧發(fā)酵，發(fā)酵過程中進行翻堆和鼓風(fēng)，翻堆頻率0.5～2天翻一次，通風(fēng)速率為0.05～0.2m3·min-1·m-3；

(6)選取其中發(fā)芽率大于70％、含水率低于40％的肥料，即為腐熟肥料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法，其特征在于，所述的生物干化調(diào)理劑選自輔料或有機廢棄物生物干化處理后的回料，所述的輔料包括鋸末、木屑、秸稈、園林垃圾、枯枝落葉中任意一種或多種，當(dāng)選擇輔料作為生物干化調(diào)理劑時，其加入的質(zhì)量為有機廢棄物的第一階段產(chǎn)物的5～20％；當(dāng)選擇回料作為生物干化調(diào)理劑時，其加入的質(zhì)量為有機廢棄物的第一階段產(chǎn)物的0.5～4倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法，其特征在于，

所述的接種劑的接種量為所處理的有機固體廢棄物的0.1wt‰～1wt％；

所述的生物干化接種劑為vt1000菌劑或者由耐鹽細(xì)菌、油脂降解細(xì)菌、嗜熱放線菌、吸水鏈霉菌、淀粉降解菌、蛋白質(zhì)降解菌組成的復(fù)合菌劑；所述的接種劑為濃度高于109cfu/ml或cfu/g的菌液或菌粉。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法，其特征在于，所述的好氧發(fā)酵腐熟劑選自有機廢棄物好氧發(fā)酵處理后的腐熟堆肥產(chǎn)品或復(fù)合腐熟菌劑，所述的復(fù)合腐熟菌劑為先將濃度高于109cfu/ml的木質(zhì)素降解真菌、纖維素降解鏈霉菌、耐高溫放線菌混合成菌劑，然后再將草炭、殼聚糖、麩皮、玉米面和二氧化錳等比例混合成吸附劑，然后再把菌劑和吸附劑1:1混合制成固態(tài)腐熟劑，按物料重量的1％～5％比例接種到好氧堆肥物料中；當(dāng)選擇好氧發(fā)酵處理后的腐熟堆肥產(chǎn)品作為好氧發(fā)酵腐熟劑時，腐熟堆肥產(chǎn)品與干化后的有機廢棄物質(zhì)量比按1:10～4:1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法，其特征在于，所述的步驟(4)中接種劑接種方式為：在生物干化初期及生物干化過程每12h分段接種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法，其特征在于，所述的步驟(4)的干化過程中的攪拌頻率為1～40min/h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機固體廢棄物快速生物干化-好氧發(fā)酵處理方法，其特征在于，所述的好氧發(fā)酵具體為槽式、條垛式、滾筒式、筒倉式或塔式。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種有機固體廢棄物快速生物干化?好氧發(fā)酵處理方法，該方法中，先將有機廢棄物篩選除雜、擠壓脫水，然后進行滅菌預(yù)處理、生物干化、好氧發(fā)酵，最終制備成腐熟肥料。該方法將預(yù)滅菌、生物干化處理和好氧發(fā)酵處理相結(jié)合，通過調(diào)控微生物數(shù)量與功能活性，實現(xiàn)有機固體廢棄物短期存放、運輸和處理過程無異味排放，生物干化?好氧發(fā)酵處理過程中的回料還可重復(fù)使用，最終得到發(fā)芽指數(shù)大于70％、含水率低于40％的腐熟肥料，但整個處理周期不超過7天，解決了有機固體廢棄物處理過程易產(chǎn)臭、已有生物干化技術(shù)或機械脫水效率低、好氧發(fā)酵周期長的問題，為有機固體廢棄物處理提供了快速、環(huán)保、可大批量處理、產(chǎn)品高質(zhì)資源化的集成工藝方法。

技術(shù)研發(fā)人員：李季;魏雨泉;詹亞斌;張阿克

受保護的技術(shù)使用者：中農(nóng)新科(蘇州)有機循環(huán)研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.08.18

技術(shù)公布日：2020.12.01