利用农林固体有机废弃物发酵生产有机肥料的方法与流程

[0001]
本发明涉及有机肥料的生产技术领域，具体涉及一种利用农林固体有机废弃物发酵生产有机肥料的方法。


背景技术：

[0002]
农林生产废弃物是指农林业生产、加工和利用过程中排出的各种废料，主要包括木材采伐剩余物和木材加工剩余物，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，是自然界最为丰富的再生资源。以农林生产废弃物为代表的高纤维素、高木质素固体有机废弃物很难被降解，难以在农林生产中被高效资源化利用。传统的处理方式是将农林业生产中的枯枝落叶、修剪的枝、落叶杂草等作为垃圾运走填埋、堆沤缓慢降解或违规焚烧，形成严重的有机物污染源，不能就地还田，破坏了土壤的有机生态循环，造成了大量的环境污染和资源浪费，致使自然生态系统的物质能量循环阻断。因此，有必要开发一种农林生产有机废弃物的资源化利用方法。


技术实现要素：

[0003]
为解决上述领域存在的问题，本发明提供一种利用农林固体有机废弃物发酵生产有机肥料的方法，利用微生物菌剂快速完成农林有机废弃物的生物处理过程，可有效处理农林固体废弃物，减少有机物污染源，使之能够顺利回归土壤，提升土壤有机质含量及土壤生物多样性。
[0004]
本发明提供的利用农林固体有机废弃物发酵生产有机肥料的方法，包括如下步骤：
[0005]
(1)粉碎：将农林固体有机废弃物粉碎至粒径小于5mm，得到发酵底物；
[0006]
(2)有氧发酵：向所述发酵底物中加入微生物菌剂，混合均匀后进行堆肥发酵，保持通气，控制物料中心和底部的温度为60-70℃，保持物料的含水量为60％-70％，当发酵积温达到1240℃时完成有氧发酵，得到有氧发酵产物；
[0007]
(3)厌氧发酵：将有氧发酵产物装袋密封，静置堆放28-30天，取物料样品，用同等体积量的水完全浸润后检测含糖量和含氮量，当物料的含糖量为0.3-0.5％，铵态氮为2-5mg/l，硝态氮为50-100mg/l时，结束厌氧发酵，得到有机肥料。
[0008]
在本发明的一些实施例中，所述农林固体有机废弃物为高木质素、高纤维素有机废弃物。
[0009]
在本发明的一些实施例中，所述微生物菌剂为北京嘉博文生物科技有限公司生产的“肥力酵父”。
[0010]
在本发明的一些实施例中，所述微生物菌剂的添加量为发酵底物质量的3％。
[0011]
在本发明的一些实施例中，所述有氧发酵的环境温度为0-30℃；所述有氧发酵的周期为28-30天。
[0012]
在本发明的一些实施例中，所述厌氧发酵的环境温度为20-25℃。
[0013]
在本发明的一些实施例中，从有氧发酵第1天开始曝气，每天曝气10分钟，分4个循环完成，每个循环曝气2.5分钟，间隔1分钟后开启下一个循环。
[0014]
在本发明的优选实施例中，在有氧发酵第5天对物料进行第一次补水、翻抛，翻抛后再补水一次；当含水量低于60％，温度下降至60℃时进行下一轮补水、翻抛、补水。
[0015]
在本发明的一些实施例中，有氧发酵过程中共翻抛3次。
[0016]
采用上述方法获得的有机肥料也属于本发明的保护范围。
[0017]
本发明所提供的处理农林固体有机废弃物的方法，首先粉碎农林固体有机废弃物，然后通过微生物有氧发酵腐熟废弃物，再利用厌氧发酵，完成对农林废弃物的降解和资源化利用。在有氧发酵阶段，加入微生物菌剂后保持有氧发酵条件，促进自然微生物的生长和繁殖。农林废弃物经有氧发酵后，微生物大量生长繁殖，会消耗其中的氮源和糖分，为避免此情况，我们对有氧发酵产物进行厌氧发酵处理，终止好氧微生物生长繁殖的进程，从而保留更多的糖分和氮源。在厌氧发酵过程中，厌氧微生物消耗的是氢、乙酸和碳源，不会过多消耗糖和氮源。通过厌氧发酵进一步腐熟软化木质素、粗纤维，储存更多的糖分，使其不被分解流失，从而提高有机肥料的肥效，最终实现农林固体有机废弃物的高效资源化利用。
[0018]
本发明的方法中，所使用的微生物菌剂可以是自主研发的复合微生物制剂，也可以是商品微生物菌剂。在本发明的一些实施例中，微生物菌剂选用北京嘉博文生物科技有限公司生产的“肥力酵父”，其主要成分为发酵菌种、发酵酶类(复合酶纤维素酶和木质素酶、蛋白酶、半纤维素酶)、有机质、生物腐植酸、生物黄腐酸、生物小肽和氨基酸(赖氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、精氨酸、异亮氨酸等)，其中有益活菌数≥5.0亿/克，蛋白酶活≥15.0u/g，有机质≥90.0％，易氧化有机质≥20.0％，ph值：5.5-7.5。在本发明的一些实施例中，“肥力酵父”的添加量优选为发酵底物总重量的3％。
[0019]
在本发明的优选实施例中，通过曝气、翻抛和补水等一系列操作来控制有氧发酵过程中物料的温度和含水量。优选地，从有氧发酵第一天开始曝气，可有效提高物料的中心温度，每天曝气时间共10分钟；第5天进行补水、翻抛操作，可有效提高物料的底部温度；翻抛后再补水一次，温度在3天后达到60℃，可维持6-7天；水分低于60％，温度监测出现下降趋势并降到60℃时开始下一轮补水、翻抛、再补水；有氧发酵阶段翻抛3次，堆肥积温可达到1240℃，有氧发酵结束。整个有氧发酵过程中，水分控制在60％以上，发酵有效温度为60-70℃，发酵阶段持续28天有效积温时间即可完成。
[0020]
本发明通过检测物料的含糖量和含氮量来决定是否结束厌氧发酵，既保证了木质素和粗纤维的腐熟软化，又提高了有机肥料中糖和氮的含量，从而获得更高的肥效。完成厌氧发酵时，所有菌丝全部消失。
[0021]
综上，本发明的方法具有操作简便易行、获得的肥料肥效高的优点，实现了农林固体有机废弃物的高效资源化利用，避免了焚烧等处理方式造成的环境污染，有效维持了土壤的有机生态循环以及自然生态系统的物质能量循环。
附图说明
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图1.发酵物料温度及湿度检测位置示意图。
[0023]
图2.有氧发酵监测过程图；横坐标为发酵天数，纵坐标为温度(℃)或含水量(％)。
具体实施方式
[0024]
下面结合实施例进一步阐述本发明，需要理解的是，下述实施例仅仅是对本发明的解释和说明，不用于限制本发明的范围。
[0025]
功能增效剂-肥力酵父：购自北京嘉博文生物科技有限公司。
[0026]
若未特别说明，以下实施例所使用的试剂均为本领域常规试剂，可商购获得或按照本领域常规方法配制而得，规格为实验室纯级即可。若未特别说明，以下实施例所使用的实验方法和实验条件均为本领域常规的实验方法和实验条件，可参考相关实验手册、公知文献或厂商说明书。除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。
[0027]
实施例1、利用农林固体有机废弃物发酵生产有机肥料
[0028]
采用本发明的方法，利用农林固体有机废弃物发酵生产有机肥料，步骤如下：
[0029]
步骤一、粉碎农林固体有机废弃物
[0030]
将秸秆或杂草等高木质素、高纤维素的农林固体有机废弃物利用小型设备(比特尔bszj1530q-d牵引式全能粉碎机)或大型设备进行粉碎揉搓至粒径小于5mm，得到发酵底物。
[0031]
步骤二、有氧发酵
[0032]
向步骤一得到的发酵底物中加入北京嘉博文生物科技有限公司生产的功能增效剂-肥力酵父，加入量为发酵底物总质量的3％(即每吨发酵底物中添加肥力酵父30kg)，混匀，调节物料的含水量为60％-70％，在20℃的环境温度下进行堆肥发酵(有氧发酵)。有氧发酵第一天开始曝气，每天曝气时间为10分钟，分4个循环完成，每个循环曝气2.5分钟，间隔1分钟后开启下一个循环；曝气方法是：通过高压风机向发酵物强制供应空气。有氧发酵第5天进行补水、翻抛操作，翻抛后再补水一次，使物料的含水量保持在60％-70％，温度在3天后达到60℃，可维持6-7天。当物料含水量低于60％，温度下降至60℃时，开始下一轮补水、翻抛、再补水，控制堆肥中心和底部的发酵温度为60-70℃，当积温达到1240℃，结束有氧发酵。有氧发酵的周期约为28天，发酵过程中共翻抛3次。
[0033]
步骤三、厌氧发酵
[0034]
将步骤二中完成有氧发酵的物料装袋密封，置于20-25℃的环境温度下厌氧处理大约30天。当物料中较大纤维完全软化，开始有粘性时，取物料样品，用同等体积量的水完全浸润后，利用快速糖度计(日本原装atago糖度检测仪，型号pal-1，测定范围0-53％)测定含糖量，用氨氮检测试纸(杭州路恒生物科技有限公司)测定铵态氮含量，用硝酸盐试纸(杭州路恒生物科技有限公司)测定硝态氮含量，测定方法参照厂商说明书。当物料的含糖量达到0.3-0.5％、铵态氮为2-5mg/l、硝态氮为50-100mg/l时，厌氧发酵完成，得到有机肥料。
[0035]
有机肥料的成分检测
[0036]
使用原子吸收光谱仪、紫外可见分光光度计等检测设备，根据有机肥检测标准n/y5252012检测制备的有机肥料，检测结果如表1所示。本发明以农林废弃物为主要原料，通过有氧发酵技术和厌氧发酵技术的结合，生产的有机肥料有机质含量高达91.3％，腐殖质含量达388g/kg。该肥料能够快速提高土壤有机质水平，可有效改善土壤结构，尤其是干硬板结的土壤，从而达到保水保肥的目的。此外，较高水平的腐殖质含量能够有效提高土壤生物多样性。
[0037]
表1
[0038]
测试项目测试结果有机质(以干基计)，％91.3总氮(以干基计)，％2.03磷(以p
2
o
5
计，以干基计)，％1.31钾(以k
2
o计，以干基计)，％0.51速效磷(以干基计)，mg/kg1.23
×
10
3
速效钾(以干基计)，mg/kg2.58
×
10
3
腐殖质(以干基计)，g/kg388