一种利用餐厨垃圾制备有机肥的方法及应用与流程

本发明属于有机肥料制备技术领域，具体涉及一种利用餐厨垃圾制备有机肥的方法及应用。

背景技术：

餐厨垃圾一般指餐饮垃圾和厨余垃圾，餐饮垃圾指餐馆、饭店、单位食堂等饮食剩余物及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等加工过程废弃物；厨余垃圾指家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾。餐厨垃圾具有高有机物含量、高含水率等特点，所以极易腐败、发酵、发臭、滋生病菌，如果管理不当很容易污染环境和危害健康。随着餐饮行业的高速发展和城镇化水平的提高，我国餐厨垃圾的产生量激增，2019年全国餐厨垃圾产生量突破1.2亿吨。

餐厨垃圾处理的现状，在欠发达地区，餐厨垃圾主要是传统的焚烧、填埋或经机械粉碎后与其他生活垃圾混合处理等非生物处理，由于土地资源紧张且对环境存在不利影响被逐步淘汰，在一些大城市，已经利用生物处理技术实现餐厨垃圾的清洁化、资源化、能源化、饲料化处理，但是由于餐厨垃圾产量巨大，目前现有的餐厨垃圾利用方式所能利用的总量有限，市场上急需增加更多的餐厨垃圾利用方式，以减少餐厨垃圾对环境造成的危害并且减少资源浪费。

土壤酸化，指的是土壤吸收性复合体接受了一定数量交换性氢离子或铝离子，使土壤中碱性(盐基)离子淋失的过程，影响土壤中生物的活性，改变土壤中养分的形态，降低养分的有效性，促使游离的锰、铝离子溶入土壤溶液中，对作物产生毒害作用。土壤酸化原因主要有：长期使用化肥，连续使用化学肥料，在增加产量的同时，也严重的酸化了土壤；盲目购买使用强酸性肥料，有些有机肥的原料是通过强酸反应后剩下的残渣，含有大量的酸离子，更加严重了土壤酸化；土壤有益菌越来越少，不能有效去除土壤里的有害物质，因为土壤已经不适合有益菌生存，土壤不能有效分解有害物质，加重了土壤的酸化程度；有机肥料使用量太少，有机质缺失，化肥对土壤板结影响越明显。近二十年来，随着各种水果亩产量的节节攀升，果园施用的化学肥料也越来越多，有关土壤酸化的报道时常见诸于报纸、杂志和其它媒体。我国胶东半岛地区果园土壤酸化十分严重，种植果树必须改良的强酸性、酸性土壤果园占全部果园总数的60.5％，再加上弱酸性土壤果园，胶东偏酸性果园占全部果园的比例达到88.4％。因此改良和维持土壤酸碱度是当地果园土壤管理的重要工作之一(参见《胶东果园土壤酸化现状及原因分析》于忠范，张振英等，《烟台苹果》2010-2)。

中国专利文献cn111088052a(申请号：201911049168.0)公开了一种基于餐厨垃圾的土壤改良剂及其制备方法和土壤改良方法，具体如下：将收集的餐厨垃圾用分选机进行分选，将其中不易分解和不易破碎的物质去除，再将剩下的有机物进行破碎至40-80目，得到粒度均一的有机混合物；水洗脱盐、离心脱水，在所述有机混合物中加水搅拌，离心脱水，将废水中的油脂初步过滤出去，得到脱水有机混合物；二次脱油，在所述脱水有机混合物中加入复合酶制剂，所述复合酶制剂中包括果胶酶、酸性蛋白酶、木质素酶和纤维素酶；进行酶解处理，通过油脂分离器将酶解物中的油脂分离出来，得到有机物料初产品；制备土壤改良剂，将所述有机物料初产品100-150份与活性炭20-30份、复合微生物制剂1-5份按重量份混合，所述复合微生物制剂中包括近平滑假丝酵母、地衣芽孢杆菌、特基拉芽孢杆菌和棘孢木酶；混匀后干燥浓缩，自然冷却即得到所述土壤改良剂。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用餐厨垃圾制备有机肥的方法及应用。

本发明中所述的北方落叶果树是指长江以北栽植的落叶果树，如苹果、梨、桃、葡萄、枣、核桃等。

本发明的技术方案如下：

一种有机肥，原料组分包括餐厨垃圾、有机物料腐熟剂。

根据本发明优选的，所述有机物料腐熟剂的有效活菌数≥2亿/g。

进一步优选的，所述有机物料腐熟剂含有酵母菌、芽孢杆菌。

更优选的，所述芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌、地热芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌。

所述有机物料腐熟剂为市售产品。

根据本发明优选的，所述有机肥产品的形状为圆柱型，柱型的直径为20-30cm，高为30-40cm。

进一步优选的，所述柱型的密度为0.15-0.25g/cm³，含水率低于30％。

更优选的，所述柱型的密度为0.2g/cm³，含水率低于30％。

上述有机肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)将餐厨垃圾经过分拣、油水分离、粉碎挤干后备用，挤干后的餐厨垃圾含水率为55％-65％，作为固体发酵培养基待用；

(2)将步骤(1)中的固体发酵培养基中接入有机物料腐熟剂混合均匀作为发酵物料进行好氧发酵，发酵物料的初始含水量55％-65％，发酵物料的温度升高至50-70℃，控制温度不超过70℃，维持一段时间后，发酵后期温度开始降低，当温度降至40℃以下时，发酵结束获得有机肥。

步骤(1)中分拣是对餐厨垃圾进行详细分拣，挑拣出杂物及不易腐垃圾等；油水分离是对餐厨垃圾中的油水采用重力分离技术进行分离处理，避免油污进入管网；粉碎挤干是使用离心粉碎机对餐厨垃圾进行粉碎处理，然后通过挤干绞龙将垃圾水分挤出脱水。

所述发酵结束获得有机肥外观为黑灰色粉末状。

根据本发明优选的，步骤(2)中有机肥的含水率为30％以下。

根据本发明优选的，步骤(2)中好氧发酵的初始温度为5℃以上。

根据本发明优选的，步骤(2)中好氧发酵过程中，通风量为1.5-2.5m³/s，在24h内，使发酵物料温度升至60-70℃，控制在该温度范围内发酵1-3天得到固体培养物；然后将固体培养物在15-30℃条件下，自然堆肥放置5-10天，当固体培养物的温度降至40℃以下时，发酵结束获得有机肥。

进一步优选的，步骤(2)中好氧发酵过程中，通风量为1.7m³/s。

根据本发明优选的，步骤(2)中固体发酵培养基与有机物料腐熟剂的重量份比为1000：(0.5-2.5)。

进一步优选的，步骤(2)中固体发酵培养基与有机物料腐熟剂的重量份比为1000:1。

根据本发明优选的，步骤(2)中所述有机肥通过挤压呈圆柱型，柱型的直径为20-30cm，高为30-40cm。

进一步优选的，所述柱型的密度为0.15-0.25g/cm³，含水率低于30％。

更优选的，所述柱型的密度为0.2g/cm³，含水率低于30％。

根据本发明优选的，所述有机肥重金属含量符合国家标准ny525-2012的要求。

上述有机肥在农作物种植中的应用。

根据本发明优选的，上述有机肥在北方落叶果树种植中的应用。

一种有机复合肥，组分包括：上述有机肥、n-p-k复合肥、钙镁磷肥。

根据本发明优选的，所述有机复合肥组分按重量份计包括：上述有机肥60-80份、n-p-k复合肥15-25份、钙镁磷肥5-15份。

进一步优选的，n-p-k复合肥中n-p-k＝15-10-17。

根据本发明优选的，所述有机复合肥呈圆柱型，柱型的直径为20-30cm，高为30-40cm。

进一步优选的，所述有机复合肥柱型的密度为0.2-0.3g/cm³，含水率为30％以下。

更优选的，所述有机复合肥柱型的密度为0.25g/cm³，含水率为30％以下。

上述有机复合肥的制备方法，包括如下步骤：

将上述有机肥与n-p-k复合肥和钙镁磷肥按相应的重量份混合均匀制得混合物，即得到有机复合肥。

根据本发明优选的：所述制备方法中，将混合物通过挤压成圆柱型，制得柱型的有机复合肥，柱型的直径为20-30cm，高为30-40cm。

进一步优选的，所述有机复合肥柱型的密度为0.2-0.3g/cm³，含水率为30％以下。

更优选的，所述有机复合肥柱型的密度为0.25g/cm³，含水率为30％以下。

上述有机复合肥在农作物种植中的应用。

根据本发明优选的，上述有机复合肥在北方落叶果树种植中的应用。

进一步优选的，上述有机复合肥在酸性土壤条件下果树种植中的应用。

本发明有益效果

1.本发明提高了餐厨垃圾的资源化利用率，本发明涉及的发酵产物经检测符合ny525-2012标准，可作为有机肥使用，进一步把餐厨发酵物作为果树营养块的原料，既推进了垃圾分类工作，又提高了餐厨垃圾的资源化利用率，减少了对环境的影响。

2.本发明涉及的营养柱，具有保水保肥的作用，有缓释性，省时省力，减少人力投入，餐厨发酵物含有大量有机物质，提供果树需要的多种无机和有机养分，培肥地力，增强肥效的后劲；适合比例的n-p-k复合肥和钙镁磷肥，施入土壤后，根据果树生长需要，缓慢释放，长效吸收，养分供应均衡，与果树养分需求高度匹配，可减少施肥2-3次。

3.本发明提供的肥料，提高土壤有机质含量，改善土壤环境，有效解决土壤板结和酸化问题，餐厨发酵物含有大量有机物质，改善土壤的物理性、化学性和生物活性，增加有机质含量，满足果树生长需要；有机肥料在分解的过程中，一方面使有机物质分解和矿质化，释放养分，另一方面还进行腐殖质化，使一些有机化合物缩合脱水形成复杂的腐殖质，经过降解的有机物质和新和成的腐殖质具有改善土壤结构，增进土壤保水保肥的作用，还能提高地温，改良土壤耕性，延长土壤的适耕性；有机肥料含有许多微生物和各种酶，能为土壤微生物活动提供养分和能量，也能改变土壤微生物区系，增加土壤有益微生物群落和土壤酶活性，有利于土壤物质的转化和提高土壤养分的利用率。

附图说明

图1为实施例1中制备的圆柱状有机复合肥照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步阐述，但本发明内容所保护的范围不限于此。

实施例中未详加说明的内容均按本领域现有技术。

材料来源

餐厨垃圾：所需餐厨垃圾由所在管辖区域的环卫部门收集，运输到集中处理中心，由专业的厨余垃圾就地处理设备进行处理。

厨余垃圾就地处理设备属于市售产品，由山东碧宇环保工程有限公司提供，型号为bycy-5000，日处理量为5t。

n-p-k(15-10-17)复合肥购自史丹利农业集团股份有限公司。

钙镁磷肥：购自济南福宝康化工有限公司。

实施例与其他对比例中的有机物料腐熟剂：购自广州市微元生物科技有限公司；所述有机物料腐熟剂有效活菌数≥2亿/g，包括：酵母菌、地衣芽孢杆菌、地热芽孢杆菌、甲基营养型芽孢。

对比例1中的有机物料腐熟剂：购自上海绿乐生物科技有限公司，所述有机物料腐熟剂有效活菌数≥0.5亿/g，包括枯草芽孢杆菌、米曲霉、酿酒酵母。

对比例5中以鸡粪为主的有机肥购自山东壮田生物科技有限公司。

对比例6中以猪粪为主的有机肥购自山东壮田生物科技有限公司。

实施例1

一种有机肥，原料组分包括餐厨垃圾、有机物料腐熟剂。

所述有机物料腐熟剂：有效活菌数≥2亿/g，包括：酵母菌、地衣芽孢杆菌、地热芽孢杆菌、甲基营养型芽孢。

上述有机肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)将餐厨垃圾按常规技术手段经过分拣、油水分离、粉碎挤干后备用，挤干后的餐厨垃圾含水率为61％，作为固体发酵培养基待用。

(2)将步骤(1)中的固体发酵培养基中接入有机物料腐熟剂混合均匀作为发酵物料，固体发酵培养基与有机物料腐熟剂的重量份比为1000:1，发酵物料的初始含水量为60％-63％，在餐厨垃圾处理设备(型号为bycy-5000)的生化仓中进行好氧发酵，初始发酵物料温度为25℃，好氧发酵过程中，通气量为1.7m³/s；通过电加热辅助，发酵物料在24h之内温度上升至60-70℃，控制在该温度范围内发酵两天后出仓得到固体培养物，将固体培养物在17-25℃的条件下，自然堆肥放置在干净的水泥地面进行二次发酵7天左右，待温度降至30℃以下发酵结束获得有机肥，该有机肥的含水率为25％，有机肥的外观为黑灰色粉末状。

(3)将上述有机肥通过挤压制成圆柱型，柱型直径为20cm，高为30cm，该柱型的密度为0.2g/cm³。

一种有机复合肥，组分包括：上述步骤(2)制备的有机肥60份、n-p-k复合肥25份、钙镁磷肥15份。

上述有机复合肥的制备方法，包括如下步骤：

将上述步骤(2)制备的有机肥与n-p-k复合肥和钙镁磷肥按相应的重量份混合均匀制得混合物，将混合物通过挤压成柱型，柱型的直径为20cm，高为30cm，密度为0.25g/cm³。

实施例2

一种有机复合肥，组分包括：实施例1中步骤(2)制备的有机肥70份、n-p-k复合肥20份、钙镁磷肥10份。

上述有机复合肥的制备方法，包括如下步骤：

将实施例1步骤(2)制备的有机肥与n-p-k复合肥和钙镁磷肥按相应的重量份混合均匀制得混合物，将混合物通过挤压成柱型，柱型的直径为25cm，高为35cm，密度为0.2g/cm³。

实施例3

一种有机复合肥，组分包括：实施例1中步骤(2)制备的有机肥80份、n-p-k复合肥15份、钙镁磷肥5份。

上述有机复合肥的制备方法，包括如下步骤：

将实施例1步骤(2)制备的有机肥与n-p-k复合肥和钙镁磷肥按相应的重量份混合均匀制得混合物，将混合物通过挤压成柱型，柱型的直径为30cm，高为40cm，密度为0.3g/cm³。

对比例1

一种有机肥，原料组分包括餐厨垃圾、有机物料腐熟剂。

所述有机物料腐熟剂：有效活菌数≥0.5亿/g，包括枯草芽孢杆菌、米曲霉、酿酒酵母。

上述有机肥的制备方法与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中固体发酵培养基与有机物料腐熟剂的重量份比为1000:4，其他控制条件均相同，制得有机肥，该有机肥的含水率为25％，有机肥的外观为黑灰色粉末状。

将上述有机肥通过挤压制成柱型，柱型直径为20cm，高为30cm，该柱型的密度为0.2g/cm³。

一种有机复合肥，组分包括：对比例1步骤(2)制备的有机肥60份、n-p-k复合肥25份、钙镁磷肥15份。

上述有机复合肥的制备方法，包括如下步骤：

将对比例1步骤(2)制备的有机肥与n-p-k复合肥和钙镁磷肥按相应的重量份混合均匀制得混合物，将混合物通过挤压成柱型，柱型的直径为20cm，高为30cm，密度为0.25g/cm³。

对比例2

与实施例1的不同之处在于，上述有机肥的制备方法与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中固体发酵培养基与有机物料腐熟剂的重量份比为1000:4，其他控制条件均相同，制得有机肥，该有机肥的含水率为25％，有机肥的外观为黑灰色粉末状。

将上述有机肥通过挤压制成柱型，柱型直径为20cm，高为30cm，该柱型的密度为0.2g/cm³。

一种有机复合肥，组分包括：对比例2步骤(2)制备的有机肥60份、n-p-k复合肥25份、钙镁磷肥15份。

上述有机复合肥的制备方法，包括如下步骤：

将对比例2步骤(2)制备的有机肥与n-p-k复合肥和钙镁磷肥按相应的重量份混合均匀制得混合物，将混合物通过挤压成柱型，柱型的直径为20cm，高为30cm，密度为0.25g/cm³。

对比例3

与实施例1的不同之处在于：

将步骤(2)有机肥通过挤压制成柱型，柱型直径为20cm，高为30cm，该柱型的密度为0.1g/cm³。

有机复合肥的制备中：将上述步骤(2)制备的有机肥与n-p-k复合肥和钙镁磷肥按相应的重量份混合均匀制得混合物，将混合物通过挤压成柱型，柱型的直径为20cm，高为30cm，密度为0.15g/cm³。

对比例4

与实施例1的不同之处在于：将步骤(2)有机肥通过挤压制成柱型，柱型直径为20cm，高为30cm，该柱型的密度为0.3g/cm³；其他均相同。

有机复合肥的制备中：将上述步骤(2)制备的有机肥与n-p-k复合肥和钙镁磷肥按相应的重量份混合均匀制得混合物，将混合物通过挤压成柱型，柱型的直径为20cm，高为30cm，密度为0.35g/cm³；其他均相同。

对比例5

与实施例1的不同之处在于：通过市场购买一定量的以鸡粪为主的有机肥，粉状，袋装。

对比例6

与实施例1的不同之处在于：通过市场购买一定量的以猪粪为主的有机肥，粉状，袋装。

效果例

实施例1-3与对比例1-4制备的有机肥与有机复合肥性能检测结果。

理化检测参照ny525-2012有机肥料的标准，理化检测结果：有机质含量≥45％，总养分≥5％，水分≤30％，ph5.5-8.5，重金属限量指标符合标准要求。

实施例1与对比例5-6有机肥中tn(总氮)的检测方法参照ny525-2012有机肥料的标准。

实施例1与对比例5-6有机肥中盐分含量的检测方法为用盐分计进行测量，盐分计为朋检牌盐分计。

实施例1与对比例1-4制备的有机肥吸水性实验的检测方法：将实施例1-3与对比例1-4制备的柱型有机肥，垂直放入含水量为200ml的浅盘中，浅盘尺寸相同，记录水被全部吸收时所用的时间，以及柱型有机肥的状态。

实施例1-3与对比例1-4制备的有机复合肥吸水性实验的检测方法与有机肥的吸水性检测方法相同。

实施例1与对比例5-6的tn(总氮)和盐分含量对比实验结果，见表1。

实施例1与对比例1-4制备的柱状有机肥吸水性实验结果，见表2。

实施例1-3与对比例1-4制备的柱状有机复合肥吸水性实验结果，见表3。

表1

表2

表3

由表2、表3中的实验数据可以看出，本发明涉及的柱状有机肥吸水速度快，肥料吸水后，肥料的完整性好，即肥料之间的黏性较好，具有保水保肥的作用。

实施例1与对比例1相比，加入有机物料腐熟剂的总菌数相同，但是所用的微生物菌种组成不同，获得有机肥的吸水性以及吸水后肥料完整性相差较大，证明本发明涉及的微生物菌种组成发酵获得的有机肥吸水性较好，肥料之间的黏性较好，具有保水保肥的作用。

实施例1与对比例2相比，加入有机物料腐熟剂的微生物菌种组成相同，但是对比例2使用的有机物料腐熟剂的总菌数远远大于实施例1的用量，获得的有机肥吸水性相同，但是吸水后肥料完整性相差较大，证明对比例2制备的有机肥黏性较差，吸水后的保肥性较差。

实施例1与对比例3、4相比柱型肥料的密度不同，当肥料密度过低，虽然吸水性增加，但是吸水后肥料的完整性较差，影响吸水后的保肥性；当肥料密度过高，吸水后肥料的完整性好，但是吸水速度降低，影响肥料的保水性。

由表1的实验数据可以看出，通过使用含有酵母菌、地衣芽孢杆菌、地热芽孢杆菌、甲基营养型芽孢等可以去除高油分、高油脂的微生物菌剂，发酵后的产物做成有机肥的盐分含量跟普通市售鸡粪有机肥和猪粪有机肥差别不大，tn含量也差别不大，可以作为有机肥正常使用。

应用例

实施例1-3与对比例1-4制备的有机肥与有机复合肥进行大田试验。

试验地点：临沂市沂水县店子村

土壤条件：丘陵地区棕壤

试验地块：60亩

试验果树：品种为红心苹果，采用宽行距、窄株距的现代苹果种植模式，株距1米，行距3米，每亩地种植220棵左右。

施用方式：施肥时间为秋季收获过后，果树需要花芽分化之前，在果树种植行的两侧开沟，进行沟施。

实验组ⅰ：实施例1与对比例1-2制备的粉状有机肥，每棵树施肥10千克。

实验组ⅱ：实施例1-3与对比例1-2制备的粉状有机复合肥，每棵树施用10千克。

实验组ⅲ：实施例1与对比例1-4制备的柱状有机肥，每棵树施用三个营养柱。

实验组ⅳ：实施例1-3与对比例1-4制备的柱状有机复合肥，每棵树施用三个营养柱。

对照组：按照传统的施肥方式，施入一定量的n-p-k(15-10-17)复合肥，每棵树施用2.5千克。

实施例1与对比例1-2制备的粉状有机肥施用种植结果见表4。

实施例1-3与对比例1-2制备的粉状有机复合肥施用种植结果见表5。

实施例1与对比例1-4制备的柱状有机肥施用种植结果见表6。

实施例1-3与对比例1-4制备的柱状有机复合肥施用种植结果见表7。

表4

表5

表6

表7

由表4中的实验结果可以看出，本发明涉及的餐厨发酵有机肥相对于对比例1、对比例2制备的餐厨垃圾有机肥在种植应用中的作用效果更好。

由表5中的实验结果可以看出，本发明涉及的粉状有机复合肥与对比例1-4涉及的粉状有机复合肥、对照例相比有效提高了苹果产量，苹果糖分含量，并且增加了土壤中有机质含量。

由表6中的实验结果可以看出，本发明涉及柱状有机肥与粉状有机肥相比对苹果产量的提高作用效果更优，与对比例1-4涉及的柱状有机肥相比，有效提高了苹果产量、土壤有机质含量，与对照例相比有效提高了苹果糖分的含量。

由表7中的实验结果可以看出，本发明涉及的柱状有机复合肥与对比例1-4涉及的柱状有机复合肥、对照例相比，有效提高了苹果产量、苹果糖分、土壤有机质含量，并且有效提高了酸性土壤的ph值。

综上，本发明涉及的技术方案有效利用了餐厨垃圾，减少了餐厨垃圾对环境造成的污染，本发明制备的肥料具有保水保肥的作用，能够有效提高果树产量、改善果树品质，具有改良土壤作用，有效提高土壤有机质以及提高酸性土壤ph值的作用。