专利名称：堆肥催化剂及堆肥的制造方法
技术领域：
本发明是关于堆肥催化剂及堆肥的制造方法，尤其是涉及利用微生物菌群将有机废弃物处理成农业需要的堆肥催化剂及堆肥的制造方法。
背景技术：
畜产粪尿、木质废弃物、玉米秸秆等各种有机废弃物的堆肥方法越来越得到人们重视，将会广泛普及推广。植物的主要成分是植物纤维、木质素等难分解的物质。如果利用一般在食品加工业普及的乳酸菌、枯草菌、纳豆菌等人工培养制造的微生物材料，或利用传统家畜粪发酵的方法，都不会使植物纤维等难分解的成分分解，无法进行高温发酵，堆肥的周期加长，甚至堆肥中止，没有完熟。特别是在北方冬天气温零度以下，堆肥混合物无法发热，堆肥被迫中止的现象很普遍。由于上述原因，大量废弃物堆积如山造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是针对存在的上述问题，提供一种堆肥催化剂及堆肥的制造方法。该方法利用在自然界分布的微生物菌群，处理造成环境污染的大量废弃物，制造出优质的堆肥。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是微生物必要营养主成分是炭元素和能量动植物性有机物。这种物质成分构成千差万别，组成更是多种多样。微生物的世界种类繁多，对动植物性物质有着惊人的分解能力，可以说拥有万能的分解力，任何有机物的成分都可分解。但并不是将动植物性有机物质完全分解到消灭的程度，其分解的同时会与无机物质结合。上述有机物质中的成分大概由以下4点构成1.糖类，蛋白质，油脂；2.木纤维；3.原木纤维；4.木质素。
上面列举的第1项内容为易分解的成分，其中最难分解的是第4项内容。在自然界中，会按此顺序分解，相对应的微生物群也会按此顺序“出现又消失”，这就是微生物在按照分解的难易程度交替分解有机物。分解过程可分为初期的高温期阶段、过渡期的高温期和中温期阶段和最终期的低温期后熟阶段。
如图所示，第1阶段中，最初是丝状菌和细菌等中温性和低温性微生物分解糖类、蛋白质、油脂等，属于第1点的易分解的物质。其中含有很多病原性丝状菌和未分解的物质。将这样的有机物投放到土壤中，有害微生物将迅速繁殖对农作物的生育生长有害。在此阶段，易分解的有机物以很快的速度分解，内部积蓄的能量转换成热能，如若在不易散热的环境中，其发热温度可达到50℃以上。此时，高温环境中大部分丝状菌类微生物活性减弱。高温性和好热性细菌，特别是杆状菌的活性开始加强。属于第1阶段的成分已经分解完毕，进入第2段阶。
第2阶段中，在第1阶段中活跃的丝状菌和中温性细菌大部分处在休眠状态，高温性和好热性细菌如杆状菌、放线菌和高温性放线菌的活性增强，丝状菌、菌丝和细菌的尸体和木纤维的分解开始了。酸性有机质在第一阶段消耗殆尽，高温嫌气性木纤维菌开始活跃。同时在高热的作用下，植物纤维和属于第3项的难分解性的原木纤维开始分离、溶解，其中木质素也分离出来，慢慢分解进入第3阶段。
第3阶段中在此阶段中，多种低养耗细菌、放线菌和杆状菌开始活跃，在前两阶段，没有分解的木质素和难分解的中间物质等逐渐开始分解。同时微生物细胞的尸体，低分子化的木质素使发酵物体积缩小，形成腐植质，颜色也变成黑褐色。
上述的植物残渣分解和腐植化过程中分解有机物质的微生物群体里，分离出最先活跃的微生物菌株后，其中植物体内主要成分为糖类、蛋白质、油脂、木纤维、原木纤维、木质素。选择加水分解活性高的菌株，集中培养混合菌，以一定的比率混合到堆肥混合物中，这样就像图中表示的那样，进行3个阶段的堆肥过程后，即可制造出完熟、优质的堆肥。
上述各段阶中，从自然环境中分解有机物质的微生物群体里，优先选择活性强、繁殖能力强的菌株。放到一般微生物学中常用的“培养基”培养后，測定各菌株的加水分解活性，选择活性强的菌株。选择的菌株放置在装有“培养基”的容器中，在温度25～30℃的环境中放置7～10日，在“培养基”繁殖的所有菌株放置在容器中用5～20倍的消毒过的水稀释。稀释后的菌群与营养丰富的大米、小麦混合，并杀菌后，添加消毒过的水，使水分达到60％～70％，放到保温箱中，保持25～30℃的环境温度培养，制造出堆肥催化剂。给一定比例混合的玉米秸、稻草、农作物残渣和木材废弃物、废水、污水净化厂排出的污泥及畜产业废弃物等增加通风，在混合物中添加多孔质材料，添加堆肥催化剂，实现高温发酵堆肥。
本发明所利用的堆肥催化剂的种类并没有特别严格的限定，肥沃的土壤、含有丰富纤维素酶、木质纤维素酶、蛋白质酶、脂肪酶、氨基酶、乳糖酶、壳多糖、过氧化物、酚氧化酶、石炭酸氧化酶等完熟的堆肥。属酵素活性高的丝状菌的皂角曲霉菌，曲菌素米谷蛋白，曲霉菌，假头状孢子头物种等，属杆状菌的枯草杆菌，马铃薯杆状菌，仙人掌杆状菌等，属放线菌的链霉菌，灰色链霉菌，喜热肌蛋白酶类菌等。将选择出的菌种混合微生物复合体制造出堆肥催化剂。
本发明中，为了在气温零度以下的环境中高温发酵堆肥，将上述堆肥催化剂和大米、小麦和荞麦皮、稻壳还有啤酒糟、豆饼等食品加工废弃物以1∶10的比例混合，再与堆肥混合物混合，在中心部位给予起始温度，使其从中心位置开始发热，在堆肥混合物上覆盖保温材料，使热不能及时发散，维持高温状态，堆肥混合物开始发酵。注意要保持混合物的保温性、通风及酸度的高浓度，发酵开始后，混合物中的分解物质将被大量消耗，温度也就慢慢下降，降至摄氏20～30℃时，将堆肥混合物整体混合搅拌，再在上面覆盖上保温材料，假如发酵出现中止，中心的温度不再上升，则在中心位置加入大米、小麦及荞麦皮、啤酒糟、豆饼等食品加工废弃物，实现在气温零度以下的环境中高温发酵堆肥。
附图所示堆肥过程微生物群和温度的变化过程示意图。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
对本发明作进一步详细的描述。
实施例1米糠和稻壳以1∶1的比例混合，加入5～10倍量的热水，消毒1次后，待温度降至40～50℃后，放在“培养基”中。待菌群繁殖后，均匀搅拌制成综合菌株，放置恒温箱中，并保持温度25～30℃之间。14日之后，混合物中菌的数量见表1。
表1.米糠混合物中菌数
表2.有机性废弃物发酵对堆肥化催化剂的影响
实施例2在啤酒糟中倒入热水，使其水分达到约60％后，分成两份，第1部分作为对照区，添加混合物总量的10％的大粪。第2部分作为实验区，加入占总量的10％的堆肥催化剂(按照例1制造出来的)。将两部分分别放到保温箱中，每周搅拌1次，2个月后对发酵的啤酒糟进行化学成分分析，见2表。啤酒糟发酵后的炭含量(C)和炭氮比(C/N)明显比发酵前低，腐植质量特别是腐植酸量及盐基置换容量(CEC)明显增高。可是如果用鸡粪代替堆肥催化剂添加到实验区内，与添加催化剂的实验区相比，各项指标明显不如后者。
实施例3落叶松的锯末、米糠和稻壳以10∶10∶2的比例混合，使其达到60％的含水率(将混合物用手紧攥，从手指缝中稍稍渗出水的程度大约为60％的含水率)，分成2部分，第1部分为对照区，加入总量10％的牛粪。第2部分为实验区，加入总量10％的堆肥化催化剂。分别堆成高1.5m，直径1.5m的圆锥形。4日后，堆肥混合物的中心开始发热，温度可升至摄氏50℃以上，20日后温度开始下降，此时将混合物进行搅拌，这种工作进行2个月后，对其成分进行分析(见表2)。表2中的分析结果表明实验区的碳元素含量(C)和碳素率(C/N)明显降低，腐植质量和腐植酸量和盐基置换容量(CEC)明显增高，所以说催化剂可促使堆肥速度加快，效率增加。
实施例4本实验的环境温度要求零下10℃以下。将牛粪、米糠、堆肥催化剂以10∶10∶1的比例混合，分成两部分，第1部分为对照区，加入占总量30％的直径1mm以下的落叶松、锯末，第2部分为实验区，加入占总量30％的直径为1cm的粗锯末和锯末粉以2∶1比率混合的混合物，两部分混合物的含水率都要达到60％。分别堆成高1.5m，直径1.5m的圆锥形，在中心位置插入温度计。几天后，中心位置的温度测定结果为对照区的温度最高升至40℃，10日后为25℃，之后慢慢降至10℃，发酵中止。与此相反实验区的温度最高升至55℃，20日后为40℃，30日后为30℃，此温度可维持2个月以上，即使周边气温为零下，发酵的过程始终继续。这说明添加了粗锯末后，混合物中缝隙增多，其中缝隙的空气起到保温作用，能够维持较高的温度。
通过上述实例说明，本发明的堆肥催化剂和利用堆肥催化剂堆肥的制造方法是根据环境中动植物尸体分解过程，对自然环境中分布的植物主要成分加以分析，分离出加水分解活性高的各种菌，调制出微生物复合体。将大量产生的各种有机废弃物以一定的比例混合，即使环境温度在零度以下，也可进行高温发酵，生产出质地优良的完熟的堆肥，对环境保护、改良土壤和沙漠绿地化有着重要意义。
权利要求
1.一种堆肥催化剂及堆肥的制造方法，其特征是，它包括下列步骤(1)从自然环境中分解有机物质的微生物群体里，优先选择活性强、繁殖能力强的菌株，放到一般微生物学中常用的“培养基”培养后，侧定各菌株的加水分解活性，选择活性强的菌株；(2)选择的菌株放置在装有“培养基”的容器中，在温度25～30℃的环境中放置7～10日，在“培养基”繁殖的所有菌株放置在容器中用5～20倍的消毒过的水稀释；(3)稀释后的菌群与营养丰富的大米、小麦混合，并杀菌后，添加消毒过的水，使水分达到60％～70％，放到保温箱中，保持25～30℃的环境温度培养，制造出堆肥催化剂；(4)给一定比例混合的玉米秸、稻草、农作物残渣和木材废弃物、废水、污水净化厂排出的污泥及畜产业废弃物等增加通风，在混合物中添加多孔质材料，添加堆肥催化剂，实现高温发酵堆肥。
2.根据权利要求1所述的堆肥催化剂及堆肥的制造方法，其特征是，将上述堆肥催化剂和大米、小麦和荞麦皮、稻壳还有啤酒糟、豆饼等食品加工废弃物以1∶10的比例混合，再与堆肥混合物混合，在中心部位给予起始温度，使其从中心位置开始发热，在堆肥混合物上覆盖保温材料，使热不能及时发散，维持高温状态，堆肥混合物开始发酵，注意要保持混合物的保温性、通风及酸度的高浓度，发酵开始后，混合物中的分解物质将被大量消耗，温度也就慢慢下降，降至摄氏20～30℃时，将堆肥混合物整体混合搅拌，再在上面覆盖上保温材料，假如发酵出现中止，中心的温度不再上升，则在中心位置加入大米、小麦及荞麦皮、啤酒糟、豆饼等食品加工废弃物，实现在气温零度以下的环境中高温发酵堆肥。
全文摘要
本发明公开了一种堆肥催化剂及堆肥的制造方法，旨在提供一种利用在自然界分布的微生物群，处理造成环境污染的大量废弃物，制造出优质的堆肥。从自然环境中分解有机物质的微生物群体里，将活跃的菌株分离出来，繁殖培养后，制造出堆肥催化剂。利用堆肥催化剂使污染环境的各种有机性废弃物高温发酵，制造出优质堆肥。本发明适用于各种有机废弃物的堆肥制造，有利于被农药、化学肥料、石油等污染土地的恢复及沙漠绿化。
文档编号C05F17/00GK1880285SQ20061001003
公开日2006年12月20日 申请日期2006年5月12日 优先权日2006年5月12日
发明者石铁, 全学文, 许祯子 申请人:石铁