降解食物源有机垃圾的固体菌剂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种降解食物源有机垃圾的固体菌剂，由食物源有机垃圾降解液体菌剂与载体材料构成，液体菌剂的重量是载体重量的10％～200％；载体材料是由腐熟有机肥与椰糠砖构成；腐熟有机肥与椰糠砖的重量比为0.1～10:1；所述腐熟有机肥为牛粪和菇渣经高温发酵腐熟的有机肥，含水率≤30％。本发明的载体能吸附更多的垃圾降解菌液(食物源有机垃圾降解液体菌剂)，因此能降低投加到垃圾降解系统的固体菌剂重量，从而减轻垃圾降解机转轴的运行负荷，进而提高垃圾降解效率。
【专利说明】降解食物源有机垃圾的固体菌剂
【技术领域】
[0001]本发明属于生活垃圾处理领域，涉及一种用于食物源有机垃圾的微生物降解消除技术，具体涉及一种食物源有机垃圾的微生物降固体菌剂。
【背景技术】
[0002]随着我国社会经济的快速发展，城镇居民的生活垃圾不仅数量日益增加，而且生活垃圾中包括瓜皮果壳、剩菜剩饭等食物源有机垃圾的比重也越来越大。由于食物源有机垃圾含水率高(90% )、焚烧热值低(2100?3100kJ/kg)，与其他城市垃圾成分混合后，采用填埋处置不仅占用宝贵的土地资源而且会产生大量渗滤液而污染地下水系；采用焚烧发电处置因不能满足垃圾的发热量要求(即5000kJ/kg以上)会致使焚烧炉燃烧不充分而产生二恶英，严重危害周边居民身体健康。由于这类垃圾来源分散，在收集转运过程中易腐烂发臭污染环境，因此难以从一家一户收集汇总后通过饲料加工、堆肥或沼气发酵处置技术实现资源化利用。所以食物源有机垃圾已成为影响城镇环境质量的重要污染源。为此，研发一种将这类垃圾就地生产、就地降解消除的高度无害化、减量化的处置新技术，对于经济社会的可持续发展和保护生态环境安全具有极其重要的作用。
[0003]基于上述理念，目前我国已研发出一些废弃食物等易腐生活垃圾微生物降解原位消除技术。如申请号03151167.8的发明专利公开了一种废弃食物微生物分解处理机，该机器先将剩菜剩饭、瓜皮果壳等食物垃圾粉碎，再利用所设置的微生物菌群将食物垃圾碎粒分解成水、二氧化碳和无机离子，然后通过颗粒层的过滤后，最后呈流质排入下水道，不会引起下水管道赌塞。这种技术在减少固体垃圾的排放量的同时却增加了污水处理压力，因此，未能从根本上解决餐厨食物垃圾的环境污染问题。发明专利(申请号:01112685.X)公开了一种消灭型有机垃圾生物处理机，采用特殊微生物菌群进行有机垃圾的完全消化，但未公开微生物菌剂的构成及制备方法。发明专利(申请号:02150972.7)公开了一种应用YB微生物功能菌垃圾的生活有机垃圾处理机，该YB微生物功能菌由枯草芽孢杆菌和脱氮副球菌组成，但未公开菌剂的载体材料及组配方法。
[0004]当食物源有机垃圾投入降解系统后，通过垃圾处理机的不断搅拌与菌剂充分混合，在好氧条件下被功能微生物降解。因此，垃圾降解系统的高效运行，不仅取决于垃圾高效降解功能微生物菌群的应用，而且还需要为垃圾降解菌群营造适宜的温、湿度和良好通气(好氧)环境。这种环境的维持，一方面可借助于垃圾处理机的温控、补水、送风功能来实现，另一方面也对菌剂的载体材料提出了特殊的要求。
[0005]虽然已有一些发明专利公开了有关微生物菌剂的载体材料。如发明专利“复合微生物菌剂吸附粉料”(02123534.1)公开了由50?90%的有机粉料和10?50%无机粉料构成的一种生产生物有机肥菌剂的复合微生物菌的吸附剂粉料，其中有机粉料为麦麸、米糠、豆秸粉、玉米芯粉、高粱壳粉、糠醛、豆柏、草炭土的至少一种，而无机粉料为沸石、硅藻土、凹凸棒土、轻质碳酸钙、磷矿粉或钾矿粉的至少一种。也有发明专利(03109680.8)公开了用调酸剂Ca (HCO3)2调节风煤或褐煤pH的一种生物有机肥料载体。
[0006]由于上述发明的着眼点在于如何提高载体材料对功能微生物的吸附量及菌剂中功能微生物的成活率，所以这些载体并不符合食物源有机垃圾降解菌剂对载体须具有良好透气性、持水性和对微生物分解耐受性的要求。为此，发明专利(201010272774.1)公开了以树枝肩、谷壳、棉子壳、笋壳肩等为支撑材料；以草炭，竹炭粉、沸石粉、粘土、高岭土等为吸附材料；以人工合成高分子聚合物如农用土壤保水剂吸水保水材料，经组配所构成的易腐有机垃圾降解菌剂的载体。由于上述树枝肩、谷壳、棉子壳、笋壳肩等支撑材料的取材常常受季节性和地域性限制，在食物源有机垃圾微生物降解消除技术的推广应用中具有一定的局限性，为此，申请号为201410093297.0专利公开了利用牛粪、菇渣经好氧高温堆肥制备的腐熟有机肥为支撑材料、以白炭黑为分散剂、以高吸水性树脂为吸水保水剂，经组配所构成的食物源有机垃圾降解菌剂的载体。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种比业已公开的食物源有机垃圾降解菌剂载体能吸附更多垃圾降解菌液的降解食物源有机垃圾的固体菌剂，以降低投加到垃圾降解系统的菌剂重量，从而减轻垃圾降解机转轴的运行负荷，进而提高垃圾降解效率。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供一种降解食物源有机垃圾的固体菌剂，由食物源有机垃圾降解液体菌剂与载体材料构成，液体菌剂的重量是载体重量的10%?200%。
[0009]作为本发明的降解食物源有机垃圾的固体菌剂的改进:载体材料是由腐熟有机肥与椰糠砖构成；腐熟有机肥与椰糠砖的重量比为0.1?10:1。
[0010]作为本发明的降解食物源有机垃圾的固体菌剂的进一步改进:所述腐熟有机肥为牛粪和菇渣经高温发酵腐熟的有机肥，含水率< 30% (重量％ )。
[0011]备注说明:所述腐熟有机肥按照申请号为201410093297.0的发明《食物源有机垃圾降解菌剂载体》所述的“吸附及支撑材料”进行制备。
[0012]作为本发明的降解食物源有机垃圾的固体菌剂的进一步改进:腐熟有机肥与椰糠砖的重量比为I?4:1 (备注说明:这是从成本与效果角度综合考虑后所得的优选比值);液体菌剂的重量是载体重量的70%?150%。
[0013]在本发明中，食物源有机垃圾降解液体菌剂可选用目前现有的各种液体菌剂。
[0014]本发明的载体材料，选用干燥的腐熟有机肥(即，含水率为10%?30% )与椰糠砖。其中腐熟有机肥由牛粪与菇渣经好氧高温堆肥腐熟而得，其含水量< 30% ;必要时经干燥处理(如烘干或暴晒)，从而控制含水率为15%?20%。
[0015]椰糠砖是花丼、园艺种植中优良的新型优良无土栽培基质，经高温高压处理制成的压缩块，不含病虫，干净，环保。椰糠砖可通过市购的形式获得，例如购自台州市深邦园艺用品有限公司的椰糠砖。椰糠砖对液体的吸附量可达其自重的4倍。
[0016]本发明的发明人通过大量的实验后得知，食物源有机垃圾降解菌剂的载体必须疏松多孔且具有良好透气性和较强的吸水持水能力，同时对微生物分解具有较强的耐受性，才能在垃圾降解系统运行过程中使菌剂基质维持良好的通气状况和适宜的含水率，以满足功能菌群旺盛生长对好氧条件的要求；反之，如果基质不够疏松不具备良好的透气性，或载体材料在运行过程中很快被系统中的微生物所分解，或材料吸水性差当含水率较高的食物源有机垃圾投入垃圾降解系统后游离水过多，都会造成基质闭结而形成厌氧环境，使有机垃圾分解不完全而产生有异味的挥发性脂肪酸等中间产物逸出，导致降解系统无法稳定运行，不得不频繁更换菌剂和载体，使垃圾降解系统的运行成本极大增加；同时，如果菌剂的载体比重较大、单位重量载体对菌液的吸附量较低，则会造成投加到垃圾降解系统的菌剂过重而增大垃圾降解机转轴的运行负荷，进而加大降解系统单位能耗的垃圾降解效率。
[0017]本发明正是基于食物源有机垃圾降解系统对菌剂载体材料的这些特殊要求而开展筛选、组配研宄，并充分考虑单位重量载体对菌液的吸附量。本发明所得的载体是适合于配制所有的“有机垃圾高效降解功能微生物固体菌剂”，本发明所得的固体菌剂适用于所有的“有机垃圾高效降解处理机”。
[0018]本发明以腐熟有机肥与椰糠砖按I?4:1的重量比构成食物源有机垃圾降解固体菌剂的载体；本发明的食物源有机垃圾降解固体菌剂制备方法是:按照载体重量的10%?200% (较佳为70%?150% )添加有机垃圾降解微生物菌液，混合均匀，分装保存；保存条件为:常温、干燥环境、避日晒雨淋。在为期半年的保存期内，可以投加于各类垃圾降解处理机内，对食物源有机垃圾进行降解消除处理。一般，在家用垃圾降解处理机内放置1.5kg?2kg本发明的食物源有机垃圾降解固体菌剂(降解食物源有机垃圾的固体菌剂)，每天处理Ikg生活有机垃圾(厨余垃圾)，降解系统连续运行3个月，垃圾减容率(R)达96%以上。R=(A-B-C)/AX 100 ;其中，A为垃圾降解系统运行期间投加的垃圾总体积；B为运行结束时所剩余垃圾体积；(:为运行起始是投入的固体菌剂体积。对于宾馆、饭店、食堂等的餐厨垃圾处理机，根据设备设计的处理能力确定固体菌剂的投加量。
[0019]本发明的食物源有机垃圾降解固体菌剂，具有如下优点:
[0020]1.本发明所得固体菌剂克服了业已公开的食物源有机垃圾降解菌剂需由载体材料与降解功能微生物菌液现场配制应用的局限性，而且相对于液体菌剂更便于物流运输与保藏。
[0021]2.本发明所得固体菌剂的载体具有疏松多孔和耐微生物降解特性，在长达数月的垃圾降解系统运行过程中不产生结块现象，因而可以保证垃圾降解系统运行的稳定性和高效性；
[0022]3.本发明所得固体菌剂的载体中包含了液体吸附量达自重4倍的椰糠砖，相对于发明人的前一份专利(201410093297.0)所公开的载体，等重量载体的微生物菌液吸附量成倍增加，因此单位重量载体的功能菌载荷量也成倍增加，从而有利于在保持相同的菌体投加量的前提下，减少向垃圾降解机投加的固体菌剂重量，进而减轻垃圾降解机转轴的运行负荷。
[0023]综上所述，本发明的固体菌剂，相等重量的载体可吸附的液体菌剂量相对于现有技术增加3?4倍，在投加等量液体菌剂的前提下，可以减少固体菌剂的用量；因此对于同等垃圾降解量的系统，所用载体重量降低一半，可大大减少垃圾降解机转轴的运行负荷；固体菌剂可以达到农业部标准生物有机肥保存期为半年的要求，相对于专利201410093297.0的现配现用，在施用与物流方面更为方便。因此，本发明减轻了垃圾降解系统运行过程中因降解菌剂载体的投加对垃圾降解机转轴运行负荷，从而提高垃圾降解效率。
【具体实施方式】
[0024]实施例1、一种食物源有机垃圾降解固体菌剂(降解食物源有机垃圾的固体菌剂)，该固体菌剂的具体制备方法:按照载体重量的85%添加有机垃圾降解微生物菌液(食物源有机垃圾降解液体菌剂)，混合均匀，并分装保存。
[0025]该菌剂的载体由以下重量含量的成分组成:80%的腐熟有机肥和20%的椰糠砖。其中，腐熟有机肥由牛粪菇渣(重量比4:1)经好氧高温发酵腐熟所得，含水率15%。其制备方法具体为:将含水率为70%新鲜牛粪与含水率为28%金针菇渣，按照4:1的重量比混合均匀，得混合物料(含水率约为62%);再按混合物料重量的0.5%接种按照发明专利200510049704.9的实施例1制备的好氧高温堆肥发酵菌剂，混合均匀后，进行常规的堆肥处理，约33天后获得腐熟有机肥。腐熟有机肥经60°C烘干3小时后含水量为15%。
[0026]备注说明:常规的堆肥处理为:一般堆肥物料的中心温度升温至60°C左右(55?65°C )时需要进行第一次翻堆，然后堆肥物料进入了高温阶段；在高温阶段中，堆肥物料一般每隔2?3天翻堆一次(目的也是控制堆肥物料的中心温度)，高温阶段翻堆2?4次(即总共翻堆3?5次)后，不再翻堆，继续堆置直至堆肥物料被腐熟为止。
[0027]椰糠砖:从市场购买。
[0028]有机垃圾降解微生物菌液按照发明专利201010272835.4的实施例2制备。
[0029]实施例2、一种食物源有机垃圾降解固体菌剂，该固体菌剂的具体制备方法:按照载体重量的90%添加有机垃圾降解微生物菌液(食物源有机垃圾降解液体菌剂)，混合均匀，并分装保存。
[0030]该菌剂的载体由以下重量含量的成分组成:75%的腐熟有机肥和25%的椰糠砖。其中:腐熟有机肥含水率为19%，其制备方法具体为:含水率为74%新鲜牛粪与含水率为29%杏鲍菇渣，按照3:1的重量比混合均匀，得混合物料(含水率约为63% );再按混合物料重量的0.7%接种按照发明专利200510049704.9的实施例2制备的好氧高温堆肥发酵菌剂，混合均匀后，进行常规的堆肥处理；约35天后获得腐熟有机肥。腐熟有机肥经暴晒I天后含水量为19%。
[0031]椰糠砖从市场购买。
[0032]有机垃圾降解微生物菌液按照发明专利201010272823.1的实施例2制备。
[0033]实施例3、一种食物源有机垃圾降解固体菌剂，该固体菌剂的具体制备方法:按照载体重量的100%添加有机垃圾降解微生物菌液(食物源有机垃圾降解液体菌剂)，混合均匀，并分装保存。
[0034]该菌剂的载体由以下重量含量的成分组成:65%的腐熟有机肥和35%的椰糠砖。其中:腐熟的有机肥含水率为22%，其制备方法具体为:将含水率为74%新鲜牛粪与含水率为22%金针菇渣，按照4.5:1的重量比混合均匀，得混合物料(含水率约为64.5% );再按混合物料重量的0.6%接种按照发明专利200510049704.9的实施例1制备的好氧高温堆肥发酵菌剂，混合均匀后进行常规的堆肥处理；约38天后获得腐熟有机肥。腐熟有机肥暴晒I天后含水量为22%。
[0035]椰糠砖从市场购买。
[0036]有机垃圾降解微生物菌液按照发明专利20101272801.5的实施例2制备。
[0037]实施例4、一种食物源有机垃圾降解固体菌剂，该固体菌剂的具体制备方法:按照载体重量的110%添加有机垃圾降解微生物菌液(食物源有机垃圾降解液体菌剂)，混合均匀，并分装保存。
[0038]该菌剂的载体由以下重量含量的成分组成:60%的腐熟有机肥和40%的椰糠砖。其中:腐熟的有机肥含水率为28%，其制备方法具体为:将含水率为71%新鲜牛粪与含水率为20%金针菇渣，按照5:1的重量比混合均匀，得混合物料(含水率约为62.5% );再按混合物料重量的0.5%接种按照发明专利200510049704.9的实施例1制备的好氧高温堆肥发酵菌剂，混合均匀后进行常规的堆肥处理；约30天获得腐熟有机肥。腐熟有机肥暴晒I天后含水量为28%。
[0039]椰糠砖从市场购买。
[0040]有机垃圾降解微生物菌液按照申请号为201410142734.3发明专利的实施例1制备。
[0041]实验1、将60kg按实施例1所得的食物源有机垃圾降解固体菌(降解食物源有机垃圾的固体菌剂)，置于北京晟智科技发展有限公司制造的垃圾生化处理机SZ-AS300内，开启处理机运行2小时后投加主要由剩菜剩饭、瓜皮果壳、菜根菜皮等构成的食物源有机垃圾；除双休日不投加外，每天垃圾投加量为100-120kg ;整个降解系统连续运行11个月，垃圾减容率(即投加垃圾的总体积与剩余垃圾体积之差对投加垃圾的总体积之百分比)达96%。
[0042]实验2、将160kg按实施例2所得的食物源有机垃圾降解固体菌剂，置于北京晟智科技发展有限公司制造的垃圾生化处理机SZ-AS300内，开启处理机运行2小时后投加主要由剩菜剩饭、瓜皮果壳、菜根菜皮等构成的食物源有机垃圾；除双休日不投加外，每天垃圾投加量为350-380kg ;整个降解系统连续运行6个月，垃圾减容率即投加垃圾的总体积与剩余垃圾体积之差对投加垃圾的总体积之百分比达93%。
[0043]实验3、将320kg实施例3所得的食物源有机垃圾降解固体菌剂，置于北京晟智科技发展有限公司制造的垃圾生化处理机SZ-AS300内，开启处理机运行2小时后投加主要由剩菜剩饭、瓜皮果壳、菜根菜皮等构成的食物源有机垃圾；除双休日不投加外，每天垃圾投加量为700-750kg ;整个降解系统连续运行4个月，垃圾减容率即投加垃圾的总体积与剩余垃圾体积之差对投加垃圾的总体积之百分比达90%。
[0044]实验4、将65kg按实施例4所得的食物源有机垃圾降解固体菌剂，置于北京晟智科技发展有限公司制造的垃圾生化处理机SZ-AS300内，开启处理机运行2小时后投加主要由剩菜剩饭、瓜皮果壳、菜根菜皮等构成的食物源有机垃圾；除双休日不投加外，每天垃圾投加量为100?130kg ;，整个降解系统连续运行11个月，垃圾减容率即投加垃圾的总体积与剩余垃圾体积之差对投加垃圾的总体积之百分比达96%。
[0045]实验5、将180kg按实施例4所得的食物源有机垃圾降解固体菌剂，置于北京晟智科技发展有限公司制造的垃圾生化处理机SZ-AS300内，开启处理机运行2小时后投加主要由剩菜剩饭、瓜皮果壳、菜根菜皮等构成的食物源有机垃圾；除双休日不投加外，每天垃圾投加量为350-380kg ;整个降解系统连续运行6个月，垃圾减容率即投加垃圾的总体积与剩余垃圾体积之差对投加垃圾的总体积之百分比达95%。
[0046]实验6、将300kg实施例4所得的食物源有机垃圾降解固体菌剂，置于北京晟智科技发展有限公司制造的垃圾生化处理机SZ-AS300内，开启处理机运行2小时后投加主要由剩菜剩饭、瓜皮果壳、菜根菜皮等构成的食物源有机垃圾；除双休日不投加外，每天垃圾投加量为700-750kg，整个降解系统连续运行3个月，垃圾减容率即投加垃圾的总体积与剩余垃圾体积之差对投加垃圾的总体积之百分比达94%。
[0047]实验7、将实施例1制备而得的固体菌剂保存半年，然后同实验I所述方法进行实验。
[0048]整个降解系统连续运行11个月，垃圾减容率(即投加垃圾的总体积与剩余垃圾体积之差对投加垃圾的总体积之百分比)达96%。
[0049]对比例1、一种复合微生物菌剂吸附粉料(ZL02123534.1)，其由55.5%的豆秸粉、18.5%的米糠和26%的沸石粉组成。上述％均为重量百分比。
[0050]以上述粉料替代实施例1的载体制备所得的食物源有机垃圾降解固体菌剂呈浆糊状。
[0051]对比实验1-1、以上述对比例I所得的固体菌剂替代实施例1所得固体菌剂，其余同实验I。
[0052]结果为:垃圾降解系统仅连续运行2天，就出现基质结块现象，系统有异味逸出无法继续运行，垃圾减容率就降低到30%。
[0053]对比例2、新型生物有机肥料载体(200810064089.2)，其由粉碎风化煤加碳酸氢1?调节 pH6.8.ο
[0054]以上述载体替代实施例1的载体制备所得的食物源有机垃圾降解固体菌剂呈浆糊状。
[0055]对比实验1-2、以上述对比例2所得的固体菌剂替代实施例1所得固体菌剂，其余同实验I。
[0056]结果为:垃圾降解系统仅连续运行2天，就出现基质结块现象，系统有异味逸出无法继续运行，垃圾减容率就降低到25%。
[0057]对比例3、按土壤:锯末:輕石=1:1:1的体积比例构成载体材料。
[0058]以上述载体替代实施例1的载体制备所得的食物源有机垃圾降解固体菌剂呈浆糊状。
[0059]对比实验1-3、以上述对比例3所得的固体菌剂替代实施例1所得固体菌剂，其余同实验I。
[0060]结果为:垃圾降解系统仅连续运行5天，就出现基质结块现象，系统有异味逸出无法继续运行，垃圾减容率就降低到35%。
[0061]对比例4、以腐熟有机肥为载体材料。
[0062]以上述载体替代实施例1的载体制备所得的食物源有机垃圾降解固体菌剂呈浆糊状。
[0063]对比实验1-4、以上述对比例4所得的固体菌剂替代实施例1所得固体菌剂，其余同实验I。
[0064]结果为:垃圾降解系统仅连续运行7天，就出现基质结块现象，系统有异味逸出无法继续运行，垃圾减容率就降低到40%。
[0065]对比例5、按照201410093297.0所述方法制备固体菌剂:
[0066]该载体由以下重量含量的成分组成:98.5%的吸附及支撑材料(具体为:牛粪和菇渣经高温发酵腐熟的有机肥)、0.5%的分散材料(具体为:粒度100目的白炭黑)和1%的吸水保水材料(具体为:粒度20目的高吸水性树脂一一聚丙烯酰胺)。
[0067]按照载体重量的10%添加有机垃圾降解微生物菌液；得固体菌剂I。
[0068]对比实验5-1、将165kg固体菌剂I，置于北京晟智科技发展有限公司制造的垃圾生化处理机SZ-AS300内，开启处理机运行2小时后投加主要由剩菜剩饭、瓜皮果壳、菜根菜皮等构成的食物源有机垃圾；除双休日不投加外，每天垃圾投加量为100-120kg ;整个降解系统连续运行11个月，垃圾减容率(即投加垃圾的总体积与剩余垃圾体积之差对投加垃圾的总体积之百分比)达95 %。
[0069]对比实验5-2、固体菌剂I的用量由对比实验5-1的165kg减少60kg (同实施例1的固体菌剂用量)，然而按照对比实验5-1进行实验，整个降解系统只运行9天，就出现基质结块现象，系统有异味逸出无法继续运行，垃圾减容率就降低到60%。
[0070]最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.降解食物源有机垃圾的固体菌剂，其特征是:由食物源有机垃圾降解液体菌剂与载体材料构成，液体菌剂的重量是载体重量的10%?200%。
2.根据权利要求1所述的降解食物源有机垃圾的固体菌剂，其特征是:载体材料是由腐熟有机肥与椰糠砖构成；腐熟有机肥与椰糠砖的重量比为0.1?10:1。
3.根据权利要求2所述的降解食物源有机垃圾的固体菌剂，其特征是:所述腐熟有机肥为牛粪和菇渣经高温发酵腐熟的有机肥，含水率< 30%。
4.根据权利要求2或3所述的降解食物源有机垃圾的固体菌剂，其特征是:腐熟有机肥与椰糠砖的重量比为I?4:1 ;液体菌剂的重量是载体重量的70%?150%。
【文档编号】B09B3/00GK104450661SQ201410649934
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月16日 优先权日:2014年11月16日
【发明者】方萍 申请人:浙江大学