CN111410569A - 一种园林废弃物的生物堆肥方法 - Google Patents

一种园林废弃物的生物堆肥方法 Download PDF

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CN111410569A CN202010321946.3A CN202010321946A CN111410569A CN 111410569 A CN111410569 A CN 111410569A CN 202010321946 A CN202010321946 A CN 202010321946A CN 111410569 A CN111410569 A CN 111410569A
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周鑫鑫
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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种园林废弃物的生物堆肥方法，涉及园林废弃物利用技术领域，所述方法包括以下步骤：首先，将园林废弃物进行收集；其次，将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎；再次，粉碎后的园林废弃物中加入禽畜粪便、酒糟、麸皮和复合菌剂，搅拌均匀后喷水至水分含量为55‑65%后进行堆垛；最后，3‑5天堆翻一次，发酵15‑25天后进行干燥灭菌、保存。使用本申请的生物堆肥方法在堆肥15‑25天后就能够完全腐化，且园林废物物中的主要物质纤维素、半纤维及木质素的降解率分别达到了74%、63%和61%。

Description

一种园林废弃物的生物堆肥方法
技术领域
本发明涉及园林废弃物利用技术领域，具体涉及一种园林废弃物的生物堆肥方法。
背景技术
随着城市化进程的加快以及城市园林绿地面积，如住宅小区绿地、市政公园和花园的持续增加，园林废弃物的数量越来越多，成为城市固体废弃物的主要组成之一，给环境带来了巨大的压力。所谓的园林废弃物是指一系列的有机材料包括枯枝落叶、树枝修剪物、草坪修剪物、杂草、种子和残花等。
园林废弃物的堆肥处理，是指以自然条件下或养护过程中产生的草坪草屑、树枝、树叶等废弃物为原料，或者添加一定配比的其他辅料，在适合的条件下利用微生物降解有机物质，经过一定时间的发酵，将有机可腐物转化成有机营养物或腐殖质，得到最终腐熟的堆肥产品。
但是因为园林废弃物中主要是草坪草屑、树枝、树叶，所以导致其主要成分为难以降解的纤维素、半纤维素和木质素，这些会导致在对园林废弃物进行堆肥过程中，堆肥时间过长、效率低，园林废弃物腐化不彻底，影响肥力等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种园林废弃物的生物堆肥方法，该方法通过在园林废弃物中加入禽畜粪便来改善园林废弃物的碳氮比，加入复合菌剂来提高园林废弃物的降解速度，加入酒糟和麦麸为复合菌剂中的各种菌提供初期代谢所需要的营养素质，加速各种菌的繁殖代谢，来加快园林废弃物的腐化，使本申请的园林废弃物在堆肥15-25天后就能够完全腐化，且符合有机肥的堆肥标准。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种园林废弃物的生物堆肥方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将园林废弃物进行收集；
S2：将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎；
S3：粉碎后的园林废弃物中加入禽畜粪便、酒糟、麸皮和复合菌剂，搅拌均匀后喷水至水分含量为55-65%后进行堆垛；
S4：3-5天堆翻一次，发酵15-25天后进行干燥灭菌、保存。
进一步地，所述粉碎的粒径为3-5cm。
更进一步地，所述园林废弃物、禽畜粪便、酒糟与复合菌剂的质量比为100-200:40-80：20-40：10-30:5-10。
更进一步地，所述园林废弃物、禽畜粪便、酒糟与复合菌剂的质量比为150:60：30：15:7。
更进一步地，所述牲畜粪便为鸡粪、牛粪、猪粪、羊粪、马粪中的一种或多种的混合。
更进一步地，所述酒糟为啤酒酒糟、白酒酒糟中的一种。
更进一步地，所述复合菌剂为白腐菌、褐腐菌、高温纤维菌、里氏木霉、纤维单胞菌和芽孢杆菌的混合。
更进一步地，所述白腐菌、褐腐菌、高温纤维菌、里氏木霉、纤维单胞菌和芽孢杆菌的质量比为2：2:2:2：1:1。
更进一步地，所述堆垛的形状为圆锥状，圆锥底面半径为2m，高度为2-2.5m。
更进一步地，所述生物堆肥方法还包括对发酵过程中pH的调节：当堆肥的pH＜6或pH值＞9时，用石灰、草木灰、稀硫酸对pH值进行调节。
本发明的有益效果：
本申请的园林废弃物的生物堆肥方法通过在园林废弃物中加入禽畜粪便来改善园林废弃物的碳氮比，加入复合菌剂来提高园林废弃物的降解速度，加入酒糟和麦麸为复合菌剂中的各种菌提供初期代谢所需要的营养素质，加速各种菌的繁殖代谢，来加快园林废弃物的腐化过程，使本申请的园林废弃物在堆肥15-25天后就能够完全腐化，且园林废物物中的主要物质纤维素、半纤维及木质素的降解率分别达到了74%、63%和61%。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例1-3及对比例1-4的园林废弃物堆肥后的C/N；
图2为本发明实施例1-3及对比例1-4的园林废弃物堆肥过程中的氨氮含量变化；
图3为本发明实施例1-3及对比例1-4的园林废弃物堆肥过程中的硝态氮含量变化；
图4为本发明实施例1-3及对比例1-4的园林废弃物堆肥过程中的纤维素含量变化；
图5为本发明实施例1-3及对比例1-4的园林废弃物堆肥过程中的半纤维素含量变化；
图6为本发明实施例1-3及对比例1-4的园林废弃物堆肥过程中的木质素含量变化。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1至图6，本发明实施例的一种园林废弃物的生物堆肥方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将园林废弃物进行收集；
其中，所述园林废弃物包括树枝、树叶、落花和杂草，在对园林废弃物进行清理和收集时难免夹杂有石块、塑料袋、塑料瓶及其它垃圾，在对园林废弃物收集后要筛除这些难降解物，以免对园林废弃物的堆肥过程产生影响。所述园林废弃物包括树枝、树叶、落花和杂草。
S2：将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎；
在其中一个实施例中，对园林废弃物进行粉碎的粒径为3-5cm，示例性的，所述粒径可以为3cm、4cm、5cm；粉碎的粒径过小，会造成堆垛密度过大，影响氧气的通入，进一步影响好氧微生物的繁殖，降低堆肥的发酵速度，粒径太大也会降低发酵过程中微生物与园林废弃物的接触面积，从而降低微生物对纤维素、半纤维素以及木质素等的分解速度，影响堆肥的发酵质量。
S3：粉碎后的园林废弃物中加入禽畜粪便、酒糟、麸皮和复合菌剂，搅拌均匀后喷水至水分含量为55-65%后进行堆垛；
由于园林废物中主要成分为树枝、树叶和杂草，所以其中含有大量的难降解物质纤维素、半纤维素和木质素，这些物质难以降解，降解初期不能为微生物提供足够的营养成分供微生物进行繁殖，所以本申请在园林废弃物中加入了禽畜粪便、酒糟、麦麸。麦麸中含有淀粉、蛋白、可降解纤维素以及丰富的维生素矿物质、酒糟中除了含有丰富的维生素、矿物质外，还含有各种氨基酸，这些都能够为外源性添加的复合菌剂提供初期的营养，为复合菌剂的大量繁殖提供条件；另外，纤维素、半纤维素以及木质素中的主要元素为碳，而碳氮比（C/N）是衡量有机肥品质的一个重要标准，通常，为了增加有机肥的C/N会在有机肥中加入化肥，如尿素、碳酸氢铵等，本申请为了降低堆肥成本，提高有机肥的质量，也为了能够对禽畜粪便进行有效利用，在园林废弃物中加入了一定比例的混合牲畜粪便，牲畜粪便在发酵过程中会产生N、P、K、Ca等营养成分，能够有效调节园林废弃物堆肥过程中的营养比例，发酵出更优质的有机肥。
其中，一个实施例中，所述园林废弃物、禽畜粪便、酒糟与复合菌剂的质量比为100-200:40-80：20-40：10-30:5-10。
水分是影响微生物代谢的关键因素之一，发酵过程中，水分太低会影响微生物的活性，使微生物的繁殖速度降低，当堆垛中的含水率低于10%～15%时就不能满足微生物生长的需要，降解速率降低甚至停止；而含水率过高使物料间透气性差，易导致厌氧，减慢降解速率，同时也会带走更多热量，不易保温，使堆体无法进入高温阶段，堆肥效果差；所以为了提高发酵效率，需要对堆垛的含水量进行严格控制，在本申请中，通过实验证明堆垛的含水量为55-65%时，堆肥的效果较好，而含水量为62%时堆垛中的微生物活性最高。
S4：3-5天堆翻一次，发酵15-25天后进行干燥、灭菌保存。
堆翻不仅可以散发堆垛中微生物代谢产生的热量，避免堆垛中心温度过高，不利于微生物繁殖，堆翻过程中还能够增加堆肥与空气的接触面积，促进好氧生物的繁殖；本申请的堆翻时间选择3-5天堆翻一次，示例性的，可以为3天、4天、5天，4天堆翻一次最佳，堆翻过于频繁会导致堆垛热量散发太快，使堆垛温度过低，不利于微生物的繁殖，堆翻间隔时间过长，堆垛中因为微生物新陈代谢产生的热量无法及时散发出去导致热量太高，也会影响微生物的进一步繁殖，进而影响发酵效率，所以经过试验发现，采用本申请的堆肥方法每4天堆翻一次堆肥效果最佳。
其中一个实施例中，所述园林废弃物、禽畜粪便、酒糟与复合菌剂的质量比为150:60：30：15:7。
其中一个实施例中，所述牲畜粪便为鸡粪、牛粪、猪粪、羊粪、马粪中的一种或多种的混合。
其中一个实施例中，所述酒糟为啤酒酒糟、白酒酒糟中的一种。
其中一个实施例中，所述复合菌剂为白腐菌、褐腐菌、高温纤维菌、里氏木霉、纤维单胞菌和芽孢杆菌的混合。
其中一个实施例中，所述白腐菌、褐腐菌、高温纤维菌、里氏木霉、纤维单胞菌和芽孢杆菌的质量比为2：2:2:2：1:1。
其中一个实施例中，所述堆垛的形状为圆锥状，圆锥底面半径为2m，高度为2-2.5m。
其中一个实施例中，当堆肥的pH＜6或pH值＞9时，用石灰、草木灰、稀硫酸对pH值进行调节。
实施例1
一种园林废弃物的生物堆肥方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将园林废弃物进行收集；
S2：将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎，粉碎粒径为3cm；
S3：取粉碎后的园林废弃物100份，加入牛粪20份、羊粪20份、白酒酒糟20份、麸皮10份、白腐菌1份、褐腐菌1份、高温纤维菌1份、里氏木霉1份、纤维单胞菌0.5份和芽孢杆菌0.5份，搅拌均匀后喷水至水分含量为55%后进行堆垛，堆垛的形状为圆锥状，圆锥底面半径为2m，高度为2-2.5m；
S4：3天堆翻一次，每次堆翻完成后测pH值和含水量，当pH＜6或pH值＞9时，用石灰、草木灰、稀硫酸对pH值进行调节，当含水量低于65%时及时喷水，发酵15天后进行干燥灭菌、保存。
实施例2
一种园林废弃物的生物堆肥方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将园林废弃物进行收集；
S2：将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎，粉碎粒径为4cm；
S3：取粉碎后的园林废弃物150份，加入猪粪20份、羊粪20份、鸡粪20份、白酒酒糟15份、啤酒酒糟15份、麸皮15份、白腐菌1.5份、褐腐菌1.5份、高温纤维菌1.5份、里氏木霉1.5份、纤维单胞菌0.75份和芽孢杆菌0.75份，搅拌均匀后喷水至水分含量为62%后进行堆垛，堆垛的形状为圆锥状，圆锥底面半径为2m，高度为2-2.5m；
S4：4天堆翻一次，每次堆翻完成后测pH值和含水量，当pH＜6或pH值＞9时，用石灰、草木灰、稀硫酸对pH值进行调节，当含水量低于65%时及时喷水，发酵20天后进行干燥灭菌、保存。
实施例3
一种园林废弃物的生物堆肥方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将园林废弃物进行收集；
S2：将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎，粉碎粒径为5cm；
S3：取粉碎后的园林废弃物200份，加入猪粪20份、羊粪20份、马粪40份、啤酒酒糟40份、麸皮30份、白腐菌2份、褐腐菌2份、高温纤维菌2份、里氏木霉2份、纤维单胞菌1份和芽孢杆菌1份，搅拌均匀后喷水至水分含量为65%后进行堆垛，堆垛的形状为圆锥状，圆锥底面半径为2m，高度为2-2.5m；
S4：5天堆翻一次，每次堆翻完成后测pH值和含水量，当pH＜6或pH值＞9时，用石灰、草木灰、稀硫酸对pH值进行调节，当含水量低于65%时及时喷水，发酵25天后进行干燥灭菌、保存。
对比例1
一种园林废弃物的生物堆肥方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将园林废弃物进行收集；
S2：将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎，粉碎粒径为4cm；
S3：取粉碎后的园林废弃物150份，加入白腐菌1.5份、褐腐菌1.5份、高温纤维菌1.5份、里氏木霉1.5份、纤维单胞菌0.75份和芽孢杆菌0.75份，搅拌均匀后喷水至水分含量为62%后进行堆垛，堆垛的形状为圆锥状，圆锥底面半径为2m，高度为2-2.5m；
S4：4天堆翻一次，每次堆翻完成后测pH值和含水量，当pH＜6或pH值＞9时，用石灰、草木灰、稀硫酸对pH值进行调节，当含水量低于65%时及时喷水，发酵20天后进行干燥灭菌、保存。
对比例2
一种园林废弃物的生物堆肥方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将园林废弃物进行收集；
S2：将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎，粉碎粒径为4cm；
S3：取粉碎后的园林废弃物150份，加入猪粪20份、羊粪20份、鸡粪20份、白酒酒糟15份、啤酒酒糟15份、麸皮15份，搅拌均匀后喷水至水分含量为62%后进行堆垛，堆垛的形状为圆锥状，圆锥底面半径为2m，高度为2-2.5m；
S4：4天堆翻一次，每次堆翻完成后测pH值和含水量，当pH＜6或pH值＞9时，用石灰、草木灰、稀硫酸对pH值进行调节，当含水量低于65%时及时喷水，发酵20天后进行干燥灭菌、保存。
对比例3
一种园林废弃物的生物堆肥方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将园林废弃物进行收集；
S2：将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎，粉碎粒径为4cm；
S3：取粉碎后的园林废弃物150份，加入猪粪20份、羊粪20份、鸡粪20份、白腐菌1.5份、褐腐菌1.5份、高温纤维菌1.5份、里氏木霉1.5份、纤维单胞菌0.75份和芽孢杆菌0.75份，搅拌均匀后喷水至水分含量为62%后进行堆垛，堆垛的形状为圆锥状，圆锥底面半径为2m，高度为2-2.5m；
S4：4天堆翻一次，每次堆翻完成后测pH值和含水量，当pH＜6或pH值＞9时，用石灰、草木灰、稀硫酸对pH值进行调节，当含水量低于65%时及时喷水，发酵20天后进行干燥灭菌、保存。
对比例4
一种园林废弃物的生物堆肥方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将园林废弃物进行收集；
S2：将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎，粉碎粒径为4cm；
S3：取粉碎后的园林废弃物150份喷水至水分含量为62%后进行堆垛，堆垛的形状为圆锥状，圆锥底面半径为2m，高度为2-2.5m；
S4：4天堆翻一次，每次堆翻完成后测pH值和含水量，当pH＜6或pH值＞9时，用石灰、草木灰、稀硫酸对pH值进行调节，当含水量低于65%时及时喷水，发酵20天后进行干燥灭菌、保存。
实验例：
（一）碳氮比测定
取实施例1-3以及对比例1-3的方法发酵的有机肥各2g，置于5 mL纸杯中，敞口放入电热恒温鼓风干燥箱中干燥4d。将干燥样品研磨成粉末状，取约10mg用元素分析仪分析碳元素和氮元素含量，然后计算样品碳氮比。每组数据设3个重复取平均值，结果见图1。
从图中可以看出，与对比例1-4相比，实施例1-3的C/N比明显降低，说明添加牲畜粪便后能明显降低园林废弃物堆肥的C/N比，而且添加白酒酒糟、啤酒酒糟和麸皮在相同的发酵时间内能够提高园林废弃物的腐熟度，而对比例4中在不添加任何辅料的情况下对园林废弃物进行堆肥，20天后杂草和树叶有部分腐烂，而树枝基本上完好，只有树枝的表皮腐烂；说明添加本发明的辅料禽畜粪便、酒糟、麸皮和复合菌剂后，能够大幅度加快园林废弃物堆肥的腐化过程，改善园林废弃物堆肥的营养结构。
（二）氨氮（NH4 +-N）和硝态氮（NO3 --N）测定
氨氮（NH4 +-N）采用纳氏比色法测定：对实施例1-3以及对比例1-4的堆肥每次堆翻后取适量样品测定其NH4 +-N，结果见图2，从图2中可以看出，除了对比例4外，实施例1-3与对比例1-3的氨氮比均先增加后降低，这是因为在堆肥的腐熟阶段，硝化作用价格NH4 +转化为NO3 -，从而使NH4 +-N含量降低，从图中也可以看出，实施例1-3的堆肥在第2次堆翻时已经开始腐熟，而对比例1-3的堆肥在第4次堆翻时NH4 +-N含量才开始降低，表面本申请的堆肥方法能够加快堆肥的腐化速度，提高堆肥效率，而对比例4的堆肥因为只有园林废弃物，所以发酵速度较慢，发酵20天后NH4 +-N含量还在缓慢上升。
硝态氮（NO3 --N）采用用分光光度计法测定：对实施例1-3以及对比例1-4的堆肥每次堆翻后取适量样品测定其NO3 --N，结果见图3，从图3可以看出，随着腐化时间的增长，NO3 --N的含量会逐步增加，实施例1-3的堆肥NO3 --N含量增加速度大于对比例1-4，说明本申请的堆肥方法能够提升园林废弃物的腐化速度和腐化程度，提升腐化效率。
（三）纤维素、半纤维素和木质素的测定
参考文献“贾玲.玉米芯木质纤维素组分分离研究[D].天津大学，2013”中纤维素、半纤维素和木质素的测定方法对本申请实施例1-3以及对比例1-4的堆肥每次堆翻后纤维素、半纤维素和木质素含量的测定，结果见图4-6：
图4为本申请实施例1-3以及对比例1-4的堆肥每次堆翻后纤维素含量，从图中可以看出，随着堆肥时间的增长，纤维素含量在不断降低，且实施例1-3的纤维素降解速度大于对比例1-4，其中实施例2中纤维素从35%经20天堆肥后降解到了9%，其降解速度大于实施例1和实施例3，对比例3的纤维素从38%降解到了15%，其降解速度大于对比例1、2、4。
从图5中可以看出，实施例1-3的园林废弃物堆肥中半纤维素的降解速度大于对比例1-4中半纤维素的降解速度，说明采用本申请实施例的方法对园林废弃物进行堆肥能够提高半纤维素的降解速度，能够加快园林废弃物的腐化过程；从图中还可以看出，实施例2中半纤维素的降解速度最快，堆肥20天，半纤维素的含量从16%降到了6%。
从图6可以看出，实施例1-3园林废弃物堆肥中半纤维素的降解速度大于对比例1-4中半纤维素的降解速度，说明采用本申请实施例的方法对园林废弃物进行堆肥能够提高木质素的降解速度，能够加快园林废弃物的腐化过程；从图中还可以看出，实施例1中木质素的降解速度最快，堆肥15天后木质素的含量从23%降解到了9%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种园林废弃物的生物堆肥方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：将园林废弃物进行收集；
S2：将经步骤S1处理后的园林废弃物进行粉碎；
S3：粉碎后的园林废弃物中加入禽畜粪便、酒糟、麸皮和复合菌剂，搅拌均匀后喷水至水分含量为55-65%后进行堆垛；
S4：3-5天堆翻一次，发酵15-25天后进行干燥灭菌、保存。
2.根据权利要求1所述的园林废弃物的生物堆肥方法，其特征在于，所述粉碎的粒径为3-5cm。
3.根据权利要求1所述的园林废弃物的生物堆肥方法，其特征在于，所述园林废弃物、禽畜粪便、酒糟与复合菌剂的质量比为100-200:40-80：20-40：10-30:5-10。
4.根据权利要求3所述的园林废弃物的生物堆肥方法，其特征在于，所述园林废弃物、禽畜粪便、酒糟与复合菌剂的质量比为150:60：30：15:7。
5.根据权利要求3所述的园林废弃物的生物堆肥方法，其特征在于，
所述牲畜粪便为鸡粪、牛粪、猪粪、羊粪、马粪中的一种或多种的混合。
6.根据权利要求3所述的园林废弃物的生物堆肥方法，其特征在于，所述酒糟为啤酒酒糟、白酒酒糟中的一种。
7.根据权利要求3所述的园林废弃物的生物堆肥方法，其特征在于，所述复合菌剂为白腐菌、褐腐菌、高温纤维菌、里氏木霉、纤维单胞菌和芽孢杆菌的混合。
8.根据权利要求7所述的园林废弃物的生物堆肥方法，其特征在于，所述白腐菌、褐腐菌、高温纤维菌、里氏木霉、纤维单胞菌和芽孢杆菌的质量比为2：2:2:2：1:1。
9.根据权利要求1所述的园林废弃物的生物堆肥方法，其特征在于，所述堆垛的形状为圆锥状，圆锥底面半径为2m，高度为2-2.5m。
10.根据权利要求1所述的园林废弃物的生物堆肥方法，其特征在于，所述生物堆肥方法还包括对发酵过程中pH的调节：当堆肥的pH＜6或pH值＞9时，用石灰、草木灰、稀硫酸对pH值进行调节。
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