CN1482108A - 高速堆肥发酵方法及其所使用的a-t酵素组合物 - Google Patents

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Abstract

一种高速堆肥发酵方法及其所使用的A－T酵素组合物，它是将有机废弃物加以破碎，并调整适当的碳氮比及含水量后置入发酵机内，利用反应槽内高温60－100℃的条件，消灭原料中的有害微生物，同时提升高温菌的活性，快速进行发酵，并添加由高温菌及活性炭所组成的A－T酵素组合物于发酵机内，于8－24小时内，使有机废弃物转化成为有机肥料。具有缩短发酵时间、仅需较小的处理环境、无臭味及无二次污染的功效。

Description

高速堆肥发酵方法及其所使用的A-T酵素组合物
技术领域
本发明提供一种高速堆肥发酵方法，其是将有机废弃物置入发酵机中，利用反应槽内高温条件，消灭有机废弃物原料中的有害微生物，同时提升高温菌的活性，并添加由高温菌及活性碳与腐植酸所组成的A-T酵素组合物，使有机废弃物转化成为有机肥料的方法。而且所转化产生的有机肥料含有丰富的有益微生物，施作于土壤后，将与土壤有益微生物共生，可抑制有害病菌活动，产生土壤的耐病性，使土壤松软，团粒结实，其具有半久性的功效，是营养价值极高的有机肥料，对推动有机农业将有重大贡献。
背景技术
在现代生活中，经由大量消费而产生的大量垃圾及厨余，已对我们生存的环境造成冲击，并使环境快速恶化，造成人们对脏臭、细菌的无所不在而感到恐慌，深深地影响生活品质。而且，长久以来，如何处理每日俱增的大量垃圾，一直是世界各国所欲解决的问题。然而，根据环保行政单位的统计，在人们所制造的大量垃圾中，有机废弃物占50％以上，它们不但没有被充分再利用，且严重浪费资源，而造成臭味飘散、污染地下水等二次公害，因此，如能有效率地将有机废弃物经由堆肥发酵方法转换成有机肥料，则可解决一半以上的垃圾量。此外，施用有机肥料不但可以避免化学肥料及农药对环境所造成的污染，自然生态的破坏，及对人类及生物健康的影响，而且可增加农作物收成的品质和数量。
目前现行的堆肥发酵方法依据原料、碳氮比、含水量、翻堆(或通气)、温度及粒径等等不同条件约需14天至一年的时间方能达到腐熟。该一般堆肥发酵依原料不同所需腐熟时间如下表1所示：
表1
    原料     堆肥化时间
    禽畜粪稻草、玉米杆等树皮、钜木屑等     6至8星期9至10星期3个月至1年
该一般堆肥发酵方法使用的微生物其最佳温度为60至70℃。该等发酵法堆肥温度须于2至3天内自发性升高至50至60℃以上方为正常。此后堆肥温度维持在60至70℃，当堆肥中心温度下降至50℃时，堆肥接近腐熟。此种传统式的堆肥发酵方法，常产生下列问题：
(一)、堆肥时间太长，如前述约需14天至一年；
(二)、需利用广大土地面积作堆肥处理，在土地取得不易的条件下，实不具经济效益；
(三)、常造成二次公害，如遇下雨，易将病原菌，流入地下水，且造成臭味随风飘散，蝇虫丛生，传播病害。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种高速堆肥发酵方法，其视原物料不同，仅需8至24小时内，即可将有机废弃物转换成有机肥料，并能解决现有技术中所存在的缺陷，达到缩短发酵时间、仅需较小的处理环境、无臭味及无二次污染的目的。
本发明的另一目的是提供一种高速堆肥发酵方法，通过将有机废弃物加以破碎，并调整适当的碳氮比及含水量后置入发酵机内，利用反应槽内的高温(60至100℃)条件，消灭原料中的有害微生物，同时提升高温菌的活性，快速进行发酵，并添加一种由10至40％高温菌及60至90％活性碳与腐植酸所组成的A-T酵素组合物于发酵机内，其中A-T酵素组合物的添加量为总量(即废弃物量加上A-T酵素组合物量)的10％重量百分比，且该高温菌是选择自嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)，嗜热脱氮杆菌(Bacillusthermodenitrificans)，Bacillus thermoglucosidasius，嗜热双歧杆菌(Bifidobacterium thermophilum)，Brochothrix thermosphacta。
本发明的高速堆肥发酵方法，其特征在于：将有机废弃物加以破碎，并调整适当的碳氮比及含水量后置入发酵机内，利用反应槽内高温(60至100℃)条件，消灭原料中的有害微生物，同时提升高温菌的活性，快速进行发酵，并添加由高温菌及活性碳所组成的A-T酵素组合物于发酵机内，于24小时内使有机废弃物转化成为有机肥料。
本发明为利用好气性微生物提升发酵速率并避免硫化氢(H2S)等恶臭性物质生成。调整原料含水量为45至65％。当含水量过高时，易引致厌氧发酵，延长腐熟时间且有恶臭；当含水量低至12至15％时，微生物几乎停止活动。并调整有机废弃物的碳氮比为20至35。该有机废弃物颗粒尺寸为2.5公分至7.5公分。若粒径小，则原料与微生物接触面积大，可增加反应速率；但是粒径过小，会造成堆积密实，使孔隙变小空气不易流通。该所使用原料可被均质化。若原料来源不同或添加不同素材调整水分或碳氮比时，充分搅拌混合可加速反应速率，并使堆肥品质均匀。
本发明的进一步特征为采用一种A-T酵素组合物达到快速发酵成果。本发明发酵技术采用适于45℃以上生长的高温菌，并外加热源使处理温度快速提升至60至95℃约18小时后，反应完成。
其中该“A-T酵素组合物”名词中的“A”表示活性碳(Activated Carbon)及“T”表示嗜高温(Thermophilic)的意思。该A-T酵素组合物包括高温菌，并以活性碳为介质。该活性碳内部为多孔性构造，可提供巨量面积吸附高温菌及高温菌所产生的高温酵素和有机物反应。高温菌吸附于活性碳内，因边界效应(Boundary Layer)影响，所处的温度低于发酵槽内的高温，故仍然极具活性进行发酵反应。依据一般化学反应原理，温度每升高10℃，反应速率加倍。发酵槽内的高温加速槽内有机物的分解。臭味物质极易被活性碳吸附，故同时可减少本发酵方法产生的臭味。
本发明的“有机废弃物”包括农产品废弃物，有机污泥，屠体、羽毛、弃鱼等动物性有机废弃物及厨房残余的剩菜剩饭。该“高温菌”包括45℃以上能生长良好的细菌及放线菌。
该高温菌可为嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)，嗜热脱氮杆菌(Bacillus thermodenitrificans)，Bacillusthermoglucosidasius，嗜热双岐杆菌(Bifidobacterium thermophilum)，Brochothrix thermosphacta，以上的菌种皆可采用市售的产品。
本发明的高速堆肥发酵方法具有下列的特点：
(一)发酵速度最快：一天内即发酵完成，而容易发酵者，可缩短至8小时完成。
(二)处理场地最小：废弃物当场处理，不必浪费场地堆置处理资材。
(三)于密闭槽内发酵，并添加活性碳吸附臭味：槽内调整最佳的温度、湿度、pH值、氧气供应状况，再进行发酵，绝无臭味及蚊蝇的困扰。
(四)高温杀菌发酵方式：槽内新鲜空气流畅，无厌气作用的臭味产生。高温发酵过程中，消灭病原菌及杂草种子，并促进有益微生物活性。
(五)产生优质，而且可立即施用的有机肥料：肥料中富含长效活性的营养成份，施用于土壤后，能长期抑制害菌，促进益菌的活性，可促进土壤的松软及团粒结实的效果。
(六)垃圾减量及安全卫生，无流失的二次污染：有机废弃物经本发明高速发酵处理后，体积锐减为原来的60至5％，而且是干净、无臭味的优质有机肥料。
(七)设备投资低、省人工、易保养、增加收益：设备投资、节省垃圾清运费、资材堆置管理等人工支出，可销售所生产的优质有机肥料，增加收入。
(八)永续环保：使用本发明高速发酵方法，不再接到环保罚单及邻居抗争，并且提升企业形象。
利用本发明高速发酵方法来处理有机废弃物，不论是牛、羊牧场，养猪、养鸡场、食品加工厂、果菜市场、动物园或大饭店厨房，即使不劳烦垃圾清运公司，也找不到隔夜的动物粪便、残体，或果菜残渣(厨余)，也闻不到发酸发臭的刺鼻味道。因为，在生产过程中，将所生产的有机废弃物，当场投入使用本发明的高速发酵方法的密闭槽内，接着就等明天回收高品质无臭味的有机肥料。
下面结合较佳实施例和附图进一步说明。
附图说明
图1为本发明的高速发酵机内温度与时间的关系示意图。
具体实施方式
实施例
本发明的高速堆肥发酵方法，其步骤包括如下：
一、原料破碎：视有机废弃物的不同，加以破碎，达到适当的粒径。
二、调整原料碳氮比为20至35。如59公斤鸡粪和86公斤稻草相互混合后碳氮比调整为30。下表2为代表性堆肥原料的含水量、含碳量及含氮量。
表2
    碳(％)     氮(％)   水分(％)     碳氮比
  猪粪鸡粪牛粪稻草稻壳废弃太空包木屑阔叶树树叶     43345153534555     3.04.22.70.70.60.71.2   72568414126715     14.38.118.876.088.364.345.8
三、调整原料含水量为50至65％。上例鸡粪、稻壳和木屑混合物添加147公斤水分即可达含水量65％。
四、A-T酵素组合物及有机废弃物一起投入高速发酵机内，利用反应槽内的高温(60至100℃)消灭资材中的有害微生物，同时提升高温微生物的活性，快速进行发酵。
五、A-T酵素组合物的添加量为总量的10％。如有机废弃物为90公斤则添加A-T酵素组合物10公斤。其中该A-T酵素组合物包括60至90％活性碳及40至10％高温菌。
六、调整发酵机的温度，如图1所示。在0.5小时内将温度由25℃提升至60℃，于60℃中保持8小时，然后，提升至70℃保持5小时，接着，提升至80℃保持3小时，最后将温度提升至100℃保持7.5小时。
七、快速发酵过程中，高速发酵机以机械搅拌方式持续翻堆，保持足量的氧气供应。亦可佐以机械通风增加氧气供应。
试验结果：
根据本发明方法使用制酒废弃物在24小时内所产生的堆肥品质如表3所示：
表3：制酒废弃物所产生的堆肥品质分析。
原料     制酒废弃物11.酒渣2.米糠3.粗糠4.调整材     制酒废弃物21.葡萄渣2.茶叶3.介质
    含水率(％)     9.44     0.87
    有机质     87
    碳(C)％     51.88
    氮(N)％     3.11     3.56
    碳/氮比(C/N)     14.57
    酸碱值(pH)     4.44     4.82
    磷(P)％     0.71     1.11
    钾(K)％     0.58     0.43
    全磷含量(P2O5)％     1.8     2.6
    全钾含量(K2O)％     0.7     0.5
    钠(Na)％     0.35     0.88
    钙(Ca)％     0.43     1.44
    铁(Fe)ppm     522     1758
    铜(Cu)ppm     85     27.59
    铅(Pd)ppm     5.72     13.32
根据本发明方法使用动物废弃物在24小时内所产生的堆肥品质如表4所示：
表4：动物废弃物所产生的堆肥品质分析
原料    动物废弃物11.鸡毛2.鸡粪3.米糠4.粗糠5.调整材    动物废弃物21.鸡毛2.Peta3.米糠4.粗糠5.调整材  动物废弃物31.猪粪2.稻谷3.米糠4.高丽菜5.调整材   动物废弃物41.鱼体2.稻谷3.米糠4.介质5.调整材
含水率(％)    23.87    10.11  21.8   14.42
有机质    81.3    76  79.6   97.8
碳(C)％    47.38    44.77  46.3   56.93
氮(N)％    3.95    3.51  2.4   3.11
碳/氮比(C/N)    11.99    12.75  19.29   18.31
酸碱值(pH)    6.12    6.65  5.24   5.10
磷(P)％    1.54    0.71  1.8   1.36
钾(K)％       1.42     0.58     1.0     0.94
全磷含量(P2O5)％     3.6     1.5     3.2
全钾含量(K2O)％      1.8     1.3     1.15
钠(Na)％       1.05     0.35     0.8     0.71
钙(Ca)％       3.97     1.38     0.67     106
铁(Fe)ppm       618     1215     1773     495
铜(Cu)ppm       25     31     135     46
铅(Pd)ppm       14.28     14.38     11.65     8.56
根据本发明方法的猪粪堆肥试验于作用时间内的物理性质变化
如表5所示。
表5：猪粪堆肥试验于作用时间内的物理性质。
            猪粪堆肥试验1                猪粪堆肥试验2
原料       猪粪，稻谷，米糠，调整材           猪粪，稻谷，米糠，调整材
时间  0小时 12小时 24小时  减少百分率 0小时 12小时 24小时 减少百分率
体积(L)  97 79.5 66.7  31.2％ 126.6 110.5 89.3 29.46％
重量(Kg)  43 - -  - 55.5 - 45.7 17.6％
温度(℃)  - 70 95  - - 70 95 -
含水量(％) 49 - 23.4  52.2％ 54.1 - 27.8 48.6％
根据本发明方法使用如表3的猪粪堆肥试验在24小时内所产生的
堆肥品质如表6所示：
表6：猪粪堆肥试验所产生的堆肥品质分析。
原料     猪粪堆肥试验11.猪粪2.稻谷3.米糠4.调整材     猪粪堆肥试验21.猪粪2.稻谷3.米糠4.调整材
    含水率(％)     83.6     82
    碳(C)％     48.6     47.7
    氮(N)％     2.5     2.5
    碳/氮比(C/N)     19.4     19.1
    酸碱值(pH)     5.7     5.5
    磷(P)％     1.6     2.2
    钾(K)％     1.0     1.2
    钠(Na)％     0.5     0.8
    钙(Ca)％     1.68     1.69
    铁(Fe)ppm     1525     1659
    铜(Cu)ppm     117     117
    铅(Pd)ppm     6     8
由前述表中的数据可知有机废弃物经由使用本发明方法，于24小时内转换成有机堆肥后，再储存3-4天后发酵期，即完成有机肥。
本发明的高速发酵方法仅需24小时即可使有机废弃物达到腐熟的程度。相较于一般好气性堆肥发酵技术所需一个月，而厌气性发酵四个月以上差异甚大。
虽然本发明在前文已针对具体实施例加以说明，但可了解的是，有许多本发明其它可能的修饰与变异，并不会偏离本发明精神及保护范围。

Claims (5)

1、一种高速堆肥发酵方法，其特征是：它是将有机废弃物加以破碎，并调整适当的碳氮比及含水量后置入发酵机内，利用反应槽内的高温60-100℃的条件，消灭原料中的有害微生物，同时提升高温菌的活性，快速进行发酵，并添加一种由高温菌及活性碳所组成的A-T酵素组合物于发酵机内，且于发酵机内以机械搅拌方式持续翻堆和/或以机械通风增加氧气供应，于8-24小时内使有机废弃物转化成为有机肥料。
2、根据权利要求1所述的高速堆肥发酵方法，其特征是：该A-T酵素组合物的添加量为10％重量百分比。
3、根据权利要求1所述的高速堆肥发酵方法，其特征是：该A-T酵素组合物的高温菌是选自嗜热脂肪芽孢杆菌、嗜热脱氮杆菌或嗜热双岐杆菌。
4、一种使用于堆肥发酵方法的A-T酵素组合物，其特征使：该A-T酵素组合物是由10-40％的高温菌及60-90％的活性碳所组成。
5、根据权利要求1所述的高速堆肥发酵方法，其特征是：该A-T酵素组合物的高温菌是选自嗜热脂肪芽孢杆菌、嗜热脱氮杆菌或嗜热双岐杆菌。
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