一种高压水热预处理的垃圾堆肥及制备方法
阅读说明：本技术 一种高压水热预处理的垃圾堆肥及制备方法 (High-pressure hydrothermal pretreatment garbage compost and preparation method thereof ) 是由 李鸣晓 于承泽 侯佳奇 张军平 叶美瀛 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：一种高压水热预处理的垃圾堆肥：1)将多源有机垃圾物料混合,并进行破碎处理,得到颗粒状多源有机垃圾混合物料；2)破碎后物料调节含水率,在密闭反应釜内进行高温高压水热预处理,初步降解原料中难降解物质；3)将水热预处理后的物料接种纤维素降解菌剂、全提取菌剂作为起爆微生物,与发酵堆肥产物进行反混,接种堆肥成品中的微生物,接种后混合均匀作为发酵原料；4)将发酵原料混合均匀,调节含水率至60％,将物料加热到初始温度为50℃后,以通气流量为0.2L/min进行通气后开始堆肥,堆肥过程持续10天,期间每12h翻堆一次；5)堆肥发酵结束,经由造粒机制备颗粒后进行分装。本发明还公开了制备上述垃圾堆肥的方法。(A high pressure hydrothermal pretreated waste compost: 1) mixing multi-source organic garbage materials, and crushing to obtain granular multi-source organic garbage mixed materials; 2) adjusting the water content of the crushed materials, and performing high-temperature high-pressure hydrothermal pretreatment in a closed reaction kettle to preliminarily degrade refractory substances in the raw materials; 3) inoculating a cellulose degrading microbial inoculum and a full-extraction microbial inoculum serving as initiating microorganisms to the material subjected to hydrothermal pretreatment, performing back mixing with a fermented compost product, inoculating the microorganisms in a compost finished product, and uniformly mixing after inoculation to serve as a fermentation raw material; 4) uniformly mixing fermentation raw materials, adjusting the water content to 60%, heating the materials to an initial temperature of 50 ℃, ventilating at a ventilation flow of 0.2L/min, and starting composting, wherein the composting process lasts for 10 days, and the composting process is turned once every 12 h; 5) and (5) after the compost fermentation is finished, preparing granules by a granulator and then subpackaging. The invention also discloses a method for preparing the garbage compost.)
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化领域，具体地涉及一种高压水热预处理的垃圾堆肥。
本发明还涉及制备上述垃圾堆肥的方法。
背景技术
农村有机废弃物来源广泛，包括生活有机垃圾、农作物秸秆和畜禽粪便等。推进农村多源有机垃圾的治理，实现农村废弃物的多源协同堆肥利用是刻不容缓的问题。由于农村人口分布不集中，村镇分布区域性强，村镇有机废弃物来源广泛，所以农村废弃物的处理需要就地处理、就地应用。将不同来源的农村废弃物进行混合堆肥的方法，可以合理利用资源、降低运输成本。
由于农村有机垃圾的来源的特殊性，垃圾中木质素和纤维素的含量较高，成为堆肥降解过程中的一大难题。高压水热反应对木质素和纤维素的降解性能被广泛认可，将水热预处理应用到堆肥前期的预处理中，可以有效降低纤维素和木质素的聚合度，改变其存在形态，大大缩短堆肥周期，提高堆肥效率。针对农村有机垃圾来源广泛且成分不同的问题，多源化调节秸秆废弃物、生活垃圾、牲畜粪便的含量，构建多源有机污染物比例体系。针对纤维素和木质素含量不同的多源有机废弃物，调整水热预处理的时间、温度，达到效益最大化。经预处理后的原料，加入好氧堆肥菌剂，快速腐解有机物质，形成高质量堆肥。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压水热预处理的垃圾堆肥。
本发明又一目的是提供一种制备上述垃圾堆肥的方法。
为实现上述目的，本发明提供的高压水热预处理的垃圾堆肥，通过以下方法得到：
1)破碎处理：将多源有机垃圾物料混合，并进行破碎处理，得到颗粒状多源有机垃圾混合物料；
2)水热预处理：破碎后物料调节含水率，在密闭反应釜内进行高温高压水热预处理，初步降解原料中难降解物质；
3)微生物接种：将水热预处理后的物料接种纤维素降解菌剂、全提取菌剂作为起爆微生物，与发酵堆肥产物进行反混，接种堆肥成品中的微生物，接种后混合均匀作为发酵原料；
4)好氧发酵：将发酵原料混合均匀，调节含水率至60％，将物料加热到初始温度为50℃后，以通气流量为0.2L/min进行通气后开始堆肥，堆肥过程持续10天，期间每12h翻堆一次；
5)产品分装：堆肥发酵结束，得到有机肥，经由造粒机制备颗粒后进行分装。
本发明提供的制备上述垃圾堆肥的方法，包括以下步骤：
1)破碎处理：将多源有机垃圾物料混合，并进行破碎处理，得到颗粒状多源有机垃圾混合物料；
2)水热预处理：破碎后物料调节含水率，在密闭反应釜内进行高温高压水热预处理，初步降解原料中难降解物质；
3)微生物接种：将预处理后的物料接种纤维素降解菌剂、全提取菌剂作为起爆微生物，与发酵堆肥产物进行反混，接种堆肥成品中的微生物，接种后混合均匀作为发酵原料；
4)好氧发酵：将发酵原料混合均匀，调节含水率至60％，将物料加热到初始温度为50℃后，以通气流量为0.2L/min进行通气后开始堆肥，堆肥过程持续10天，期间每12h翻堆一次；
5)产品分装：堆肥发酵结束，得到有机肥，经由造粒机制备颗粒后进行分装。
所述的方法，其中，高温高压水热预处理是在密闭的高温高压反应釜内进行，反应温度为150℃，反应时间12h。
所述的方法，其中，反应釜材质为密闭聚四氟乙烯衬里加整体不锈钢外壳，外壳通过法兰扣进行加固密闭。
所述的方法，其中，原料中难降解物质为木质素、纤维素和半纤维素。
所述的方法，其中，纤维素降解菌剂包括Aeribacillus sp.、Bacilluslicheniformis、Bacillus thermoamylovorans、Brevibacillus borstelensis四种细菌和Aspergillus sp.一种真菌。
所述的方法，其中，全提取菌为堆肥成品中所有微生物的全提取菌剂，堆肥成品反混即是引入堆肥成品中的微生物，达到微生物起爆作用。
本发明的优点如下：
1)对堆肥过程中难降解的木质素、纤维素、半纤维素等物质进行水热预处理，有效缩短堆肥时间，可在10天左右完成腐熟，形成堆肥成品。
2)堆肥产品中木质素含量较少，纤维素、半纤维素含量更低，大大提高堆肥质量，增加环境效益。
3)本发明可针对不同来源的多源有机生活垃圾进行水热预处理的温度、时间调节和好氧堆肥过程的菌剂调节，投资成本低，规模化量产较易实现。
具体实施方式
以下对本发明的技术方案作进一步的描述。
本发明可大幅度缩短堆肥时间，可以有效完成堆肥中木质素、纤维素的预处理工作，实现多源有机废弃物的快速堆肥，并形成高质量堆肥产品，合理利用资源。预处理纤维素木质素，减少堆肥过程中运行时间，经济环境效益好。
具体地说，本发明提供的方法，主要包括以下步骤：
1)破碎处理：将多源有机垃圾物料混合，并进行破碎处理，得到颗粒状多源有机垃圾混合物料；
2)水热预处理：破碎后物料调节含水率，在密闭反应釜内进行高温高压水热预处理，初步降解原料中木质素、纤维素、半纤维素等难降解物质；高温高压预处理过程是在高温高压反应釜内进行，温度为150℃，反应时间12h；反应釜材质为密闭聚四氟乙烯衬里加整体不锈钢外壳，外壳通过法兰扣进行加固密闭；
3)微生物接种：将预处理后的物料接种纤维素降解菌剂、全提取菌剂作为起爆微生物，与发酵堆肥产物进行反混，接种堆肥成品中的微生物，接种后混合均匀作为发酵原料；纤维素降解菌剂包括Aeribacillus sp.、Bacillus licheniformis、Bacillusthermoamylovorans、Brevibacillus borstelensis四种细菌和Aspergillus sp.一种真菌；全提取菌为堆肥成品中所有微生物的全提取菌剂，堆肥成品反混即是引入堆肥成品中的微生物，达到微生物起爆作用；
4)好氧发酵：将发酵原料混合均匀，调节含水率至60％，将物料加热到初始温度为50℃后，以通气流量为0.2L/min进行通气后开始堆肥，堆肥过程持续10天，期间每12h翻堆一次；
5)产品分装：堆肥发酵结束，得到有机肥，经由造粒机制备颗粒后进行分装。
本发明通过高压水热预处理的垃圾堆肥方法腐熟周期短，仅需10-12天；生产肥料的肥效较好，相同时间内木质素含量相比于传统堆肥降低了162mg/g，且堆肥过程中微生物群落多样性大于传统堆肥。本发明堆肥过程的木质素酶、纤维素酶、半纤维素酶等酶活性较高，远高于传统堆肥的酶活性。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。