一种利用厨余垃圾制备有机肥的方法、有机肥及应用
阅读说明：本技术 一种利用厨余垃圾制备有机肥的方法、有机肥及应用 (Method for preparing organic fertilizer from kitchen garbage, organic fertilizer and application ) 是由 孙然 胡思海 贺炜君 吴耀国 孙晓锋 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及农业化工有机肥生物发酵技术领域,具体来说是一种利用厨余垃圾制备有机肥的方法、有机肥及应用,本发明的有机肥制备方法为：对厨余垃圾进行筛分预处理得到固形物和液态物,再以液态物做为培养基对微生物菌悬液进行增殖处理,得到第一发酵物料,同时对厨余垃圾固形物进行酶解操作,再将酶解厨余垃圾、第一发酵物料、醋糟和粉碎的椰子皮进行二次发酵得到有机肥。本发明以厨余垃圾为主,通过微生物菌悬液调节土壤理化性质；厨余垃圾与醋糟共同腐熟得到腐殖质为植物提供营养；发酵椰子皮不仅实现微生物和腐殖质的附着,而且为微生物的定殖提供营养；通过微生物、厨余垃圾和醋糟共同作用实现改良盐碱土壤、促进植物生长的目的。(The invention relates to the technical field of biological fermentation of organic fertilizers in agricultural chemical industry, in particular to a method for preparing an organic fertilizer by using kitchen garbage, the organic fertilizer and application thereof, wherein the preparation method of the organic fertilizer comprises the following steps: the method comprises the steps of screening kitchen waste to obtain a solid matter and a liquid matter, carrying out proliferation treatment on a microorganism bacterium suspension by taking the liquid matter as a culture medium to obtain a first fermentation material, carrying out enzymolysis on the kitchen waste solid matter, and carrying out secondary fermentation on the enzymolysis kitchen waste, the first fermentation material, vinegar residue and crushed coconut peel to obtain the organic fertilizer. The invention takes kitchen garbage as a main material, and adjusts the physical and chemical properties of soil through microbial suspension; the kitchen garbage and the vinegar residue are decomposed together to obtain humus which provides nutrition for plants; the fermented coconut peel not only realizes the attachment of microorganisms and humus, but also provides nutrition for the colonization of the microorganisms; the aims of improving saline-alkali soil and promoting plant growth are achieved through the combined action of microorganisms, kitchen garbage and vinegar residues.)
技术领域
本发明涉及农业化工有机肥生物发酵技术领域，具体涉及一种利用厨余垃圾制备有机肥的方法、有机肥及应用。
背景技术
随着居民平均生活水平的日益提高，我国出现厨余垃圾日益增长的趋势，使得如何有效处理厨余垃圾成为一个必须要面对的技术难题；厨余垃圾，顾名思义是指居民在厨房烹饪过程中剩下的有机废物，主要来自饮食业、居民区、食堂等，其中家庭厨余垃圾主要来自家庭和小区，主要含菜帮菜叶、剩饭剩菜、瓜果壳等，厨余垃圾在生活垃圾占据很大的比重，因此研究一种合适的厨余垃圾处理技术，对于生活垃圾的循环再利用有意义重大。
肥料是提供一种或几种以上植物必需的矿质元素，改善土壤性质、提高土壤肥力水平的一类物质，是农业生产的物质基础之一。目前我国生产的复混肥料，主要是由氮、磷、钾等化学肥料复混而成，缺点是长期使用后，不仅会使农作物的病虫害的状况加剧，还会造成杂草横生、环境污染严重，使栽培农作物的土壤生态失调，造成土壤板结等现象，形成农业的了恶性循环，制约了我国现代农业产业的可持续发展。
现有改良土壤的肥料只是能看到肥料对农作物的影响，对土壤不能达到有效的改良。大部分土壤由于施用化肥导致土壤板结，贫瘠土壤由于施肥的不合理，不仅不能有效改良土壤，而且影响土壤理化性质，从而导致农作物欠收；特别是盐碱地在我国乃至世界各国占相当大的土地面积，因盐碱偏重而不能耕种，黄河流域大量盐碱地需要改良。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种利用厨余垃圾制备有机肥的方法、有机肥及应用，本发明以厨余垃圾为主，通过微生物菌悬液调节土壤理化性质，并促进植物生长；厨余垃圾作为有机肥的重要组成，厨余垃圾与醋糟共同腐熟得到腐殖质为植物提供营养；通过使用发酵椰子皮不仅提供了大的孔隙实现微生物和腐殖质的附着，而且发酵椰子皮为微生物的定殖提供营养；通过微生物、厨余垃圾和醋糟共同作用调节土壤的理化性质，从而实现通过腐殖质和微生物共同改良盐碱土壤、促进植物生长的目的。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种利用厨余垃圾制备有机肥的方法，包括如下步骤：
(1)厨余垃圾筛分预处理：对厨余垃圾进行筛分，去除非食用垃圾，然后粉碎并进行固液分离，得到固形物和液态物；
(2)一次发酵：向步骤(1)的液态物中加入微生物菌悬液，于室温下发酵4-7d得到第一发酵物料；
所述微生物菌悬液由固氮螺菌、鞘氨醇单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和短波单胞菌组成；
厨余垃圾分解处理：向步骤(1)的固形物内加入蛋白水解酶，并酶解8-12h，得到酶解厨余垃圾；
(3)二次发酵：将步骤(2)的第一发酵物料、步骤(3)的酶解厨余垃圾、醋糟和粉碎椰子皮加入至发酵池内，并加水搅拌均匀得到混合物料，于35-50℃下发酵6-10d得到有机肥。
优选的，所述步骤(1)中固形物粉碎粒径小于10mm。
优选的，所述步骤(2)的微生物菌悬液是由固氮螺菌菌液、鞘氨醇单胞菌菌液、嗜麦芽寡养单胞菌菌液和短波单胞菌菌液按照等体积的比例混合而成，上述各菌液的浓度均为106-109CFU·mL-1；微生物菌悬液与液态物的体积比为5-15:100。
优选的，所述步骤(2)中蛋白水解酶与固形物的质量比为1:1500-2000。
优选的，所述步骤(3)中粉碎椰子皮的粒径为100-200目。
优选的，所述步骤(3)中酶解厨余垃圾、第一发酵物料、醋糟和粉碎椰子皮的质量比为1：0.3-0.4：0.1-0.2：0.1-0.3。
优选的，所述步骤(3)还包括了继续造粒过程，所述继续造粒过程为：将步骤(3)制得的有机肥与硅藻土共混后，于滚筒式混合造粒机内、于70-80℃下造粒干燥，得到有机肥颗粒。
本发明还保护了利用厨余垃圾制备有机肥的方法制备得到的有机肥。
本发明还保护了有机肥在制备调节土壤理化性质、改良盐碱地土壤肥料中的应用。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、醋糟为制醋过程中的副产物，制醋的原料主要有麦麸、高粱及少量碎米，经发酵酿造，提取醋，含粗蛋白质、粗纤维以及丰富的微量元素铁、锌、硒、锰等，具有丰富的营养价值；醋糟可以提供农作物生长所需的养分、改善土壤结构、调节土壤pH值，中和盐碱地土壤、增强土壤肥力、提高土壤的生物活性、刺激作物生长、吸附土壤中有毒物质、净化土壤。
2、本发明在有机肥的制备过程中进行了两次发酵操作，一次发酵操作为先液态物的发酵，以厨余垃圾中的液态物为培养基，对微生物菌悬液进行发酵，微生物菌悬液选自固氮螺菌、鞘氨醇单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和短波单胞菌，固氮螺菌能够产淀粉酶，具有固氮促生作用，可与多种禾本科作物如小麦、玉米、水稻、高粱联合共生；鞘氨醇单胞菌实现能够促进植物生长发育，促进土壤芳香化合物的生物降解；嗜麦芽寡养单胞菌可以提高根际土壤中硝态氮与磷等元素含量，改良根际土壤的理化性质，并且提高植物中氮元素的含量；短波单胞菌防治植物真菌病害，分泌生长激素IAA，微生物菌悬液共同作用从不同角度促进植物生长。
3、在堆肥腐熟的过程中本发明还加入了椰子壳，椰子壳在厨余垃圾腐熟的过程中进行了发酵，椰子壳发酵的产物为多孔结构，此时再加入微生物菌种剂后，便于微生物菌种剂附着，同时多孔结构也便于腐殖质附着，因此椰子壳发酵物实现了为微生物菌种剂提供繁殖位点，继而提升肥料中微生物的丰度。
4、本发明进行了二次发酵，二次发酵中对厨余垃圾进行了腐熟处理，在二次发酵过程中，不仅实现了有机质的转化，而且促进了微生物菌悬液的二次增殖，且同时采用微生物、厨余垃圾和醋糟共同改良土壤，改善土壤的理化性质，促进植物生长，而且实现对盐碱地优异改良的技术目的。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
固氮螺菌(Azospirillam brasilense)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonasglacialis)、嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)和短波单胞菌(Brevundimonas alba)的保藏编号分别为：CCTCCAB 91001、CCTCCAB 2012794、CCTCCAB2012001、CCTCCAB 2012287。
实施例1
一种利用厨余垃圾制备有机肥的方法，包括如下步骤：
(1)厨余垃圾筛分预处理：对厨余垃圾进行筛分，去除大块垃圾，然后粉碎并进行固液分离，得到固形物和液态物，固形物粉碎粒径小于10mm；
(2)一次发酵：向步骤(1)的液态物中加入微生物菌悬液，于室温下发酵4d得到第一发酵物料；
所述微生物菌悬液是由固氮螺菌、鞘氨醇单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和短波单胞菌按照等体积的比例混合而成；
厨余垃圾分解处理：向步骤(1)的固形物内加入蛋白水解酶，蛋白水解酶与固形物的质量比为1:1500，并酶解12h，得到酶解厨余垃圾；
(3)二次发酵：将步骤(2)的第一发酵物料、步骤(2)的酶解厨余垃圾、醋糟和粉碎椰子皮加入至发酵池内，碎椰子皮的粒径为100目，并加水搅拌均匀得到混合物料，于35℃下发酵10d得到有机肥；
酶解厨余垃圾、第一发酵物料、醋糟和粉碎椰子皮的质量比为1：0.4：0.1：0.1。
实施例2
一种利用厨余垃圾制备有机肥的方法，包括如下步骤：
(1)厨余垃圾筛分预处理：对厨余垃圾进行筛分，去除大块垃圾，然后粉碎并进行固液分离，得到固形物和液态物，固形物粉碎粒径小于10mm；
(2)一次发酵：向步骤(1)的液态物中加入微生物菌悬液，于室温下发酵6d得到第一发酵物料；
所述微生物菌悬液是由固氮螺菌、鞘氨醇单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和短波单胞菌按照等体积的比例混合而成；
厨余垃圾分解处理：向步骤(1)的固形物内加入蛋白水解酶，蛋白水解酶与固形物的质量比为1:1800，并酶解10h，得到酶解厨余垃圾；
(3)二次发酵：将步骤(2)的第一发酵物料、步骤(2)的酶解厨余垃圾、醋糟和粉碎椰子皮加入至发酵池内，碎椰子皮的粒径为120目，并加水搅拌均匀得到混合物料，于40℃下发酵8d得到有机肥；
酶解厨余垃圾、第一发酵物料、醋糟和粉碎椰子皮的质量比为1：0.35：0.15：0.2。
实施例3
一种利用厨余垃圾制备有机肥的方法，包括如下步骤：
(1)厨余垃圾筛分预处理：对厨余垃圾进行筛分，去除大块垃圾，然后粉碎并进行固液分离，得到固形物和液态物，固形物粉碎粒径小于10mm；
(2)一次发酵：向步骤(1)的液态物中加入微生物菌悬液，于室温下发酵7d得到第一发酵物料；
所述微生物菌悬液是由固氮螺菌、鞘氨醇单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和短波单胞菌按照等体积的比例混合而成；
厨余垃圾分解处理：向步骤(1)的固形物内加入蛋白水解酶，蛋白水解酶与固形物的质量比为1:2000，并酶解8h，得到酶解厨余垃圾；
(3)二次发酵：将步骤(2)的第一发酵物料、步骤(2)的酶解厨余垃圾、醋糟和粉碎椰子皮加入至发酵池内，碎椰子皮的粒径为200目，并加水搅拌均匀得到混合物料，于50℃下发酵6d得到有机肥；
酶解厨余垃圾、第一发酵物料、醋糟和粉碎椰子皮的质量比为1：0.3：0.2：0.3；再有机肥与硅藻土共混后，于滚筒式混合造粒机内、于75℃下造粒干燥，得到有机肥颗粒。
对比例1
一种利用厨余垃圾制备有机肥的方法，包括如下步骤：
(1)厨余垃圾筛分预处理：对厨余垃圾进行筛分，去除大块垃圾，然后粉碎并进行固液分离，得到固形物和液态物，固形物粉碎粒径小于10mm；
(2)厨余垃圾分解处理：向步骤(1)的固形物内加入蛋白水解酶，蛋白水解酶与固形物的质量比为1:1800，并酶解10h，得到酶解厨余垃圾；
(3)二次发酵：将步骤(1)的液态物、步骤(2)的酶解厨余垃圾、醋糟和粉碎椰子皮加入至发酵池内，碎椰子皮的粒径为120目，并加水搅拌均匀得到混合物料，于40℃下发酵8d得到有机肥；
酶解厨余垃圾、液态物、醋糟和粉碎椰子皮的质量比为1：0.35：0.15：0.2。
对比例2
空白对照组，仅于播种前进行常规的基肥施肥，于植物生长期间不施加任何肥料，且其余的常规管理条件均与实施例1-3及对比例1相同。
下面对本发明实施例1-实施例3及对比例1制得的厨余垃圾制备有机肥进行研究，研究对象为位于黄河三角洲的谷子，其土壤含盐量在0.18-0.21％之间，并与对比例2进行对比研究，具体研究方法和结果如下所示：
控盐操作：按照常规的种植技术，先向土壤中分别施入常规的氮磷钾肥做为基肥，然后将谷子播种于东营市某县土壤中，再于苗期向土壤中分别施入实施例1-实施例3及对比例1的样品，实施例1-实施例3及对比例1的施肥浓度均为60-100g/亩，实施例3的施肥浓度为80-120g/亩，然后进行常规灌溉，于谷子成熟期研究谷子的生长状况以及产量，结果见表1：
表1实施例1-实施例3及对比例1的生长状况以及产量对比表
表1结果表明，相比于常规种植技术，本发明制得的有机肥有效促进了植物的生长，且有效提升了产量，从穗、茎、叶和整株植物的生长上均进行了促进，结果表明本发明制得的有机肥促进植物生长和提升产量。对比例1与实施例的生长状况相比，结果表明，固氮螺菌、鞘氨醇单胞菌、嗜麦芽寡养单胞菌和短波单胞菌相互协同作用，在本申请中对谷子的生长起着极其重要的作用，菌悬液的添加有效促进植物的生长。
下面对改良前后的土壤pH进行研究，在改良土壤上每隔3个月测定0-20cm深度土壤的pH，同时设置未改良过的盐碱地以及当地良田作为对比对象，具体研究结果如表2所述：
表2改良土壤前后pH变化对照表
改良周期
0月
3月
6月
9月
实施例1
9.21
8.96<sup>##</sup>
8.64<sup>#</sup>
8.06<sup>#</sup>
实施例2
9.25
9.05<sup>#</sup>
8.78<sup>#</sup>
8.15<sup>##</sup>
实施例3
9.27
9.01<sup>#</sup>
8.81<sup>#</sup>
7.94<sup>##</sup>
对比例1
9.22
9.19<sup>##</sup>
9.14<sup>##</sup>
9.06<sup>#</sup>
对比例2
9.26<sup>##</sup>
9.22<sup>##</sup>
9.23<sup>##</sup>
9.21<sup>##</sup>
与对比实施例2对比，#P＜0.05，##P＜0.01；
结果表明，菌悬液在改良土壤pH中的作用微弱，且结果表明本发明制得的有机肥能够改良盐碱地土壤，且作用效果优异，因此本发明同时实现了促进植物生长且改良盐碱地pH的目的。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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