菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法和設備的製作方法

2023-05-30 12:59:56

專利名稱：菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用生物技術以有廢棄物為原料快速生產有機肥的方法和設備，特別是一種菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法和設備。
為實現上述目的，本發明採取以下設計方案這種菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法包括以下步驟(1)將具有分解澱粉或分解蛋白或同時具有分解澱粉、分解蛋白能力的至少4種芽孢桿菌菌種分別斜面活化，搖瓶液體擴大培養；(2)將上述分別擴大培養的菌種混合，得複合菌種混合液；(3)將複合菌種的混合液吸附於天然多孔固體輔料上，攪拌均勻，組成複合菌種輔料，在含複合菌種的輔料中加入天然營養物料進行固體培養，以擴大菌數；得複合菌種菌床；(4)將(3)擴大培養得到的菌种放入發酵罐，罐內投入有機廢棄物，控制溫度、溼度，並攪拌，進行固體好氧快速發酵，生產有機肥。
本發明採用好氧型菌種芽孢桿菌(Bacillus)，其來源編號BSP-1、BSP-2、BSP-3、BSP-4、BSP-5、BSP-6等，可同時分解澱粉和蛋白；BS-1、BS-2、BS-3、BS-4等它們具有分解澱粉能力；BP-1、BP-2、BP-3、BP-4等具有分解蛋白能力。
上述菌種市場有售。
純化工藝在液體培養基(30ml)中接入0.5-1克土壤，於37℃振蕩通氣培養36-48小時，用平板劃線法將上述富集培養物劃線分離出單菌落，分離得到的細菌移接入相應的斜面保存。
上述液體培養基的成份牛肉膏0.5g、蛋白腖1.0g、NaCl 0.5g、水100ml、pH7.4。
本發明中所述的固體輔料可以是木屑、鋸木、麩皮、糠、秸杆等，需加入的營養物質有豆渣、豆餅粉、玉米漿、米糠等。加入營養物質可以是上述中的一種或多種。複合菌種的培養液與固體輔料的混合比為1∶5-20(v/v)。含複合菌種的輔料中加入的營養物用量輔料營養物為1∶0.1-1(v/v)，複合菌種菌床與投入處理的廢棄有機物的比例為1∶0.01-1(v/v)，固體擴大培養後的複合菌種菌床的菌數在108-1010個/克(考慮到效果和經濟成本)。一般發酵起始溫度在25-40℃之間，垃圾含水率在45-80％，熱空氣流量4-20L/min。本發明所述的有機廢棄物包括廚餘垃圾、糞便、生命殘餘體等，但不包括塑料製品及建築垃圾、金屬、大木塊。
本發明得到的有機肥可以與其他微量元素，植物生長促進劑等混合製成複合肥料；也可添加分解纖維素的菌對纖維素進一步進行降解。也可添加固氮菌群培養物或解鉀菌群培養物或解磷菌群培養物或能產生植物生長素的菌群培養物進一步進行處理，得到無毒、無害高效的微生物肥料。
本裝置採用空氣加熱方式，藉助溫熱空氣調整物料的水份，本系統採用全封閉處理系統，尾氣可經處理後排出。
具體實施例方式
實施例1、連續進行處理的實施例取純化的菌種BSP-1、BSP-2、BSP-3、BSP-4以及BP-1、BP-2、BS-1、BS-2分別接種於250ml液體培養基中，經液體擴大培養36小時後，將8種菌種的培養液混合，吸附於20升輔料上，再加入固體營養物質5kg，進一步進行固體擴大培養72小時，得複合菌種菌床。(菌數大於108個/克，重量4.2kg)。
將複合菌種的菌床置於具有通風、控溫、攪拌功能的反應裝置內，反應起始溫度控制在25℃，待處理垃圾中含水量在45-65％左右，通氣量在0.1-2.0m3/min m3，其中分母的為總反應物體積，每小時自動攪拌10-20分鐘。
每天投入約1kg的廚餘垃圾，連續運轉考察40天，發酵過程中可平均保持在50℃以上，取得良好效果，40天累計投入量為41.1kg，處理產物的實際重量為10.45kg，重量增加6.25kg(含水)，揮發去多餘水份後剩餘物重量為7.4kg(含水量10-20％)，實際重量增加為3.2kg，處理率為92.2％。(處理率＝[1-(實際重量增加量)/投入總重量]×100％；處理率＝[1-(7.4-4.2)/41.1]×100。
對其發酵產物生態肥進行成分分析，各種指標結果符合國家標準見下表


實施例二不同種類生活垃圾的處理實例取純化的菌種BSP-1、BSP-2、BSP-3、BSP-4、BSP-5、BSP-6、BS-1、BS-2、BS-3、BS-4、BP-1、BP-2、BP-3、BP-4分別接種於200ml液體培養基中，經液體擴大培養36小時後，將14種菌種的培養液混合，吸附於20L輔料上，再加入固體營養物10kg，進一步進行固體擴大培養60小時，得複合菌種菌床。(菌數大於109個/克，重量4.5kg)。
將固體擴大培養後的複合菌種的菌床置於具有溫控、通風、攪拌的功能反應裝置、控制反應起始溫度在30℃，待處理物含水量在45-65％，通氣量在0.1-2.0m3/min m3，其中分母的為總反應物體積，自動攪拌10-15分鐘/小時。分別投入不同種類的廚餘垃圾，發酵24小時後，對不同種類的垃圾處理效果進行考察。結果表明利用該系統處理魚、肉、蔬菜、水果以及米麵類有機物的24小時內的處理效率在90％以上，剩餘殘渣為少量的骨頭和纖維等。

實例三單一成分的廢棄物的處理實驗取純化的菌種BSP-1、BSP-2、BSP-3、BP-1分別接種於500ml液體培養基中，經液體擴大培養36小時後，將4種菌種的培養液混合，吸附於20L輔料上，再加入固體營養物質10kg，進一步進行固體擴大培養60小時，得複合菌種菌床(重量4.5kg，菌數為108個/克)。將其置於具有溫控、通風、攪拌功能的發酵系統內，控制反應器溫度不低於30℃，待處理物含水量在45-65％，通氣量在0.1-2.0m3/min m3，其中分母的為總反應物體積，自動攪拌為10-15分鐘/小時。
以上投放量的複合菌種菌床的最佳處理量為日處理量為1.5-1.7kg。當投料量大時，可延長處理時間，如投入5kg豆渣，需處理3天時間。發酵過程中產生少量氨氣，無不快感的臭味。豆渣經發酵變為褐色鬆散的粉末，發酵後的有機肥料無明顯的氣味，發酵溫度可平均保持在50℃以上，取得了良好的結果。
保證發酵條件重複處理8次，16天總累計投入量為23.6kg，處理產物的揮發去多餘水分後剩餘物重量為6.1kg(含水量10-20％)，實際重量增加量為1.6kg，處理率為93.2％。(處理率＝[1-(實際重量增加量)/投入總重量]×100；處理率＝[1-(6.1-4.5)/23.6]×100)。(見下表)。

實例四不同處理量，處理時間與處理結果的考察取純化的菌種BSP-1，BSP-2，BSP-3，BSP-4以及BP-3，BP-4，BS-1，BS-2分別接種於250ml液體培養基中，經液體擴大培養48小時後，將8種菌種的培養液混合，吸附於20L輔料上，再加入固體營養物質10kg，進一步進行固體擴大培養60小時，得複合菌種菌床(重量4.5kg，菌數大於為109個/克)。
將其置於具有溫控、通風、攪拌功能的發酵系統內，控制反應起始溫度不低於25℃，調整含水量在50-60％，通氣量在通風量為0.1-2.0m3/min m3，其中分母的為總反應物體積，自動攪拌為5-10分鐘/小時。加入處理物，豬糞，攪拌混合均勻進行發酵。按複合菌種菌床與投入處理物的比例控制連續投料的間隔時間，例如10份菌床每日處理1份處理物(v/v)，則可以連續每天投料；10份輔料每日處理2份處理物(v/v)，則可間隔一天後投料；10份輔料每日處理10份處理物(v/v)，則需要10天後第二次投料。
垃圾處理完畢的結果的標準經1次處理後的產物的重量應為投入物的1/4-1/20，再經長時間分解(＞10日)其重量變化小於10％。處理產物應為褐色或黑褐色鬆散的顆粒，發酵後的處理產物無明顯的氣味。
保證發酵條件重複處理8次，40天總累計投入量為40.0kg，處理產物的揮發去多餘水分後剩餘物重量為8.2kg(含水量10-20％)，實際重量增加量為3.7kg，處理率為90.75％(處理率＝[1-(實際重量增加量)/投入總重量]×100；處理率＝[1-(8.2-4.5)/40.0]×100)。
(見下表)處理量與餘重的總累計表

處理量與處理時間變化表

投料後發酵溫度迅速升高到50℃，之後平均保持在60℃以上，最高可達到78℃。發酵過程中產生少量氨氣，無不快感的臭味。經發酵的處理產物變為黑褐色鬆散的粉末，無明顯的氣味，形狀良好。對豬糞的發酵產物生態肥進行成分分析，主要營養成分結果如下表所示。

利用該複合菌種處理有機垃圾，其發酵迅速，穩定可靠，大大降低發酵過程中的不良氣體的產生，加快了分解速度，提高了生態肥質量。
本發明優點本方法快速，並對結果作了檢測，有其衡量垃圾處理完成的相應標準，整個處理過程無異味，處理效果好、處理設備緊湊。
權利要求
1.一種菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法，其特徵在於它包括以下步驟(1)將具有分解澱粉或分解蛋白或同時具有分解澱粉、分解蛋白能力的至少4種芽孢桿菌菌種分別斜面活化，搖瓶液體擴大培養；(2)將上述分別擴大培養的菌種混合，得複合菌種混合液；(3)將複合菌種的混合液吸附於天然多孔固體輔料上，攪拌均勻，組成複合菌種輔料，在含複合菌種的輔料中加入天然營養物料進行固體培養，以擴大菌數；得複合菌種菌床；(4)將(3)擴大培養得到的菌种放入發酵罐，罐內投入有機廢棄物，控制溫度、溼度，並攪拌，進行固體好氧快速發酵，生產有機肥。
2.根據權利要求1所述的菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法，其特徵在於所述的芽孢桿菌菌種為BSP-1、BSP-2、BSP-3、BSP-4、BS-5、BSP-6、BS-1、BS-2、BS-3、BS-4、BP-1、BP-2、BP-3、BP-4。
3.根據權利要求1或2所述的菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法，其特徵在於複合菌種的混合液與固體輔料的重量比為1∶5-20(v/v)，含複合菌種的輔料中加入的營養物料用量比為1∶0.01-1(v/v)。
4.根據權利要求1或2所述的菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法，其特徵在於所述的複合菌種菌床與廢棄有機物的比例為1∶0.01-1(v/v)，固體擴大培養後的複合菌種菌床的菌數為108個/克-1010個/克。
5.根據權利要求3所述的菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法，其特徵在於複合菌種菌床與廢棄有機物比例為1∶0.01-1(v/v)，固體擴大培養後複合菌種菌床的的菌數大於108個/克-1010個/克
6.根據權利要求5所述的菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法，其特徵在於所述的發酵起始溫度控制在25-40℃，垃圾含水率在45-80％。
7.根據權利要求6所述的菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法，其特徵在於所述的控制溫度和溼度的方法系通過通入熱空氣的方法，熱空氣流量為0.1-2.0m3/min·m3。
8.一種用於菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的發酵罐，其特徵在於它包括殼體，物料進口，出料口，出氣口，殼體內有攪拌器。
9.根據權利要求8所述的菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的發酵罐，其特徵在於所述的殼體還帶有加熱器及鼓風機，殼體上部有一吸氣口及與吸氣口相接的除臭箱，除臭箱上有一排氣口。
全文摘要
一種菌種生態法有機廢棄物快速生產有機肥的方法，其特徵在於它包括以下步驟(1)將具有分解澱粉或分解蛋白或同時具有分解澱粉、分解蛋白能力的至少4種芽孢桿菌菌種分別斜面活化，搖瓶液體擴大培養；(2)將上述分別擴大培養的菌種混合，得複合菌種混合液；(3)將複合菌種的混合液吸附於天然多孔固體輔料上，攪拌均勻，組成複合菌種輔料，在含複合菌種的輔料中加入天然營養物料進行固體培養，以擴大菌數；得複合菌種菌床；(4)將(3)擴大培養得到的菌种放入發酵罐，罐內投入有機廢棄物，控制溫度、溼度，並攪拌，進行固體好氧快速發酵，生產有機肥。本發明的優點是處理過程無異味，效果好，快速、有其相應的衡量效果的標準，設備緊湊。
文檔編號C05F11/08GK1412154SQ0113657
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月18日 優先權日2001年10月18日
發明者白鋼, 郎豔軍 申請人:白鋼, 郎豔軍