[發明專利]一種園林垃圾木質素組分發酵降解方法

在審

• 申請號: 201710458541.2
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107188626A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 林鎮榮;劉敏茹;尹華;郭華芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C05F15/00
• 分類號: C05F15/00;C05F17/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司44001
• 代理人: 方燕,莫瑤江

技術領域：

本發明屬于固廢資源化利用技術領域，具體涉及一種園林垃圾木質素組分發酵降解方法。

背景技術：

隨著社會發展，園林垃圾的產量日益增加，園林垃圾被隨意廢棄和焚燒，產生了環境污染問題。園林垃圾富含有機質等營養元素，是一種比較潔凈的固體廢物，近年來在資源化利用方面逐步得到重視，尤其是通過好氧發酵堆肥的利用方式，已在一些地區取得應用。但是，園林垃圾的主要成分是木質素、纖維素和半纖維素，這三者的成分含量為20％～30％、40％和20％～30％，盡管許多微生物能分解單獨存在的纖維素，但由于在細胞壁中纖維素受到木質素的保護，木質素有完整堅硬的外殼，不易被微生物降解，因此，園林垃圾發酵降解的重點和難點在于木質素的降解，需要針對木質素的難降解特性，做好方法控制。

園林垃圾發酵堆肥方法有堆體法和倉體法，堆體法將物料靜態堆置發酵，通過翻堆實現供氧和散熱，工藝簡單，成本較低，但發酵高溫期熱量不均勻，熱量和養分散失大，發酵周期長，發酵時間一般需要30天左右，占用場地面積大，降解效果不理想。倉體法將物料堆置于倉體裝置之中，能較好的解決高溫期溫度不均勻及熱量和養分損失大的問題，有利于保持高溫發酵階段的持續和穩定，相對堆體法在降解速度上有較大的提升，應用中要求裝置容積比較大，造成設備制造成本比較高，實用性需要改進。

上述兩種發酵方式存在不同的問題，主要是因為兩種發酵方式都把物料發酵降解過程的升溫期和高溫期，混合在一個地方完成，同時又缺乏有效的條件控制，造成發酵效率不高，需要的場地或裝置比較龐大。

因此，需要一種新的園林垃圾好氧發酵降解方法，為降解不同物質的微生物提供不同的環境條件，實現木質素的高效降解。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種園林垃圾木質素組分發酵降解方法，本發明提出的方法是針對園林垃圾中用于好氧發酵堆肥處理的園林垃圾物料，主要是花木的葉片、草屑和直徑小于1.5cm的枝條等，針對物料中木質素的特點，采用理化處理與生化處理不同方法進行物料預處理與物料調理，針對發酵降解過程不同溫度階段細菌、真菌、放線菌等不同優勢降解菌群的活動特性，實現準確的條件控制，實現木質素高效降解。

本發明的目的在于提供一種園林垃圾木質素組分發酵降解方法，包括如下步驟：

(1)物料預處理：將物料粉碎成粒徑為0.4～0.7cm的物料；

(2)一級發酵：經過步驟(1)粉碎的物料置于一級發酵區，向物料添加蘑菇渣發酵液，使物料的含水率為55％～65％，碳氮質量比為25～30/1，隨后進行一級發酵，一級發酵時間為4～5天；

(3)二級發酵：向完成一級發酵的物料添加蘑菇渣發酵液，使物料的含水率為45％～55％，隨后置于二級發酵區進行二級發酵，二級發酵時間為7～8天，溫度為50℃～65℃；

(4)三級發酵：將完成二級發酵后的物料置于三級發酵區，溫度為30℃～40℃，持續保溫6～7天，完成整個發酵降解過程。

本發明以溫度和時間為調控因子的分級發酵，其準確控制堆體溫度，有利于降解過程不同菌群微生物的活性得到最好的發揮；經過一級發酵，物料體積已有一定的縮小，可減少對艙體容積的需求；帶有輔助加熱的艙體式發酵，能實現全程高溫和全程保溫，為重點分解木質素的高溫真菌提供適宜的溫度條件，比傳統的降解方式提速15％～20％，木質素分解率提高約12％，無害化程度提高約3％；后熟階段改變傳統自然靜堆的方式，維持一定時間的中溫，促進放線菌進一步分解前階段產生的腐殖質。

園林垃圾有機碳含量比較高，碳氮質量比(C/N)一般高達50:1左右，高于好氧發酵最適宜的C/N(25～30:1)，通過添加蘑菇渣發酵液，能夠調節過高的C/N。同時，蘑菇渣發酵液富含有益菌劑，接種的白腐菌有更好的降解能力，白腐菌能夠分泌胞外酶降解木質素，被認為是降解木質素的最主要的微生物，添加蘑菇渣液有利于物料中降解菌群的形成，加快發酵的啟動。50％～60％是好氧發酵比較適宜的含水率，而園林垃圾物料蓄水性差，水分流失快，故含水率宜略高至55％～65％。

固體廢物與微生物生長關系動力學方程為(當X遠小于K_X時)：

其中：

υ——產物生成速率

k——微生物濃度足夠大時的固體底物最大分解速率

η——固體廢物中可利用有機物占總表面積百分比

Α_υ——固體堆料總比表面積

χ——微生物量