[发明专利]一种园林垃圾木质素组分发酵降解方法

说明书

技术领域：

本发明属于固废资源化利用技术领域，具体涉及一种园林垃圾木质素组分发酵降解方法。

背景技术：

随着社会发展，园林垃圾的产量日益增加，园林垃圾被随意废弃和焚烧，产生了环境污染问题。园林垃圾富含有机质等营养元素，是一种比较洁净的固体废物，近年来在资源化利用方面逐步得到重视，尤其是通过好氧发酵堆肥的利用方式，已在一些地区取得应用。但是，园林垃圾的主要成分是木质素、纤维素和半纤维素，这三者的成分含量为20％～30％、40％和20％～30％，尽管许多微生物能分解单独存在的纤维素，但由于在细胞壁中纤维素受到木质素的保护，木质素有完整坚硬的外壳，不易被微生物降解，因此，园林垃圾发酵降解的重点和难点在于木质素的降解，需要针对木质素的难降解特性，做好方法控制。

园林垃圾发酵堆肥方法有堆体法和仓体法，堆体法将物料静态堆置发酵，通过翻堆实现供氧和散热，工艺简单，成本较低，但发酵高温期热量不均匀，热量和养分散失大，发酵周期长，发酵时间一般需要30天左右，占用场地面积大，降解效果不理想。仓体法将物料堆置于仓体装置之中，能较好的解决高温期温度不均匀及热量和养分损失大的问题，有利于保持高温发酵阶段的持续和稳定，相对堆体法在降解速度上有较大的提升，应用中要求装置容积比较大，造成设备制造成本比较高，实用性需要改进。

上述两种发酵方式存在不同的问题，主要是因为两种发酵方式都把物料发酵降解过程的升温期和高温期，混合在一个地方完成，同时又缺乏有效的条件控制，造成发酵效率不高，需要的场地或装置比较庞大。

因此，需要一种新的园林垃圾好氧发酵降解方法，为降解不同物质的微生物提供不同的环境条件，实现木质素的高效降解。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种园林垃圾木质素组分发酵降解方法，本发明提出的方法是针对园林垃圾中用于好氧发酵堆肥处理的园林垃圾物料，主要是花木的叶片、草屑和直径小于1.5cm的枝条等，针对物料中木质素的特点，采用理化处理与生化处理不同方法进行物料预处理与物料调理，针对发酵降解过程不同温度阶段细菌、真菌、放线菌等不同优势降解菌群的活动特性，实现准确的条件控制，实现木质素高效降解。

本发明的目的在于提供一种园林垃圾木质素组分发酵降解方法，包括如下步骤：

(1)物料预处理：将物料粉碎成粒径为0.4～0.7cm的物料；

(2)一级发酵：经过步骤(1)粉碎的物料置于一级发酵区，向物料添加蘑菇渣发酵液，使物料的含水率为55％～65％，碳氮质量比为25～30/1，随后进行一级发酵，一级发酵时间为4～5天；

(3)二级发酵：向完成一级发酵的物料添加蘑菇渣发酵液，使物料的含水率为45％～55％，随后置于二级发酵区进行二级发酵，二级发酵时间为7～8天，温度为50℃～65℃；

(4)三级发酵：将完成二级发酵后的物料置于三级发酵区，温度为30℃～40℃，持续保温6～7天，完成整个发酵降解过程。

本发明以温度和时间为调控因子的分级发酵，其准确控制堆体温度，有利于降解过程不同菌群微生物的活性得到最好的发挥；经过一级发酵，物料体积已有一定的缩小，可减少对舱体容积的需求；带有辅助加热的舱体式发酵，能实现全程高温和全程保温，为重点分解木质素的高温真菌提供适宜的温度条件，比传统的降解方式提速15％～20％，木质素分解率提高约12％，无害化程度提高约3％；后熟阶段改变传统自然静堆的方式，维持一定时间的中温，促进放线菌进一步分解前阶段产生的腐殖质。

园林垃圾有机碳含量比较高，碳氮质量比(C/N)一般高达50:1左右，高于好氧发酵最适宜的C/N(25～30:1)，通过添加蘑菇渣发酵液，能够调节过高的C/N。同时，蘑菇渣发酵液富含有益菌剂，接种的白腐菌有更好的降解能力，白腐菌能够分泌胞外酶降解木质素，被认为是降解木质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，加快发酵的启动。50％～60％是好氧发酵比较适宜的含水率，而园林垃圾物料蓄水性差，水分流失快，故含水率宜略高至55％～65％。

固体废物与微生物生长关系动力学方程为(当X远小于K_X时)：

其中：

υ——产物生成速率

k——微生物浓度足够大时的固体底物最大分解速率

η——固体废物中可利用有机物占总表面积百分比

Α_υ——固体堆料总比表面积

χ——微生物量