本發明屬于有機廢棄物資源化處理，具體涉及一種復合發酵菌劑聯合磷酸鹽的復合添加劑，通過生物降解與化學鈍化協同作用實現堆肥腐殖化增效、氮素保留及重金屬固定的方法。

背景技術：

1、隨著人口增長和生活水平的提高，對畜產品的需求增加，導致了畜牧業的擴張。集約化的養殖方式使得大量畜禽糞便產生，中國每年畜禽糞便產量達到38億噸，使其成為重要的農業污染源。推進畜禽糞便的資源化還田利用，不僅能夠有效緩解畜禽養殖引發的環境污染問題，還可以為種植業提供有機肥料，減少化肥的使用量。然而，直接施用或不當處理糞便會將重金屬、抗生素和病原體等有毒物質引入環境中，對人類健康和環境安全構成風險。為確保畜禽糞便的安全利用和實現資源有效轉化，通常在畜禽糞便還田之前需對其進行堆肥化處理。然而，在常規堆肥處理進程中，大量nh3揮發會導致嚴重的氮素損失，進而降低有機肥的質量。因此，在促進堆肥腐熟的同時，如何控制氮素損失和重金屬等環境風險是近年來堆肥技術研究和應用的重點。

2、在堆肥過程中，為了縮短發酵周期，減少氮素損失并控制環境風險，往往會向堆體中加入各類微生物、有機或無機物質作為添加劑。大多數無機添加劑具有多孔性和較大比表面積的特點。它們既可作為路易斯酸，催化氨基酸與還原糖的美拉德反應，形成腐殖質，又能通過離子吸附或化學相互作用，防止腐殖質被微生物降解。天然和合成的有機添加劑均可通過增強微生物和酶的活性、減少co2的產生，以及直接參與美拉德反應等腐殖化途徑，來促進堆肥腐殖化。微生物添加劑如白腐真菌等可促進木質纖維素及多種芳香族化合物的降解，釋放出多酚、糖類和含氮化合物，從而促進腐殖質的形成。無機和有機添加劑雖具有良好的促腐效果，但也存在成本高和不可重復使用的問題。此外，由于堆肥環境的劇烈變化和微生物群落的演變，外源微生物添加劑對促進腐殖化的效果也難以控制。而復合添加劑能夠減少添加劑的用量，節省成本，同時結合不同添加劑的優勢來促進堆肥腐殖化。因此，開發一種高效、低成本的堆肥復合添加劑是目前堆肥促腐保氮以及土地安全利用的關鍵技術。

3、微生物在堆肥過程中的腐殖化和氮循環過程中起著至關重要的作用。先前的研究表明，在堆肥中添加微生物菌劑優化了微生物群落結構，加速了木質纖維素的降解，促進了腐殖化過程，并增強了氮素的保留能力，從而提高了堆肥產品的質量。白腐真菌黃孢原毛平革菌(phanerochaete?chrysosporium)作為一種高效木質纖維素降解功能菌，通過分泌錳過氧化物酶(mnp)、木質素過氧化物酶(lip)及漆酶(lac)組成的非特異性氧化酶系，靶向裂解木質素-纖維素復合結構，并降解芳香族化合物，釋放多酚、還原糖及含氮化合物等腐殖質前體物質，直接驅動腐殖酸合成，顯著提升堆肥腐殖化效率并縮短周期。硫還原地桿菌(geobactersulfurreducens)是一種腐殖質還原菌，能通過硫還原代謝途徑，將硫酸鹽、亞硫酸鹽等還原為硫化物，與重金屬離子結合形成穩定的金屬硫化物沉淀，此外，可介導高價態重金屬的電子傳遞，將其還原為低毒性的低價態形式，顯著降低重金屬的生物有效性及生態毒性，已廣泛用于酸性礦山廢水治理、污染土壤修復等場景。盡管白腐真菌已被證實具有高效的木質纖維素降解能力，但其在堆肥氮素轉化中的具體作用仍不明確，而硫還原地桿菌雖廣泛應用于重金屬生物修復，其對腐殖質合成及有機碳穩定的貢獻尚未明晰。現有技術中，單一菌劑因功能局限性與環境適應性不足，難以同步實現堆肥腐殖化強化、氮素保留及重金屬風險管控。復合微生物菌劑結合了不同功能的微生物，與單一菌劑相比，它為調控堆肥過程提供了一種更全面的方法，從而加快堆肥的腐熟。因此，白腐真菌和硫還原地桿菌在畜禽糞便堆肥中的協同作用也值得深入研究。

4、在堆肥過程中添加酸性化學品如磷酸鹽，不僅能有效降低物料的ph值，抑制nh4+向nh3的轉化，還能與nh4+結合，使其穩定下來，減少堆肥過程中的氮損失。有研究發現添加磷石膏和過磷酸鈣能夠促進腐殖質的形成，并進一步提高堆肥的成熟度。然而，關于微生物復合菌劑與磷酸鹽在堆肥過程中是否能協同增效，共同促進堆肥質量提升的相關報道較為稀缺，這一領域的研究尚待深入探索。

5、綜上，針對有機固廢堆肥腐熟效果不佳、堆肥氮素損失、重金屬殘留等問題，制備復合微生物菌劑混合添加磷酸鹽，構建堆肥中“促腐—固氮—控污”協同體系，對提高有機固廢堆肥品質、實現堆肥產品土地安全利用具有重要意義。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題是針對堆肥腐熟效果不佳、堆肥氮素損失、重金屬殘留等問題，提出一種有機固廢堆肥促腐保氮及重金屬固定的方法。

2、為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、一種有機固廢堆肥促腐保氮及重金屬固定的方法，包括以下步驟：

4、(1)制備白腐真菌-硫還原地桿菌復合發酵菌劑；

5、(2)將白腐真菌-硫還原地桿菌復合發酵菌劑與磷酸鹽添加劑混勻，得復合添加劑；將復合添加劑添加至堆肥原料中，調節初始c/n比為20，調節初始含水率為60％～65％，得堆體；

6、(3)將堆體進行好氧堆肥處理。

7、進一步的，上述白腐真菌-硫還原地桿菌復合發酵菌劑的制備方法包括以下步驟：

8、s1：將白腐真菌和硫還原地桿菌分別接種至斜面培養基，于溫度33～36℃條件下恒溫培養24～48小時，分別制得白腐真菌活化菌種和硫還原地桿菌活化菌種；

9、s2：將步驟s1的白腐真菌活化菌種和硫還原地桿菌活化菌種分別接種至種子培養基，于溫度33～36℃、轉速120rpm條件下振蕩培養18～24小時至對數期，分別制得白腐真菌種子液和硫還原地桿菌種子液；

10、s3：將步驟s2的白腐真菌種子液和硫還原地桿菌種子液按體積比1：0.5～1：2混合，然后按10vol％的接種量接種至發酵培養基中，于溫度33～36℃、轉速150rpm、通風量0.8vvm、罐壓0.08mpa條件下通氣發酵18～24小時，制得白腐真菌-硫還原地桿菌復合發酵菌劑；

11、所述斜面培養基配方為：每1l體積中含有酵母提取物5g、胰蛋白胨10g、nacl?10g、瓊脂15～20g，其余為蒸餾水；所述種子培養基配方為：每1l體積中含有酵母膏4～8g、胰蛋白胨8～12g、土豆浸提液18～20ml、氯化鈉8～12g、瓊脂15～20g，其余為蒸餾水；所述發酵培養基配方為：每1l體積中含有豬糞浸提液800～900ml、土豆浸提液100～200ml；所述土豆浸提液的制備方法為：將新鮮土豆去皮切片后與蒸餾水按1：3～5w/v的比例混合，煮沸30～40分鐘，過濾取濾液，即得土豆浸提液；所述豬糞浸提液的制備方法為：豬糞105℃干燥24小時后與蒸餾水按1：5～10w/v的比例混合，25～30℃浸提24～48小時，離心取上清液，即得豬糞浸提液。其中，土豆浸提液能供給淀粉、葡萄糖等易降解碳源與維生素b族、生物素等生長因子，刺激微生物的代謝活性；豬糞浸提液能提供硫源與有機氮源，為微生物提供代謝底物，同時具有緩釋特性，避免氨濃度過高抑制菌群活性；發酵培養基包含土豆浸提液和豬糞浸提液，具有營養互補、代謝協同等特點，可使菌群提前適應復雜底物，提升后續復合菌劑的功能表達。

12、進一步，上述白腐真菌-硫還原地桿菌復合發酵菌劑與磷酸鹽添加劑的質量比為1：0.2～1。

13、進一步，上述磷酸鹽添加劑為磷石膏、過磷酸鈣和磷酸二氫鈣中的任意一種或多種。

14、進一步，上述復合添加劑的添加量為堆肥原料干重的0.5wt％～5wt％。

15、進一步，上述好氧堆肥處理的過程持續42天，分為升溫期、高溫期、冷卻期和腐熟期；升溫期和高溫期每天翻堆1次、每次翻堆的時間30～40分鐘，進入冷卻期后每天翻堆2次、每次翻堆的時間30～40分鐘、翻堆的時間間隔8～12小時。

16、進一步，上述促腐為提高堆肥的腐殖酸含量和胡敏酸-富啡酸比值；保氮為提高堆肥的硝氮含量和總氮含量；重金屬固定為鈍化重金屬，降低重金屬生物有效性和環境遷移性。

17、上述一種有機固廢堆肥促腐保氮及重金屬固定的方法在如下任一種或多種中的應用：

18、1)在處理有機固廢中的應用；

19、2)在堆肥促腐保氮中的應用；

20、3)在重金屬固定中的應用。

21、與現有技術相比，本發明取得的有益效果為：

22、(1)本發明通過“復合發酵菌劑—磷酸鹽”協同作用顯著提升腐殖化效率。白腐真菌通過分泌漆酶等木質纖維素降解酶，降解木質纖維素并釋放腐殖質前體物，硫還原地桿菌通過其細胞外電子傳遞系統，參與醌類腐殖質中間體的電子轉移，從而加速腐殖質的合成。磷酸鹽作為微生物生長的關鍵營養物質，能夠促進復合菌劑的代謝活性，進而影響腐殖質的合成過程。堆肥結束后，腐殖酸含量提高13.1％～53.2％，聚合度(dp＝ha/fa)顯著提升，縮短堆肥發酵周期。

23、(2)本發明通過“復合發酵菌劑—磷酸鹽”協同作用有效減少氮素損失。白腐真菌通過促進硝化作用，顯著提高硝氮含量，硫還原地桿菌通過其細胞外電子傳遞系統，加速含氮腐殖質的合成實現固氮。磷酸鹽通過調節堆體ph，抑制銨態氮向氨氣的轉化，減少氮素損失。堆肥結束后，總氮含量提高16.79％～28.31％，促進堆肥氮素固持。

24、(3)本發明通過“復合發酵菌劑—磷酸鹽”協同作用降低重金屬生物有效性和環境遷移性，降低堆肥產品的環境風險。硫還原地桿菌代謝產生的s2-與cd2+、pb2+等重金屬形成難溶硫化物，此外將cr(vi)等高毒重金屬形態還原為cr(iii)，磷酸鹽的po43-與cu2+、zn2+等重金屬生成穩定磷酸鹽。zn和cu的生物有效性分別降低了4.71％～17.17％和4.32％～44.36％，堆肥結束后的重金屬含量符合《畜禽糞便堆肥技術規范》(ny/t?3442—2019)。(4)本發明方法具有環境友好與經濟性優勢。復合發酵菌劑通過強化硝化作用減少堆肥氮素氣體如nh3和n2o排放，減輕空氣污染，提高堆肥品質有利于土地安全利用，減少環境風險。磷石膏和過磷酸鈣等磷酸鹽的使用不僅減少了廢棄物的處理成本，還將其轉化為有價值的堆肥添加劑，實現了工業副產物高值化，可替代沸石、硅藻土等高價鈍化劑，原料成本降低30％～50％，有顯著的經濟效益。