廚余垃圾好氧堆肥過程腐殖質(zhì)變化規(guī)律研究【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　廚余垃圾好氧堆肥過程腐殖質(zhì)變化規(guī)律研究</p><p>　　Research on the humus variation during aerobic composting of kitchen wast

2、e</p><p>　　廚余垃圾好氧堆肥過程腐殖質(zhì)變化規(guī)律研究</p><p>　　摘要：通過測(cè)定廚余垃圾高溫好氧堆肥過程中形成的堆體溫度、pH、胡敏酸、富里酸、有機(jī)質(zhì)、TOC、TN等變化規(guī)律，對(duì)堆肥垃圾腐殖質(zhì)變化過程進(jìn)行研究。結(jié)果顯示：在10天的處理過程中，堆體可逐漸達(dá)到較高的溫度并維持?jǐn)?shù)天，含水率下降到60%左右，pH先降后升最終趨向于7；TOC與有機(jī)質(zhì)均下降10%左右；腐殖質(zhì)相對(duì)含量

3、從7.9%增至9.2%，前期HA與FA含量交替變化，從第7天開始FA含量減少，HA含量上升，最終HI能夠達(dá)3.05；胡敏素含量下降12.4%。此外通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用聯(lián)合加熱方式比單獨(dú)采用太陽能加熱方式，供熱效果更佳，腐殖質(zhì)變化規(guī)律更明顯。</p><p>　　關(guān)鍵詞：高溫好氧堆肥；廚余垃圾；腐殖質(zhì)；腐熟度</p><p>　　Research on the humus variation

4、during aerobic composting of kitchen waste</p><p>　　Abstract : By determining the regularity for change of the temperature,pH,humic acid, fulvic acid, organic matter,TOC and TN of the pile which is form

5、ed in the high temperature aerobic composting process, do a research on the humification process of the composting. The result shows that during the 10-day process, the pile can reach a higer temperature gradually and ke

6、ep the high temperature for a few days. At the same time, the water ratio decreases to 60%, pH decreases first and then rises with</p><p>　　Key words：high-temperature; aerobic composting; kitchen garbage; hu

7、mus; maturity</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　1. 引言1</b></p><p>　　1.1 堆肥定義及產(chǎn)物1</p><p>　　1.1.1 堆肥化定義1</p><p>　　1.1.2 堆肥產(chǎn)物1</p

8、><p>　　1.2 高溫好氧堆肥原理2</p><p>　　1.2.1 好氧堆肥原理2</p><p>　　1.2.2 好氧堆肥過程中堆體溫度變化3</p><p>　　1.2.3 好氧堆肥過程中的碳氮循環(huán)3</p><p>　　1.2.4 高溫好氧堆肥特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)3</p><p>　　

9、1.3 堆肥過程中腐殖質(zhì)變化及其研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3.1 腐殖質(zhì)變化的反應(yīng)指標(biāo)--腐熟度3</p><p>　　1.3.2 判斷腐熟度的方法依據(jù)4</p><p>　　1.3.3 堆肥過程腐殖質(zhì)的變化4</p><p>　　1.3.4 HA、FA和Hu的變化4</p><p>　　1.3.5

10、 游離性腐殖酸和水溶性腐殖酸的變化4</p><p><b>　　2 材料與方法5</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)備5</b></p><p>　　2.1.1 發(fā)酵倉體5</p><p>　　2.1.2 螺旋推進(jìn)系統(tǒng)5</p><p>　　2.1.3

11、 水浴加熱系統(tǒng)5</p><p>　　2.1.4 通風(fēng)供氣系統(tǒng)5</p><p>　　2.1.5 排液系統(tǒng)6</p><p>　　2.1.6 保溫系統(tǒng)6</p><p>　　2.1.7 裝置示意圖6</p><p><b>　　2.2 物料6</b></p><p&

12、gt;　　2.2.1 物料來源與種類6</p><p>　　2.2.2 物料加工與投放7</p><p>　　2.2.3 加料、取樣和通風(fēng)時(shí)間的確定7</p><p>　　2.3 技術(shù)路線及說明8</p><p>　　2.3.1 研究方法8</p><p>　　2.3.2 技術(shù)路線8</p>

13、<p><b>　　3 結(jié)果與討論8</b></p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)分析8</p><p>　　3.1.1 溫度9</p><p>　　3.1.2 含水率10</p><p>　　3.1.3 PH10</p><p>　　3.1.4 TOC11</p>

14、<p>　　3.1.5 TN12</p><p>　　3.1.6 C/N12</p><p>　　3.1.7 陽離子交換容量(CEC）13</p><p>　　3.1.8 HA、FA14</p><p>　　3.1.9 腐殖質(zhì)（HS）14</p><p>　　3.1.10 胡敏素（Hu）15&l

15、t;/p><p>　　3.1.11 有機(jī)質(zhì)15</p><p>　　3.2 綜合分析16</p><p>　　3.2.1 堆肥過程整體變化16</p><p>　　3.2.2 腐殖質(zhì)的整體變化規(guī)律16</p><p>　　3.2.3 兩種加熱方式的比較16</p><p><b>

16、;　　4 結(jié)論17</b></p><p><b>　　5 建議17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　附錄:20</b></p><p><b>　　引言</b></p>

17、<p>　　廚余垃圾是生活垃圾中的重要組成部分，每家每戶每天都會(huì)產(chǎn)生大量的菜根、剩飯、蛋殼和瓜果皮等廚余垃圾。近十年以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快，小康生活普及千家萬戶，人們追求的更高的生活質(zhì)量，而與此同時(shí)所產(chǎn)生的廚余垃圾也日益增多，其總量正在以大約每8%～10%的速度增加，已經(jīng)明顯超過發(fā)達(dá)國(guó)家3%～5%的年平均增長(zhǎng)速度[1]。我國(guó)廚余垃圾通常是與其他生活垃圾混合處理的，由于其本身具有高含水量、高有機(jī)質(zhì)的特點(diǎn)，導(dǎo)致生活垃圾整

18、體含水量和有機(jī)質(zhì)的提高。目前生活垃圾普遍采用的填埋、焚燒等處理方法。就焚燒而言，較高的含水量和有機(jī)質(zhì)含量使得焚燒過程中爐溫大大降低，焚燒不完全易產(chǎn)生二噁英等有毒有害氣體和戴奧辛等有毒塵粒。就填埋而言，如果填埋場(chǎng)地處理不妥善，則會(huì)滋生大量蚊蠅，傳播疾病，同時(shí)垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的臭氣擴(kuò)散，污染大氣。在國(guó)外，廚余垃圾被視作重要的可再生資源，廢物資源再利用已被抬上社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略軌道。廚余垃圾經(jīng)過堆肥發(fā)酵處理，可以產(chǎn)生大量?jī)?yōu)質(zhì)肥料以及沼氣等

19、經(jīng)濟(jì)燃料，不僅可以解決垃圾的處理問題，還可以充分利用廢物再生資源進(jìn)行再生產(chǎn)。現(xiàn)在，堆肥處理已被視為廚余垃圾處理最具有前景的技術(shù)之一。</p><p><b>　　堆肥定義及產(chǎn)物</b></p><p><b>　　堆肥化定義</b></p><p>　　堆肥化是在微生物作用下通過高溫發(fā)酵使有機(jī)物礦質(zhì)化、腐殖化和無害化而變成

20、腐熟肥料的過程，在微生物分解有機(jī)物的過程中，不但生成大量可被植物吸收利用的有效態(tài)氮、磷、鉀化合物，而且又合成新的高分子有機(jī)物——腐殖質(zhì)，它是構(gòu)成土壤肥力的重要活性物質(zhì)[2]。按照堆肥溫度可分為一般堆肥和高溫堆肥兩種方式，后者效果較佳。堆肥高溫還可以消滅堆體中的病菌、蟲卵、雜草種子等。</p><p><b>　　堆肥產(chǎn)物</b></p><p>　　堆肥化產(chǎn)物簡(jiǎn)稱為堆

21、肥，是一種質(zhì)地疏松，有泥土味的紅褐色物質(zhì)，主要成分是腐殖質(zhì)，包括大量胡敏酸和富里酸，N、P等營(yíng)養(yǎng)元素含量較高，有很好的肥效，不僅可以改良土壤理化性質(zhì)和生物性質(zhì)，還可以促進(jìn)作物生長(zhǎng)，催產(chǎn)豐收。 </p><p>　　腐殖質(zhì)是有機(jī)物在微生物作用下分解生成的黑褐色有機(jī)物，呈酸性，含有大量植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素。腐殖質(zhì)在土壤中，受外界環(huán)境影響慢慢分解，分解出植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分，同時(shí)還會(huì)釋放出二氧化碳供植物光合作用，對(duì)植物

22、生長(zhǎng)具有積極作用。主要由碳、氫、氧、氮、磷、硫、鈣等元素構(gòu)成，其中碳約50％，氮占3 ~ 6％，氫占3 ~ 6％，氧占30 ~ 40％，灰分占0.6%[3]，其主要組成成分為胡敏酸（HA）和富里酸（FA），二者會(huì)在堆肥過程中有量變上的轉(zhuǎn)換。此外，腐殖質(zhì)還可以增加土壤的蓄水保水和保肥能力，保持土壤良性結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)、緩沖土壤酸堿性，同時(shí)還能絡(luò)合土壤中的重金屬離子，消除土壤中農(nóng)藥的殘毒[4]。腐殖質(zhì)對(duì)于改良土壤理化性質(zhì)、促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)吸收都具有非

23、凡的意義，是“土壤肥力指標(biāo)”之一。</p><p><b>　　胡敏酸（HA）</b></p><p>　　胡敏酸是腐殖質(zhì)的重要組成部分之一，是一種溶于稀堿而不溶于稀酸的棕褐色的天然有機(jī)高分子化合物。與FA相比，胡敏酸呈弱酸性，吸收容量較高，分子量較大，芳香度高而解離度小。其穩(wěn)定性很強(qiáng)，平均停留時(shí)間可達(dá)80～3000年[5]。土壤中胡敏酸的形成是土壤中木質(zhì)素和它的降解

24、產(chǎn)物（如苯酚、苯醌和更多的復(fù)雜有機(jī)物等），在土壤微生物的作用下，結(jié)合氮化合物（如蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸等），經(jīng)過聚合壓縮而形成[6]。堆肥胡敏酸對(duì)土壤的功能與性質(zhì)具有重要的影響，不僅對(duì)重金屬具有強(qiáng)烈吸附作用，而且對(duì)土壤硝化作用及有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化也顯著影響，還可以抑制有害真菌的生長(zhǎng)。</p><p><b>　　富里酸（FA）</b></p><p>　　富里酸與胡敏酸是腐

25、殖質(zhì)的主要成分，是一類既溶于堿溶液又溶于酸溶液的黃褐色天然有機(jī)物。主要由C、H、O、N等元素構(gòu)成，相比胡敏酸，其C、H、N質(zhì)量分?jǐn)?shù)低而O質(zhì)量分?jǐn)?shù)高；富里酸分子量較小、活性大、氧化程度較高，吸收能力弱，溶解能力強(qiáng)，移動(dòng)性大，可以充分釋放所含礦物元素，對(duì)于植物吸收具有重要意義。</p><p><b>　　胡敏素（Hu）</b></p><p>　　胡敏素又稱“黑腐酸”，

26、為腐殖質(zhì)中與土壤礦物質(zhì)結(jié)合最緊密的組分。黑色，分子量小，具有在任何pH條件下的溶液中都不溶解及大分子結(jié)構(gòu)的特性，并呈現(xiàn)不均一性，被認(rèn)為是土壤中的惰性物質(zhì)[7]，很難分解。</p><p><b>　　高溫好氧堆肥原理</b></p><p><b>　　好氧堆肥原理</b></p><p>　　好氧堆肥過程中起決定性作用的

27、是好氧微生物的新陳代謝作用。垃圾中的有機(jī)物由水溶性有機(jī)物和不溶性膠體組成，其中的水溶性有機(jī)物透過好氧微生物細(xì)胞膜被好氧微生物直接吸收，而不溶性膠體則會(huì)附著在微生物表面，被微生物分泌出的分解酶分解氧化成水溶性的物質(zhì)，并吸收利用。好氧微生物在水分、氧氣充足，pH合適的條件下會(huì)通過新陳代謝作用分解有機(jī)物。大部分有機(jī)物被分解成CO2、H2O等小分子無機(jī)物，并放出能量，或被植物自身所利用，或轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)；還有部分有機(jī)物直接轉(zhuǎn)化成微生物內(nèi)細(xì)胞物質(zhì)

28、，使微生物生長(zhǎng)增殖；剩下的有機(jī)物則被轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)和堆肥等[8]。</p><p>　　好氧堆肥過程中堆體溫度變化</p><p>　　對(duì)于好氧堆肥而言，溫度是微生物活動(dòng)和工藝效果的重要影響因素。一般研究認(rèn)為，堆肥化過程中堆體溫度變化主要有3個(gè)階段，分別為升溫階段、高溫階段和冷卻后熟階段。高溫階段是堆肥化處理的關(guān)鍵階段，大部分有機(jī)物在此過程中氧化分解，堆肥物料中幾乎所有的病原微生物在此過程中

29、被殺死而達(dá)到穩(wěn)定化[9]。</p><p>　　好氧堆肥過程中的碳氮循環(huán)</p><p>　　在好氧堆肥開始階段，好氧微生物碳源主要來自結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易分解有機(jī)物，如溶糖、有機(jī)酸和淀粉。堆肥前期，好氧微生物代謝旺盛，有機(jī)物降解速率較快，C含量下降迅速。之后，隨著堆體溫度的升高，好氧微生物開始利用纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等較難分解的物質(zhì)，新陳代謝速率放緩，C含量下降緩慢，至二次發(fā)酵時(shí)期達(dá)到穩(wěn)定[

30、10]。另有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，不同的銅鋅比會(huì)對(duì)有機(jī)碳分解速率產(chǎn)生不同的影響，銅比例越高，有機(jī)碳分解越緩慢；鋅比例越高，有機(jī)碳降解越快[11]。</p><p>　　氮的轉(zhuǎn)化包含氮的固化與釋放。多數(shù)報(bào)道指出，堆肥過程中有氮素流失現(xiàn)象。學(xué)者分析，這是因?yàn)槎逊蔬^程中微生物大量繁殖，促使含氮有機(jī)物大量分解，并生成銨態(tài)氮而不能及時(shí)轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮或被植物利用[12]。</p><p>　　堆肥過程中，全碳與

31、全氮量都在減小。相比而言，全碳下降趨勢(shì)要大于全氮，因而。隨著堆肥過程的進(jìn)行，C/N比逐漸減小，表明堆肥向著穩(wěn)定化、腐熟化、無害化方向進(jìn)行。不過，全氮的減少意味著氮素流失，在生產(chǎn)中應(yīng)采取適當(dāng)措施加以避免[10]。對(duì)此，可以采用外加碳源的方式調(diào)節(jié)C/N比，比如利用添加水葫蘆增大C含量。這種利用生物碳源作為添加劑的方法不僅可以減小堆肥過程中的臭氣臭味，還可以有效地降低N素流失，同時(shí)能夠?yàn)槎逊蔬^程提供一個(gè)平衡的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)[14]。</p&g

32、t;<p>　　高溫好氧堆肥特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)</p><p>　　傳統(tǒng)堆肥為厭氧堆肥，利用厭氧微生物無氧呼吸分解有機(jī)物，堆肥與空氣隔絕，過程簡(jiǎn)單，控制溫度較低，但工藝周期長(zhǎng)，投資較大，且堆肥質(zhì)量較差，同時(shí)產(chǎn)生惡臭氣體，難以得到推廣利用。</p><p>　　高溫好養(yǎng)堆肥其相比傳統(tǒng)堆肥處理工藝的投資大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等特點(diǎn)，不僅投資小、過程清潔、周期較短、產(chǎn)品質(zhì)量高，而且

33、能夠提高堆肥工藝?yán)脙r(jià)值，促進(jìn)堆肥工藝在城市垃圾處理中的應(yīng)用，進(jìn)而節(jié)省資源、降低環(huán)境污染[15]。</p><p>　　堆肥過程中腐殖質(zhì)變化及其研究現(xiàn)狀</p><p>　　腐殖質(zhì)變化的反應(yīng)指標(biāo)--腐熟度</p><p>　　堆肥過程中，有機(jī)物在微生物的作用下分解、腐熟變?yōu)橐子诒恢参镂绽玫母迟|(zhì)，不僅可以改善土壤理化性質(zhì)，還能夠顯著降低重金屬和持久性有機(jī)物的活性

34、，具有極好的解毒能力[7]。然而如果堆肥不完全，堆肥腐熟度不夠，有機(jī)物在進(jìn)入土壤后則會(huì)繼續(xù)氧化分解，消耗土壤中的氧氣，同時(shí)釋放出有機(jī)酸的有害物質(zhì)，抑制植物的生長(zhǎng)[16]，堆肥效果適得其反。因而腐熟度是反映堆肥效果的重要指標(biāo)，是判定堆肥是否向著有利方向進(jìn)行的判定標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　判斷腐熟度的方法依據(jù)</p><p>　　傳統(tǒng)用作腐熟度判斷依據(jù)的主要有C/N比、CEC(陽離子交換容量

35、）、HI（HA/FA）和HM（總腐殖質(zhì)）量。但由于堆肥原料中原有碳氮比不同，因而采用C/N比作為判斷依據(jù)受到許多學(xué)者的質(zhì)疑。堆肥過程中HI呈現(xiàn)不斷增大趨勢(shì)，因此，學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可采用HI比作為堆肥處理過程中堆肥腐殖化判斷依據(jù)。</p><p>　　此外，在堆肥過程中，微生物不能直接利用有機(jī)物料中的固相成分，需要通過分泌胞外酶將物料中的可降解成分水解成水溶性成分才能被利用。由此，一些學(xué)者主張通過物料浸提液中的 DOC

36、含量來判斷堆肥的腐熟度[16]。</p><p>　　堆肥過程腐殖質(zhì)的變化</p><p>　　現(xiàn)在已經(jīng)有大量關(guān)于腐殖質(zhì)變化規(guī)律的研究報(bào)告， 不過不同研究者對(duì)于堆肥過程中腐殖質(zhì)含量變化有著不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。張雪英等[13]研究發(fā)現(xiàn)，污泥經(jīng)過堆肥腐熟化后，腐殖質(zhì)含量增加了2倍多。而李吉進(jìn)[10]等將雞糞和牛糞混合堆腐后，發(fā)現(xiàn)腐殖質(zhì)總量呈下降趨勢(shì)。李國(guó)學(xué)[17]等也發(fā)現(xiàn)，豬糞經(jīng)過堆肥處理后，腐殖

37、酸含量下降15%。堆肥原始物料的性質(zhì)差異可能是影響堆肥腐殖化過程的重要因素[18]。</p><p>　　HA、FA和Hu的變化</p><p>　　HA是大小不一的一些列高分子聚合物，性質(zhì)不穩(wěn)定。在堆肥過程中，存在分解和重組的現(xiàn)象，整體趨勢(shì)是先迅速增加、再減少、最后緩慢增加。增加的HA，一部分是在堆肥過程中新生成的，另一部分是由堆肥原料中原有HA逐漸演化而成的。</p>&

38、lt;p>　　FA分子小、活性大、氧化程度高，性質(zhì)更加不穩(wěn)定，在堆肥過程中其含量是逐漸下降的。</p><p>　　Hu由于性質(zhì)穩(wěn)定，具有任何pH下都不溶解的特性，因此在堆肥前期，Hu分解極為緩慢，逐漸在堆肥中積累，使得其相對(duì)含量逐漸上升；中后期的時(shí)候，由于具備適宜的水熱條件，Hu也開始逐漸分解，質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸下降（降幅小于FA），但相對(duì)含量卻呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，說明分解仍較為緩慢，進(jìn)一步證明了其性質(zhì)穩(wěn)定[7]。

39、</p><p>　　游離性腐殖酸和水溶性腐殖酸的變化</p><p>　　游離腐殖酸占總腐殖酸的比率以及游離腐殖酸占總有機(jī)碳比率的下降，說明在堆肥過程中，游離腐殖酸不穩(wěn)定，易被微生物降解。水溶性腐殖酸雖然只占腐殖酸的一小部分，但它是腐殖酸中最活躍、最有效的組分。堆肥過程中，水溶性腐殖質(zhì)含量下降，但其占游離腐殖酸、總腐殖酸、總有機(jī)碳的比率卻呈先略有下降而后迅速增加趨勢(shì)。這是由于在堆肥過程中

40、，大分子的腐殖酸不斷被分解成水溶性的小分子的腐殖酸，源源不斷地補(bǔ)充著被分解的水溶性腐殖酸。其水溶性腐殖酸與游離腐殖酸、總腐殖酸、總有機(jī)碳比率上升，說明堆肥過程中水溶性腐殖酸含量相對(duì)穩(wěn)定，腐殖酸活性提高，有效成分增加[19]。</p><p><b>　　材料與方法</b></p><p><b>　　設(shè)備</b></p><p

41、>　　本實(shí)驗(yàn)所采用的設(shè)備為臥式螺旋攪拌太陽能好氧堆肥器，通過自行設(shè)計(jì)并委托環(huán)保公司制造。設(shè)備主要有發(fā)酵倉體、螺旋推進(jìn)系統(tǒng)、通風(fēng)供氣系統(tǒng)、水浴加熱系統(tǒng)、排液系統(tǒng)和保溫系統(tǒng)六部分組成。</p><p><b>　　發(fā)酵倉體</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)倉體為圓筒式，堆肥工藝為間歇式好氧動(dòng)態(tài)堆肥。</p><p>　　堆肥連續(xù)進(jìn)、出料

42、，在筒體內(nèi)每日螺旋推進(jìn)一周，持續(xù)幾天完成高溫好養(yǎng)堆肥，始終處于間歇式翻轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)過程。筒式的設(shè)計(jì)有利于螺旋推進(jìn)方式的運(yùn)行，筒式筒體的長(zhǎng)度可根據(jù)堆肥的期限設(shè)計(jì)長(zhǎng)短。筒體正上方設(shè)計(jì)出料口，間距為螺旋旋轉(zhuǎn)一周的推進(jìn)距離，使得不同取樣口分別對(duì)應(yīng)不同天數(shù)的堆肥。筒體后端設(shè)置排液口，并設(shè)有閥門，定期派出堆肥滲濾液。為了有利于物料推進(jìn)和滲濾液排放，整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)水平面傾斜1~2°放置。</p><p>　　設(shè)定每天進(jìn)料3

43、0kg，堆肥10天，計(jì)算得出筒體直徑D=420mm，筒體長(zhǎng)度L=4200mm。</p><p><b>　　螺旋推進(jìn)系統(tǒng)</b></p><p>　　螺旋推進(jìn)系統(tǒng)置于發(fā)酵倉體中，由中心軸和螺旋體兩部分組成。螺旋個(gè)數(shù)由堆肥天數(shù)決定，結(jié)合螺旋結(jié)構(gòu)半徑與螺距的關(guān)系，設(shè)計(jì)螺旋個(gè)數(shù)為20。螺旋運(yùn)轉(zhuǎn)受電機(jī)控制，電機(jī)配置減速齒輪，控制轉(zhuǎn)速為0.1r/min。螺旋推進(jìn)有兩方面效果：一

44、是按時(shí)間推進(jìn)物料，控制堆肥天數(shù)；二是在堆肥過程中起到翻轉(zhuǎn)物料的作用，防止物料因長(zhǎng)久堆放導(dǎo)致壓實(shí)而影響通氣，形成厭氧發(fā)酵。</p><p><b>　　水浴加熱系統(tǒng)</b></p><p>　　水浴加熱系統(tǒng)由位于發(fā)酵倉體下方的立方體加熱水箱、太陽能熱水器、電加熱裝置和連接管道組成。加熱水箱上的進(jìn)水口、出水口分別連接太陽能熱水器的熱水管和冷水管。遇到雨雪天氣，太陽能效率低

45、下的時(shí)候，可轉(zhuǎn)為利用電加熱裝置連接加熱水箱，保證發(fā)酵倉體內(nèi)的堆肥溫度。在加熱水箱的后端有管道連接自來水口，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)水和補(bǔ)水；并布置一排小孔以供水箱換水。</p><p><b>　　通風(fēng)供氣系統(tǒng)</b></p><p>　　本裝置設(shè)計(jì)周邊布?xì)馐酵L(fēng)。體統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、氣流緩沖腔和發(fā)酵倉通風(fēng)口。</p><p>　　風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)見下表：</p&

46、gt;<p>　　表2-1 風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)</p><p>　　氣流緩沖腔位于發(fā)酵倉下方，空氣外源空氣壓縮機(jī)鼓進(jìn)氣流緩沖腔，高壓氣體在緩沖腔內(nèi)緩沖得到控制并均勻擴(kuò)散到堆肥中，不會(huì)帶有強(qiáng)有力的沖擊性，或造成局部通風(fēng)強(qiáng)弱不均而影響微生物生長(zhǎng)。氣流腔外包發(fā)酵倉下方，空氣通過開設(shè)的氣孔進(jìn)入發(fā)酵倉。發(fā)酵倉內(nèi)纏兩道細(xì)濾網(wǎng)，防止物料深入緩沖層內(nèi)，或堵塞通風(fēng)口。</p><p><b&g

47、t;　　排液系統(tǒng)</b></p><p>　　通風(fēng)供氣系統(tǒng)中的氣流緩沖腔同時(shí)具備滲濾液匯集的作用，堆肥過程中產(chǎn)生的堆肥滲濾液通過濾網(wǎng)和倉底小孔進(jìn)入氣流緩沖倉，并在氣流緩沖倉內(nèi)匯集，由于系統(tǒng)傾斜放置，受重力影響，滲濾液在氣流緩沖倉內(nèi)順勢(shì)匯集到系統(tǒng)后端，由排液口定期外排，收集在滲濾液發(fā)酵池內(nèi)。同時(shí)系統(tǒng)的高溫可使?jié)B濾液在氣流緩沖倉內(nèi)蒸發(fā)，使通風(fēng)保持一定的濕度，提高堆肥效果。</p><p

48、><b>　　保溫系統(tǒng)</b></p><p>　　由于該試驗(yàn)堆肥量少，過程中微生物代謝產(chǎn)生的熱量有限，加上實(shí)驗(yàn)過程中環(huán)境溫度較低，如不采取有效的保溫系統(tǒng)，不僅會(huì)導(dǎo)致熱量流失，降低系統(tǒng)堆肥效率，還會(huì)影響堆肥的順利進(jìn)行。因而試驗(yàn)中采用外包保溫材料的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保溫。保溫材料選用50mm厚的聚氨酯，外圍環(huán)行包裹發(fā)酵倉和加熱水箱。</p><p><b>

49、　　裝置示意圖</b></p><p>　　圖2-1 好氧堆肥實(shí)驗(yàn)裝置示意圖</p><p>　　左側(cè)大圖為臥式螺旋攪拌堆肥器設(shè)備圖，右側(cè)小圖中，左邊為太陽能集熱器，右側(cè)為電加熱器，共同組成供能系統(tǒng)。</p><p><b>　　物料</b></p><p><b>　　物料來源與種類</b&

50、gt;</p><p>　　實(shí)驗(yàn)過程中的物料來源都來自第一食堂。物料分為兩種：一種是泔腳，取自食堂用餐后的殘羹剩飯，主要成分是米粒、菜湯、貝殼類、骨頭魚刺等，偶爾來自早餐，還含有蛋殼、豆?jié){、包子等；另一種是廚房加工后的剩菜根葉，主要有白菜、茄子、萵苣、花菜、包心菜等。</p><p>　　物料初始成分見下表：</p><p>　　表2-2 物料初始成分表</p

51、><p><b>　　物料加工與投放</b></p><p>　　剛?cè)』貋淼睦N類呈現(xiàn)多樣化，并且不同種類之間物質(zhì)成分差異較大，因此需要進(jìn)行加工攪拌，使其混合均勻。主要有以下工序：1.將剩菜根葉用菜刀切碎，并充分混勻；2.將取回來的泔腳料經(jīng)行除雜、脫水處理，先用長(zhǎng)柄鑷子將其中的聚乙烯袋、筷子等不易分解的成分取出來，然后用漏勺將其舀出，置于不漏水的塑料箱中；3.將切碎混勻

52、后的剩菜根葉倒入盛有泔腳的箱子里，再次用鐵鍬等工具經(jīng)行大規(guī)模攪拌，使各部分垃圾充分混勻。</p><p>　　投料時(shí)，將混勻的垃圾置于進(jìn)料口，并開動(dòng)電機(jī)，啟動(dòng)螺旋推進(jìn)系統(tǒng)，進(jìn)料口的物料會(huì)隨著螺旋推進(jìn)的進(jìn)行而逐漸下沉，騰出新的投料的空間后繼續(xù)加料。持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)20分鐘讓螺旋推進(jìn)兩周，完成約30kg垃圾的進(jìn)料工作。</p><p>　　加料、取樣和通風(fēng)時(shí)間的確定</p><p&

53、gt;　　為了保證每次取樣的代表性，每天加料和取樣的時(shí)間固定在每天下午三點(diǎn)鐘。加料的時(shí)候開啟電機(jī)，電機(jī)在減速器的轉(zhuǎn)換下帶動(dòng)齒輪緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，大約20分鐘螺旋推進(jìn)設(shè)備旋轉(zhuǎn)兩周，并完成加料。</p><p>　　取樣時(shí)，從每天對(duì)應(yīng)的取樣口取出堆肥，稱量、標(biāo)記后帶回實(shí)驗(yàn)室。帶回實(shí)驗(yàn)室的堆肥首先要進(jìn)行剪切預(yù)處理：將大塊的堆肥剪碎、剪小，以便稱量取樣。需要用新鮮樣進(jìn)行處理的，將其置于研缽中搗碎，直到呈糊狀；需要進(jìn)行烘干或者風(fēng)干

54、的，稱量后將其置于烘箱中或通風(fēng)櫥中進(jìn)行烘干、風(fēng)干處理，烘干、風(fēng)干后的批樣再用粉碎機(jī)粉碎成粉末，以待稱量實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　通風(fēng)時(shí)間設(shè)定在每天取樣之后的0.5h。每天必要的通風(fēng)時(shí)間是為了保證堆肥中的氧氣密度，防止因?yàn)槿毖醵纬蓞捬醢l(fā)酵；同時(shí)還可以維持堆肥的濕度，有利于堆肥反應(yīng)的進(jìn)行。</p><p><b>　　技術(shù)路線及說明</b></p>&l

55、t;p><b>　　研究方法</b></p><p>　　自行設(shè)計(jì)廚余垃圾高溫堆肥處理設(shè)備；選取寧大學(xué)生食堂里產(chǎn)生的廚余垃圾作為好氧堆肥的原料，利用太陽能加熱，鼓風(fēng)機(jī)輸氧實(shí)現(xiàn)高溫好養(yǎng)堆肥。主要任務(wù)為：研究好氧堆肥中各類腐殖質(zhì)的生成動(dòng)態(tài)及其變化規(guī)律。</p><p><b>　　技術(shù)路線</b></p><p>　　該

56、研究過程采用如圖2-2所示技術(shù)路線：從資料收集到設(shè)備調(diào)試，再到采集樣品、堆肥、參數(shù)測(cè)定以及數(shù)據(jù)處理，最后是建立數(shù)據(jù)規(guī)律到論文總結(jié)。研究過程嚴(yán)格按照技術(shù)路線所示進(jìn)行。</p><p>　　圖2-2 技術(shù)路線示意圖</p><p><b>　　結(jié)果與討論</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)分析</b></p>

57、<p>　　垃圾來源為食堂的殘羹剩飯和廚房的剩菜根葉，其成分差異較大，因此在垃圾堆肥前，需要進(jìn)行充分切割和攪拌，讓其均勻混合。實(shí)驗(yàn)采用的堆肥裝置為螺旋推進(jìn)式設(shè)備，垃圾在裝置內(nèi)翻滾，螺旋推進(jìn)。翻轉(zhuǎn)同樣起到混合攪拌的作用，使得原本處于堆體中心高溫區(qū)的垃圾與處于堆體邊緣低溫區(qū)的垃圾重新混合，堆肥更全面均衡。由于堆肥是在滾筒中推進(jìn)，因此取樣的時(shí)候不能采用對(duì)角線布點(diǎn)法、梅花形布點(diǎn)法等標(biāo)準(zhǔn)取樣方法，而是從環(huán)形取樣口用長(zhǎng)柄匙取樣。受取樣

58、方式限制加之垃圾本身存在的成分差異，存在一定誤差。過程中，先后有兩批樣進(jìn)行堆肥實(shí)驗(yàn)，垃圾來源一致。第一批樣是單純的太陽能加熱，受氣候影響顯著，由于實(shí)驗(yàn)期間連續(xù)雨雪天氣，太陽能集熱板集熱效果不佳，導(dǎo)致外源加熱效果差，因此批樣1內(nèi)部的能量來源主要是生物降解過程中所釋放出的熱量，雖然裝置有保溫措施，但溫度升高不大，受環(huán)境制約明顯；第二批樣主要采用電加熱+太陽能聯(lián)合加熱的方式，因而外源加熱能量較為穩(wěn)定，因此溫度上升的幅度大、高溫期較長(zhǎng)。兩批樣在

59、以下結(jié)果討論中，分別簡(jiǎn)單記為批樣1、批樣2。</p><p><b>　　溫度</b></p><p>　　每日對(duì)堆體溫度和環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果作圖3-1。 </p><p>　　圖3-1 批樣1堆肥過程溫度變化曲線</p><p>　　從圖3-1可以看出，第一批樣和第二批樣，在堆肥過程中，堆體溫度均呈現(xiàn)先增后降的

60、趨勢(shì)。</p><p>　　從溫度變化曲線上可以看出，兩批樣在前4d堆體溫度升高迅速，分析原因有兩點(diǎn)：一是外源加熱使堆體溫度整體提升。二是在外源加熱條件下，嗜溫性微生物比較活躍，快速分解糖類、淀粉等小分子可溶性有機(jī)物，放出大量熱量，使堆肥溫度迅速升高。</p><p>　　4d后，兩批樣在溫度上有所不同。第一批樣在第5d后基本維持在40℃以上，持續(xù)2d；而第二批樣卻在第6d后進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，

61、基本維持在50℃以上，持續(xù)3d。批樣2溫度高于批樣1，是由于批樣1采用用太陽能外源加熱，受外界低溫的環(huán)境溫度影響，肥溫度受到限制。</p><p>　　在高溫階段，嗜熱性細(xì)菌開始活躍，堆肥進(jìn)入高效期。在堆肥后期，溫度開始逐漸下降，這是由于堆肥后期，大量有機(jī)物已被分解，剩余有機(jī)物可降解度較小，微生物活動(dòng)減慢，降解速度放緩，導(dǎo)致堆體溫度下降。其中，批樣1的第8d堆肥溫度異常低，可能受環(huán)境溫度影響所致。</p&g

62、t;<p>　　兩批樣溫度都無法繼續(xù)升高，無法長(zhǎng)時(shí)間維持高溫階段是因?yàn)槎逊手械暮识急容^高，水分的排出及蒸發(fā)會(huì)帶走大量熱量，對(duì)升溫產(chǎn)生抑制作用。</p><p><b>　　含水率</b></p><p>　　根據(jù)每天取樣測(cè)得的含水率變化繪制圖3-2。</p><p>　　圖3-2堆肥過程中含水率變化曲線 </p>

63、<p>　　從圖3-2可以看出，兩批樣的含水率在11d里均呈下降趨勢(shì)，但下降趨勢(shì)并不名不明顯。比較而言，批樣2的含水率下降到59.2%，比批樣1多下降10%，但其中含水率出現(xiàn)反復(fù)現(xiàn)象。</p><p>　　兩批樣第一天里含水率下降趨勢(shì)都比較大，原因是第一天里，垃圾中含有的水分有相當(dāng)一部分下滲匯聚成為滲濾液排出，導(dǎo)致含水率迅速下降。</p><p>　　由于批樣2的堆肥溫度更高，

64、使得水分揮發(fā)更快，所以整體上批樣2中含水率的下降要比批樣1更為明顯。</p><p>　　批樣2的含水率升高現(xiàn)象，有以下幾點(diǎn)原因：1、堆肥中期，溫度適宜微生物的分解活動(dòng)，使得分解效率提高，有機(jī)物快速分解，生成大量水分；2、由于該堆肥裝置屬于密封式的，密閉性和保溫性較好，蒸發(fā)的水分遇到頂部冷凝回流，難以散發(fā)；3、滲濾液回流渠道設(shè)計(jì)在發(fā)酵倉下部，與氣流緩沖腔共用通道，并且在緩沖腔下是溫度較高的水箱，滲濾液在高溫的環(huán)境

65、下蒸發(fā)，隨著氣流回到發(fā)酵倉中，使得水分不能及時(shí)排出。</p><p>　　堆肥過程中含水率維持在一定水平，不必考慮因?yàn)槿彼畬?duì)堆肥產(chǎn)生的不利影響，但需要注意含水率過高的問題。通風(fēng)影響著水蒸氣從堆體內(nèi)向外轉(zhuǎn)移的速率，影響有利于水分?jǐn)U散和對(duì)流。因此，在本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)調(diào)控通風(fēng)問題，注意通風(fēng)風(fēng)向和風(fēng)力，避免因通風(fēng)問題造成的水分積累。同時(shí)還要及時(shí)排除滲濾液。 </p><p&

66、gt;<b>　　pH</b></p><p>　　每天對(duì)批樣進(jìn)行pH測(cè)試，得到數(shù)據(jù)制成圖3-3。</p><p>　　觀察圖3-3可以發(fā)現(xiàn)，兩批樣堆肥的pH呈先下降后上升的趨勢(shì)。</p><p>　　前期pH下降的原因主要有以下兩點(diǎn)，第一，前期微生物分解有機(jī)物的同時(shí)生成大量有機(jī)酸，有機(jī)酸短時(shí)間內(nèi)在堆肥中富集，導(dǎo)致堆肥酸化，pH下降。第二，有機(jī)

67、物中被微生物分解，其中的C元素轉(zhuǎn)化成CO2，由于前期堆肥中含有較多水分，透氣性差，CO2不能得到及時(shí)散發(fā)，被垃圾濾液</p><p>　　圖3-3 堆肥過程pH變化曲線</p><p>　　吸收引起酸化。1~2d后，由于之前生成的有機(jī)酸逐漸分解，水分的蒸發(fā)使CO2得到散發(fā)，酸性減小，pH逐漸回升至中性。</p><p>　　比較兩批樣發(fā)現(xiàn)，pH值起點(diǎn)與終點(diǎn)基本一致，

68、只是過程略有差異。引起差異的原因應(yīng)該與含水率的變化相關(guān)。批樣2中含水率下降較快，透氣性改善較快，CO2擴(kuò)散效果好于批樣1，因此積累的酸要比批樣1的少，pH也比同期批樣1的高。批樣2中第7、8d的pH下降也是因?yàn)檫@期間含水率增大所致。</p><p><b>　　TOC</b></p><p>　　圖3-4，是根據(jù)TOC在堆肥期間的變化規(guī)律所作的曲線圖。</p&g

69、t;<p>　　圖3-4 堆肥過程TOC變化曲線</p><p>　　從圖3-4可以看出，兩批樣TOC含量均下降。批樣1的TOC最終含量為43.2%，批樣2的TOC最終含量為39.2%。比較而言批樣2的TOC含量更大。</p><p>　　TOC含量下降的趨勢(shì)是必然的，因?yàn)槎逊蔬^程中，有機(jī)物質(zhì)被分解，C以CO2的形式排放出去，使TOC含量下降。觀察批樣2中第1天TOC下降較快

70、，分析原因?yàn)榈?d微生物分解的有機(jī)物主要以糖類、淀粉等易分解有機(jī)物質(zhì)為主，分解速率快，CO2生成速度快，TOC下降迅速。之后微生物分解的主要是纖維素等難降解物質(zhì)，分解速率慢，TOC下降緩慢。但是，批樣2的這種明顯的現(xiàn)象并未在批樣1中出現(xiàn)，可能是由實(shí)驗(yàn)誤差引起。</p><p>　　批樣2的最終TOC含量小于1，說明外加熱源穩(wěn)定、系統(tǒng)維持高溫的條件下，不穩(wěn)定大分子有機(jī)物分解更徹底，堆肥效果更明顯。由于腐熟化的堆肥中

71、，小分子有機(jī)質(zhì)和不穩(wěn)定大分子有機(jī)質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，因此兩批樣最終所剩余的TOC基本都是由性質(zhì)較為穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的腐殖質(zhì)表現(xiàn)出來的。</p><p><b>　　TN</b></p><p>　　對(duì)所取樣品進(jìn)行總氮測(cè)定，繪制出3-5所示的曲線圖。</p><p>　　圖3-5 堆肥過程TN變化曲線</p><p>

72、　　圖3-5顯示，總氮相對(duì)含量逐漸增多的。</p><p>　　理論上，總氮量應(yīng)該逐漸下降[20]。因?yàn)橛袡C(jī)物堆肥過程中微生物大量繁殖，促使含氮有機(jī)物大量分解，并生成銨態(tài)氮而不能及時(shí)轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮或被植物利用[12]。這里氮含量為相對(duì)含量，并不表示堆肥中氮元素的實(shí)際含量。其相對(duì)含量的增大說明氮含量的下降比例要小于碳元素的下降比例，出現(xiàn)含量減小但相對(duì)含量增大的現(xiàn)象，同時(shí)也說明在該堆肥實(shí)驗(yàn)中，N素控制較好，沒有出現(xiàn)大量

73、的N流失現(xiàn)象。</p><p>　　第5d出現(xiàn)的氮含量下降的現(xiàn)象，原因應(yīng)該與第五天突然達(dá)到的堆肥最高溫度有關(guān)，35~40攝氏度是反硝化細(xì)菌反消化作用最有效的溫度，而兩批樣在實(shí)驗(yàn)第4d剛好跨越這個(gè)溫度，大量NOx被還原以N2形式散發(fā)，氮素含量下降加快，使得相對(duì)含量也有下降的趨勢(shì)。</p><p><b>　　C/N</b></p><p>　　根

74、據(jù)堆肥過程里，C與N的含量變化，計(jì)算出C/N比，并將C/N隨時(shí)間變化作圖3-6：</p><p>　　圖3-6看出，兩批樣的C/N比分別從29.4和26.2降至11.9和10.0。而C/N比為在17.5~25.0時(shí)意味著堆體成熟，從數(shù)據(jù)結(jié)果來看，C/N比都在15.0以下，說明堆肥已經(jīng)腐熟化、穩(wěn)定化、無害化。批樣2相對(duì)于批樣1，前期C/N比較低，是因?yàn)榕鷺?的堆肥溫度較高，而嗜熱性微生物代謝相對(duì)于嗜溫性微生物代謝能

75、力高，并且高溫下有機(jī)物更容易溶解，所以有機(jī)物分解更快。</p><p>　　兩批樣最終C/N比很低，說明整個(gè)堆肥過程，由于設(shè)備密封性、氣密性較好，不利于氮素以氣體形式散發(fā)，使得TN含量一直處于較高的水平，沒有出現(xiàn)明顯的氮素流失現(xiàn)象。</p><p>　　圖3-6 堆肥過程C/N比變化曲線</p><p>　　陽離子交換容量(CEC）</p><

76、p>　　陽離子交換容量是指pH值為7的條件下所吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等陽離子總量，圖3-7即為陽離子交換容量曲線。 </p><p>　　圖3-7 堆肥過程陽離子交換容量變化曲線</p><p>　　觀察圖3-7可以發(fā)現(xiàn)，兩批樣的CEC總趨勢(shì)是相同的，結(jié)果都是CEC增大。第1d增幅相近，之后卻出現(xiàn)較大的差異。批樣1在接下來3d CEC逐漸減小，降至第5d的9.3mm

77、ol，而后逐漸增大直至最終的53.3mmol；批樣2的CEC在第2、3d增幅較大，之后增速放緩，直至最終65.6mmol。兩批樣分別由16.5mmol和15.0mmol增至53.3mmol和65.6mmol。</p><p>　　CEC大于60mmol作為堆肥腐熟的指標(biāo)[8]，從結(jié)果來看，第2批堆肥達(dá)到堆肥腐熟的標(biāo)準(zhǔn)。CEC的增大是應(yīng)為在腐殖化過程中，有機(jī)質(zhì)的氧化作用產(chǎn)生帶負(fù)電的官能基[21]，加大了陽離子交換容

78、量。CEC大的堆肥帶負(fù)電量大、腐熟程度高，因此，CEC是常用來指示腐熟的指標(biāo)之一。</p><p>　　兩者出現(xiàn)如此大的差異，可能是受環(huán)境影響。批樣1相比批樣2，堆肥過程溫度低、pH前4d較低（接近4），對(duì)微生物活動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。微生物在低溫、酸性條件下代謝緩慢，對(duì)于堆肥中有機(jī)質(zhì)成分的分解利用能力下降，使得堆肥中有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生官能團(tuán)的速度放慢，當(dāng)官能團(tuán)的生成量小于分解量時(shí)，官能團(tuán)的實(shí)際量就減少。由于CEC主要來

79、源是官能團(tuán)上負(fù)電離子，所以官能團(tuán)的減少宏觀表現(xiàn)為CEC的下降。后來由于pH的回升，兩批樣的有機(jī)質(zhì)氧化作用均加快，產(chǎn)生一些較穩(wěn)定的官能團(tuán)，于是CEC上升較快，出現(xiàn)如圖所示批樣1和2的CEC含量變化。</p><p><b>　　HA、FA</b></p><p>　　在腐殖質(zhì)的測(cè)定過程中，由于實(shí)驗(yàn)過程繁瑣耗時(shí)長(zhǎng)，只采用聯(lián)合加熱法進(jìn)行堆肥實(shí)驗(yàn)，即以上的批樣2。通過對(duì)堆肥過

80、程中HA、FA的連續(xù)監(jiān)測(cè)，繪制圖3-8。 </p><p>　　圖3-8 堆肥過程HA、FA變化曲線</p><p>　　從圖3-8可以看出，堆肥前6d HA、FA并無明顯升降趨勢(shì)，從第七天后逐漸開始有了分化，HA含量上升，而FA含量下降。堆肥前期HA與FA之前存在著相互的轉(zhuǎn)化：由于HA的分子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，堆肥過程中，化學(xué)鍵氧化斷裂，并逐漸形成FA；生成的FA和其他小分子物質(zhì)在礦化分解的

81、同時(shí)又重新合成結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的HA，因此出現(xiàn)含量起伏的狀態(tài)。堆肥后期，由于環(huán)境pH的回升，酸性較強(qiáng)的小分子FA加速礦化分解、合成穩(wěn)定性較強(qiáng)的HA，其本身含量下降，HA含量上升。堆肥中HA含量的上升表征著堆肥腐熟程度的加深，施入土壤有利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤理化性狀[13]。</p><p><b>　　腐殖質(zhì)（HS）</b></p><p>　　腐殖質(zhì)每天一測(cè)，

82、所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總制圖，如圖3-9: </p><p>　　圖3-9 堆肥過程腐殖質(zhì)變化曲線</p><p>　　腐殖質(zhì)的含量變化并不明顯，整個(gè)過程中有升有降。堆肥末期，腐殖質(zhì)相對(duì)含量增加，從本來的7.9%增至最后的9.2%。堆肥過程中腐殖質(zhì)實(shí)際含量是個(gè)先降后升的過程，因?yàn)槎逊是捌诙逊手胁环€(wěn)定的腐殖質(zhì)被逐漸氧化降解；同時(shí)在纖維素、木質(zhì)素碳源分解的同時(shí)也在重新合成著一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的的腐殖質(zhì)成

83、分[22]，使腐殖質(zhì)實(shí)際含量重新回升。腐殖質(zhì)的相對(duì)含量的上升，表明腐殖質(zhì)的分解的速率要小于堆肥中其他有機(jī)質(zhì)的分解速率，導(dǎo)致其相對(duì)含量上升。</p><p><b>　　胡敏素（Hu）</b></p><p>　　跟蹤堆肥全程胡敏素的含量變化，繪制曲線圖3-10。 </p><p>　　圖3-10 堆肥過程胡敏素變化曲線</p>&

84、lt;p>　　胡敏素的初始含量為44.0%，堆肥最后一天含量為36.4%，前3d下降較為明顯，到第4d已</p><p>　　降至37.6%，之后維持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，直至最后堆肥結(jié)束。</p><p>　　胡敏素是堆肥中的惰性有機(jī)物，較難分解。從圖3-11可以看出，胡敏素的相對(duì)含量前期下降，后期基本穩(wěn)定，由于堆肥總量是減少的，其相對(duì)含量的下降說明在胡敏素堆肥過程中是有降解的，并且在堆肥

85、前期降解速率高，堆肥中后期相對(duì)含量穩(wěn)定，表明堆肥中后期胡敏素也有一定的降解?？梢钥闯鏊疅釛l件適宜時(shí)，有利于胡敏素的分解轉(zhuǎn)化。</p><p><b>　　有機(jī)質(zhì)</b></p><p>　　根據(jù)有機(jī)質(zhì)變化規(guī)律，繪制圖3-11。</p><p>　　圖3-11 堆肥過程有機(jī)質(zhì)變化曲線</p><p>　　分析圖3-11可以

86、看出，有機(jī)質(zhì)含量逐漸下降，并且均下降了10%。</p><p>　　同期比較，批樣2的有機(jī)質(zhì)含量更低，說明批樣2相比批樣1降解效果更好，由此可以看出溫度、pH等因素對(duì)于有機(jī)質(zhì)的降解有著重要的影響。 有機(jī)質(zhì)中包含新鮮有機(jī)質(zhì)、半分解有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)，相比腐殖質(zhì)較為平緩的變化曲線，有機(jī)質(zhì)含量變化較為明顯，說明腐殖化過程中新鮮有機(jī)質(zhì)和半分解有機(jī)質(zhì)是主要降解物，堆肥微生物主要是通過分解新鮮有機(jī)質(zhì)和半分解有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)來獲取能量

87、。有機(jī)質(zhì)逐漸向著腐殖質(zhì)方向轉(zhuǎn)變，有機(jī)質(zhì)含量的下降表明堆肥腐殖化程度進(jìn)一步加深。</p><p><b>　　綜合分析</b></p><p><b>　　堆肥過程整體變化</b></p><p>　　縱觀整個(gè)堆肥過程，溫度呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，堆肥過程中溫度的變化影響了微生物的代謝活動(dòng)，對(duì)于堆肥有決定性的影響。受溫度影響，堆

88、肥中水分的蒸發(fā)使得含水率逐漸下降，下降程度20%左右。C/N比的下降、有機(jī)質(zhì)含量減小、腐殖質(zhì)尤其是胡敏酸含量的上升均象征的堆肥的腐熟化程度加深，這從堆肥取樣的物理性之中也可以看出。</p><p>　　從物理性質(zhì)上看：堆肥初期取樣新鮮程度較高，基本保持物料原型；第4、5d時(shí)，由于垃圾中小分子易分解有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化，剛?cè)〕龅亩逊士梢灾庇^看出纖維素比重明顯增大，同時(shí)，物料失去原來的光色，顏色變暗，堆肥剩余量略有減少；

89、從7、8d開始，堆肥已經(jīng)明顯傾向腐熟，物料變得稀稠，顏色變得米黃，堆肥剩余量明顯減少甚至難以取樣。</p><p>　　腐殖質(zhì)的整體變化規(guī)律</p><p>　　有機(jī)質(zhì)的減少和腐殖質(zhì)的增大，說明在有機(jī)質(zhì)在向著腐殖質(zhì)方向轉(zhuǎn)變。觀察其量，有機(jī)質(zhì)下降約15個(gè)百分點(diǎn)，而腐殖質(zhì)去在穩(wěn)定中略有增加，其幅度小于2個(gè)百分點(diǎn)，表明有機(jī)質(zhì)在被降解后，主要以水分和氣體的形式散發(fā)，只有部分形重新合成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。

90、</p><p>　　觀察HA和FA的變化，前期變化不明顯，其含量交替變化，直至第7d開始出現(xiàn)分化。說明第7d后腐殖質(zhì)已經(jīng)進(jìn)入深度腐熟期，pH的回升使得FA中不太穩(wěn)定的部分開始大量分解。HI(腐殖化指數(shù)，即HA/FA)增大，圖3-12是HI隨時(shí)間變化曲線圖。</p><p>　　圖3-12 堆肥過程HI變化曲線圖</p><p>　　可以看出，前期HI起伏不定，但隨

91、著后期堆肥腐熟化程度的加深，HI逐漸增大，最終達(dá)到3.05，大于3象征堆肥已經(jīng)達(dá)到腐熟。</p><p><b>　　兩種加熱方式的比較</b></p><p>　　比較兩種不同的加熱方式可以發(fā)現(xiàn)，采用聯(lián)合加熱的方式確保了更高的堆肥溫度，而僅僅采用太陽能加熱法的堆肥過程受外界環(huán)境溫度的影響較為明顯，環(huán)境溫度低時(shí)堆肥溫度也隨之較低。并且pH、含水率、C/N、CEC和有機(jī)

92、質(zhì)均受到一定影響。采用聯(lián)合加熱方式的堆肥方式，各方面參數(shù)結(jié)果都要優(yōu)于單項(xiàng)加熱堆肥方式。</p><p>　　通過比較發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合加熱方式有以下優(yōu)點(diǎn)：堆肥的含水率和有機(jī)質(zhì)下降迅速，同期含量更低；堆肥pH回升時(shí)間早，除了第7、8d外，同期pH均大于單項(xiàng)加熱法；CEC持續(xù)增長(zhǎng)，過程無反彈，且最終結(jié)果也高于單項(xiàng)加熱方式。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p&g

93、t;<p>　?。?）堆肥過程溫度高達(dá)63℃，呈現(xiàn)先增后將的趨勢(shì)；PH先降后升，最終接近7；含水率下降約20%；聯(lián)合加熱發(fā)TOC由51.85%降至39.25%，TN由1.98升至3.93%</p><p>　　（2）腐殖質(zhì)相對(duì)含量從7、9%增至9.2%，變化不大，但其實(shí)際含量是下降的。同時(shí)有機(jī)質(zhì)相對(duì)含量下降約10%，說明，堆肥過程中有機(jī)質(zhì)的降解主要以新鮮有機(jī)質(zhì)和半分解有機(jī)質(zhì)為主。</p>

94、<p>　?。?）HA和FA在堆肥前期含量交替增長(zhǎng)，可能存在HA與FA的相互轉(zhuǎn)化，從第7d開始HA含量增大，F(xiàn)A含量下降，HI上升。</p><p>　?。?）C/N降至15以下，CEC從14.98cmol/kg升至65.61cmol/kg，HI增至3.05，以上指標(biāo)均已說明，堆肥在第10天均已達(dá)到腐熟化。</p><p>　?。?）第7d，溫度開始明顯下降，pH穩(wěn)定在7左右

95、，含水率顯著下降，HI開始上升，說明第7d開始，堆肥進(jìn)入腐熟期。</p><p>　　（6）采用聯(lián)合加熱法可以保證不良?xì)夂驐l件下的堆肥溫度，有效地改善堆肥環(huán)境，提高堆肥效率，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)代謝，同期堆肥腐熟程度高，10天左右可以實(shí)現(xiàn)堆肥腐熟化。</p><p><b>　　建議</b></p><p>　　針對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題現(xiàn)象，建議在

96、今后的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中作出以下改進(jìn)，以促進(jìn)廚余垃圾堆肥處理的更好運(yùn)作，更廣泛的推廣實(shí)施：</p><p>　　聯(lián)合外源加熱方式有效地降低了電耗，同時(shí)滿足了惡劣氣候條件下對(duì)于堆肥溫度的需求。但是實(shí)驗(yàn)過程中采用的的電加熱設(shè)備僅受手動(dòng)控制，耗時(shí)耗力?？稍诮窈蟮脑囼?yàn)中使用自動(dòng)溫控開關(guān)控制電加熱設(shè)備的運(yùn)行。</p><p>　　垃圾的人工攪拌和取樣的人工研磨存在著不同批次的不一致性，影響實(shí)驗(yàn)的樣品代表性，

97、建議今后的研究中使用機(jī)械攪拌和研磨，最大程度擴(kuò)大一致性。</p><p>　　為了更好的提高堆肥的效果，降低堆肥過程中的N流失，可以調(diào)節(jié)堆肥中的C/N比，調(diào)節(jié)C/N比方法以生物碳源添加為主，主要加入水葫蘆、泥炭或木屑等[23]。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 江源,康慕誼,張先根,等.生活垃圾資源化與

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109、;　　各參數(shù)的測(cè)定方法</b></p><p>　　物料在堆肥設(shè)備中停留十天，并按天數(shù)隨著螺旋推進(jìn)。每日從對(duì)應(yīng)的取樣口取樣進(jìn)行參數(shù)測(cè)定，選取的參數(shù)有溫度、含水率、pH、TOC、總氮、陽離子交換容量、腐殖質(zhì)、有機(jī)質(zhì)。</p><p><b>　　1.溫度</b></p><p>　　主要儀器：溫度計(jì)(0~100℃) </p>

110、;<p><b>　　操作步驟：</b></p><p>　　每天在14:30對(duì)垃圾堆體進(jìn)行測(cè)溫。測(cè)堆肥時(shí)將溫度計(jì)從取樣口中插曲堆肥，大約5分鐘后進(jìn)行快速度數(shù)，并記錄(注意溫度計(jì)的探頭需深入垃圾堆體中，否則所測(cè)溫度不準(zhǔn))。連續(xù)測(cè)溫兩次然后取其平均值。</p><p><b>　　2.含水率</b></p><p&

111、gt;　　主要儀器：電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱、天平（感量0.1g）、干燥器（干燥劑為變色硅膠 ）</p><p><b>　　操作步驟：</b></p><p>　　A. 將所需的樣品分成三份裝入培養(yǎng)皿，分別稱重、記錄。 </p><p>　　B. 將裝試樣的培養(yǎng)皿置于干燥的搪瓷盤內(nèi)，放于干燥箱，在 105 ± 5 ℃ 的條件下烘 4-8h