廚余垃圾好氧堆肥過程中n素變化及對種子發(fā)芽率影響研究【開題報告+文獻綜述+畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文系列</b></p><p><b>　　開題報告</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　廚余垃圾好氧堆肥過程中N素變化及對種子發(fā)芽率影響研究</p><p>　　一、選題的背景與意義</p&g

2、t;<p>　　廚余是有機垃圾的一種，包括剩菜、剩飯、菜葉、果皮、蛋殼、茶渣、骨、貝殼等家庭、賓館、飯店及機關企事業(yè)單位拋棄的剩余飯菜的通稱；是人們生活消費過程中產生的一種固體廢棄物，其有機質含量豐富、含水率高、易腐敗發(fā)臭，處理不當會引發(fā)一系列的生態(tài)污染問題。我國家庭廚余垃圾占生活垃圾的比例在30%左右，據(jù)估計，當前我國的垃圾產生量以每年約10%的速度遞增，年新增廚余垃圾產生量達500萬噸，不僅影響城市市容和環(huán)境衛(wèi)生以及群

3、眾生活，而且極大增加了焚化爐與垃圾填埋場的負擔。</p><p>　　高溫好氧堆肥可實現(xiàn)廚余垃圾的無害化、減量化、資源化。其中堆肥過程是利用微生物在一定溫度、濕度和pH條件下，使有機物發(fā)生生物化學降解的過程，最終形成一種類似腐殖質土壤物質，可作為肥料和土壤改良劑使用。堆肥過程工藝過程簡單，占地面積少，投資少，而且有較好的經濟效益和環(huán)境效益，特別是對于發(fā)展中國家，是一種很有發(fā)展前途的固體有機廢物處理手段。</

4、p><p>　　氮素是廚余垃圾堆肥中非常重要的營養(yǎng)元素，植物生長必不可少的元素，但是高溫堆肥過程中普遍存在氮素（以NH3為主要形式）損失的現(xiàn)象。氮素損失不僅污染環(huán)境，而且降低肥料中的養(yǎng)分，使產品未能達到我國堆肥產品質量標準（GB8172-87）規(guī)定。因此，本實驗旨在研究廚余垃圾高溫好氧堆肥過程中N素運動規(guī)律，以期為氮素損失控制研究及方法提供理論支持。</p><p>　　堆肥產品最終都要作為有

5、機肥用于農業(yè)生產中，但是，不成熟的堆肥施入土壤后，由于新鮮有機質的強烈分解而產生大量具有植物毒性的物質，如有機酸和NH3等；另外，微生物的強烈活動與作物競爭土壤中的N，并在根際形成厭氧環(huán)境而抑制了作物的正常生長，所以堆肥腐熟度判斷堆肥是否順利進行的重要依據(jù)，是堆肥化工藝研究、工程設計、堆肥產品評價的基本依據(jù)。種子發(fā)芽系數(shù)被認為是最有效、最能反映堆肥產品植物毒性大小的腐熟度評價指標，因此本實驗將對堆肥產品的種子發(fā)芽率進行原因分析，為堆肥的

6、設計、運行的改進提供理論依據(jù)。</p><p>　　二、研究的基本內容以及擬解決的問題</p><p><b>　?。?）基本內容：</b></p><p>　　1.掌握好氧堆肥的基本原理，了解好氧堆肥過程控制因素﹑影響因子；</p><p>　　2.了解廚余垃圾的物理、化學性質,掌握固體樣品取樣、破碎方法,掌握固體樣品

7、前處理步驟和方法；</p><p>　　3. 熟練掌握固態(tài)樣品中TOC、TN、水溶性有機碳、水溶性NH3-N、NO3-N、氨基糖態(tài)N、氨基態(tài)N、酰氨態(tài)N等測定方法和表征；</p><p>　　4.熟練掌握種子發(fā)芽率研究的實驗操作方法；</p><p>　　5. 能夠準確分析TOC、TN、DOC、水溶性NH3-N、NO3-N、氨基糖態(tài)N、氨基態(tài)N、酰氨態(tài)N等隨堆肥時間

8、的演變規(guī)律；</p><p>　　6.能夠準確分析種子發(fā)芽率與堆肥腐熟和毒性的相關性。</p><p>　　（2）擬解決的問題：</p><p>　　1.廚余垃圾堆肥過程中N素變化狀況；</p><p>　　2.廚余垃圾堆肥中影響種子發(fā)芽率的主要因素。</p><p>　　三、研究方法與技術路線</p>

9、<p>　　（1）自行設計完成太陽能高溫好氧堆肥反應裝置，選取寧大學生食堂里產生的廚余垃圾作為好氧堆肥的原料，在此基礎上本別采用凱氏定氮法、氯化鉀溶液提取法、紫外分光光度法、單指示劑甲醛滴定法測定TN、NH3-N、NO3-N、氨基態(tài)氮含量在堆肥過程中的演變規(guī)律及T、TOC、含水率、pH、DOC各參數(shù)的變化；并選擇合適的作物種子進行發(fā)芽實驗，評價堆肥的腐熟狀況及其影響因素。</p><p><b&g

10、t;　?。?）技術路線</b></p><p>　　四、研究的總體安排與進度</p><p>　　2010年11月26日――2010年12月15日，完成開題報告和文獻綜述，進行開題；</p><p>　　2010年12月16日――2011年5月6日，實驗設備的設計和加工，實驗的開展，數(shù)據(jù)的處理以及論文的撰寫；</p><p>　　

11、2011年5月7日――2011年5月12日，完成論文的撰寫工作，定稿，準備答辯；</p><p>　　2011年5月13日，答辯。</p><p><b>　　五、主要參考文獻</b></p><p>　　[1]李國學.用水芹菜種子發(fā)芽特性評價污泥堆肥腐熟度和生理毒性[J].中國農業(yè)大學學報,1999,4(增刊):109～ll6．</p&

12、gt;<p>　　[2] 魏自民,王世平,席北斗,等.生活垃圾堆肥過程中腐殖質及有機態(tài)氮組分的變化[J].環(huán)境科學學報,2007.2,27(2):235～240.</p><p>　　[3] 秦莉,沈玉君,李國學,等.不同C N比堆肥碳素物質變化規(guī)律研究[J].農業(yè)環(huán)境科學學報2010,29(7):1388～1393.</p><p>　　[4] 湯江武,朱利中.不同堆肥條件

13、對種子發(fā)芽指數(shù)影響的研究[J].浙江農業(yè)科學,2008,(5):583～586.</p><p>　　[5] 賀亮,趙秀蘭,李承碑.不同填料對城市污泥堆肥過程中氮素轉化的影響[J].西南師范大學學報(自然科學版),2007.4,32(2):54～58.</p><p>　　[6] 楊國義,夏鐘文,李芳柏,等.不同通風方式對豬糞高溫堆肥氮素和碳素變化的影響[J].農業(yè)環(huán)境科學學報2003,2

14、2(4):463～467.</p><p>　　[7] 鮑艷宇,周啟星,顏麗,等.不同畜禽糞便堆肥過程中有機氮形態(tài)的動態(tài)變化[J].環(huán)境科學學報,2008.5,28(5):930～936.</p><p>　　[8] 楊延梅,張相鋒,楊志峰,等.廚余好氧堆肥中的氮素轉化與氮素損失研究[J].環(huán)境科學與技術,2006.12,29(12):54～56.</p><p>

15、　　[9] 單德鑫,李淑芹,許景鋼.固體有機廢物堆肥過程中氮的轉化[J].東北農業(yè)大學學報,2007.4,38(2):265～269.</p><p>　　[10] 單德鑫,許景鋼,李淑芹,等.牛糞堆肥過程中有機態(tài)氮的動態(tài)變化[J].中國土壤與肥料,2008,(1):40～43.</p><p>　　[11]J.Doublet, C.Francou, M.Poitrenaud, et al

16、. Influence of bulking agents on organic matter evolution during sewage sludge composting;consequences on compost organic matter stability and N availability [J]. Bioresource Technology, 2010.8,(available online):1～10. &

17、lt;/p><p>　　[12]Maria Luz Cayuela, Claudio Mondini, Heribert Insam, et al. Plant and animal wastes composting: Effects of the N source on process performance [J]. Bioresource Technology, 2009.6, 100(12):3097～31

18、06.</p><p><b>　　畢業(yè)論文文獻綜述</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　好氧堆肥過程中N素變化規(guī)律</p><p>　　摘要：近年來好氧堆肥日趨成為實現(xiàn)廚余垃圾、禽畜糞便、污泥等無害化、減量化、資源化的重要的環(huán)境友好型手段。而N素作為主要營養(yǎng)因

19、子及肥料還田后植物生長必不可少的元素，在堆肥過程中顯得尤為重要。因此，本文論述了N素在堆肥過程中的遷移轉化，并總結N素損失的主要因素。</p><p>　　關鍵詞：有機廢物；好氧堆肥；氮素；遷移轉化；影響因素</p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　隨著工農業(yè)生產的快速發(fā)展，人們消費水平的不斷提高，有機廢棄物的產生量逐年

20、增大，大量有機廢物的存在不僅是對資源的浪費，同時對環(huán)境構成現(xiàn)存的以及潛在的更加嚴重的威脅。固體有機廢物當中含有大量易分解的有機物質，對其進行堆肥化處理是完全可行的[1]。所謂堆肥，其原理是在適當?shù)臏囟取穸群蚿H條件下，通過微生物的作用，使有機物質分解并放出能量產生高溫，殺死其中的病原菌和雜草種子，同時使有害物質減少或消失，并使有機物達到穩(wěn)定化的過程[1-2]。結果形成一種類似腐殖質土壤物質，可作為肥料和土壤改良劑使用[1]。氮素是固體

21、廢物好氧堆肥中非常重要的營養(yǎng)元素，也是影響有機廢物堆肥進程、效果和堆肥質量的重要因素[3]。然而，在堆肥過程中，氮的損失是相當可觀的，不僅降低其農用價值，還會產生惡臭、酸雨等新的環(huán)境問題[4]。堆肥過程中的溫室氣體（NH3、CO2、CH4）排放問題引起了越來越高的關注[5]。因此，研究堆肥化過程中氮素的遷移轉化、損失極其控制方法是特別重要的。</p><p><b>　　2氮的遷移轉化</b>

22、;</p><p>　　2.1氮遷移轉化的主要方式</p><p><b>　　2.1.1氨化</b></p><p>　　有機氮化物在微生物的分解作用下釋放出氨的過程，稱為氨化作用[1]。</p><p><b>　　2.1.2硝化</b></p><p>　　把NH3或N

23、H4+氧化成NO3-的過程稱為硝化作用。硝化作用分為兩個階段，第一階段是由亞硝化細菌將NH4+氧化成NO2-；第二階段是由硝化細菌的作用把NO2-氧化成NO3-[1]。</p><p><b>　　2.1.3反硝化</b></p><p>　　在厭氧條件下，微生物還原NO3-為NO2-、NH4+、NO、NO2、N2O、N2等的過程稱為反硝化作用[1]。</p&g

24、t;<p>　　2.1.4氮的生物固定</p><p>　　從無機氮化合物到有機氮化合物的轉變稱為氮的生物固定[1]。</p><p><b>　　2.1.5氮的排放</b></p><p>　　氮以氣態(tài)含氮化合物（NH3、N2、N2O、NO、NO2）和含氮化合物的淋洗作用向外界排放。</p><p>　　

25、2.2堆肥過程中各種形式的氮的變化</p><p>　　2.2.1全氮含量的變化</p><p>　　從堆肥的總體過程來看，全氮含量呈現(xiàn)降低的趨勢[3-4，6-10]。主要是因為有機氮礦化、氨化并在一定濕度、高溫作用下以氨氣形式散失。但由于堆肥原料及條件的不同，也存在全氮在堆肥前后期含量變化不大甚至上升的趨勢，如在堆肥后期固氮菌的固氮作用就有助于全氮的提高[5,11]。</p>

26、<p>　　2.2.2氨氮含量的變化</p><p>　　氨氮在堆肥過程中其含量的變化較為明顯，一般呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢[4,11]。堆肥初期有機氮礦化分解及在氨化作用下生成NH3，而此時堆料含水率處于較高水平，故以NH4+-N形式累積。隨著溫度及pH的變化，NH4+-N因NH3揮發(fā)以及在高溫過后向NO3--N轉化而逐漸減少[8,11]。</p><p>　　2.2.3硝態(tài)

27、氮含量的變化</p><p>　　堆肥初期，NO3--N含量一直處于較低水平，但在高溫（大約40℃，高于此溫度，硝化作用將受到嚴重抑制，因硝化細菌是嗜溫菌，對溫度尤其敏感[9]）過后，其含量迅速增加[4,12]。由于前期硝化細菌的生長條件受到高溫、高pH值和高濃度NH3的強烈抑制，致使硝態(tài)氮幾乎沒有產出，到堆肥降溫腐熟階段，溫度，pH和NH3濃度降低，硝化細菌大量繁殖，硝化作用順利進行[12]。另外，NO3—N濃

28、度還受到硝化與反硝化速率之差的影響，在好氧環(huán)境下，消化作用占絕對優(yōu)勢，反之，反硝化作用占優(yōu)勢, NO3--N 向NO2—N轉變[9]。</p><p>　　2.2.4有機氮含量的變化</p><p>　　有機氮分為氨基酸態(tài)氮、氨基糖態(tài)氮、酸解未知部分氮和非酸解態(tài)氮等組分[13]。</p><p>　　2.2.5氨基酸態(tài)氮含量變化</p><p&g

29、t;　　氨基酸態(tài)氮含量在堆肥過程中先降低，而后增加，主要表現(xiàn)為在堆肥高溫期大幅度降低，在穩(wěn)定期增加[6,14-15]。</p><p>　　2.2.6氨基糖態(tài)氮含量變化</p><p>　　氨基糖態(tài)氮的變化與微生物量的變化有密切關系，因大多數(shù)氨基糖態(tài)氮都是構成微生物體的重要成分。隨著微生物量的逐漸增加，氨基糖態(tài)氮含量逐漸增加，在堆肥的降溫階段，隨著微生物的逐漸死亡、分解，氨基糖態(tài)氮含量明顯

30、降低，而在發(fā)酵的腐熟階段，氨基糖態(tài)氮的含量趨于平穩(wěn)[6]。</p><p>　　2.2.7酸解未知部分氮和非酸解態(tài)氮</p><p>　　酸水解態(tài)氮（Total hydrolysable N ,THN）包括酰胺態(tài)氮，氨基酸態(tài)氮，己糖胺態(tài)氮和酸解未鑒別態(tài)氮[16]。酸解未知氮部分可能包括核酸及其衍生物、磷脂、維生素及其它衍生物，其含量在堆肥過程中大致呈先下降后上升的趨勢[6]。一般認為，非酸

31、解性氮（Unhydrolsable nitrogen , UN）以雜環(huán)態(tài)存在，和雜環(huán)或芳香環(huán)鍵結合在一起，現(xiàn)已肯定這部分氮主要存在于縮合程度較高的腐殖質結合成分中，在堆肥過程中，UN轉化為形態(tài)相對簡單的氮素物質[2]。</p><p><b>　　3氮損失的主要途徑</b></p><p>　　在廚余垃圾、禽畜糞便、污泥等有機廢物堆肥過程中，氮素都有一定的損失，這

32、主要是由于有機氮的礦化、持續(xù)性氮的揮發(fā)、硝態(tài)氮的反硝化和濾液中氮素的淋溶流失，其中以氮的揮發(fā)損失，而且絕大部分的氮損失是由氨揮發(fā)所致的[3，17-18]，其余部分的氮損失應是由N2和NO2的形式揮發(fā)掉的[3]。</p><p>　　4影響NH3揮發(fā)的主要因素</p><p>　　起始堆體的碳氮干質量比是影響堆肥過程中氨揮發(fā)的一個關鍵因素[17，22]，不同C/N直接影響堆體的pH，而pH又

33、直接影響著堆體中NH4+與NH3的比例。研究表明，C/N越低，氮素損失越大[19]。堆體溫度亦是影響堆肥過程中氨氣釋放的一個重要因素，堆體結構、通風方式與氨氣的釋放也有很大的關系[20]。</p><p><b>　　5結論與展望</b></p><p>　　綜上所述，好氧堆肥技術在廚余、污泥、畜禽糞便等有機固廢處理中的應用已相當廣泛，而且對環(huán)境保護及農業(yè)生產起著切實

34、有效的貢獻[21]。各填料在堆肥過程中N素轉變形式大致相近，氮損失主要以NH3揮發(fā)為主。本次論文將以水葫蘆作為調理劑研究廚余垃圾在太陽能高溫好氧堆肥過程中N素變化及種子發(fā)芽率影響研究，這是切實可行并具有現(xiàn)實意義的。</p><p>　　本次研究所用裝置是自行設計并優(yōu)化完成的，利用太陽能產熱為堆肥提供外界能源，延長了堆肥過程中的高溫階段，國內外關于借助外界能源對堆肥進程的影響研究還少見報道，因此我們有理由相信本次研

35、究將具有歷史意義，而對于該裝置中堆料的N素變化也是尤其矚目。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 單德鑫，李淑芹，許景鋼，等.固體有機廢物堆肥過程中氮的轉化[J].東北農業(yè)大學學報，2007，38（2）：265～269.</p><p>　　[2] 鮑艷宇，周啟星，顏麗，等.不同禽畜糞便堆肥過程中有機氮形

36、態(tài)的動態(tài)變化[J].環(huán)境科學學報，2008，28（5）：930～936.</p><p>　　[3] 楊延梅，張相鋒，楊志峰，等.廚余好氧堆肥中的氮素轉化與氮素損失研究[J].環(huán)境科學與技術，2006，29（12）：54～56.</p><p>　　[4] 賀亮，趙秀蘭，李承碑.不同填料對城市污泥堆肥過程中氮素轉化的影響[J].西南師范大學學報（自然科學版），2007,32（2）：54～5

37、8.</p><p>　　[5] 秦莉，沈玉君，李國學，等.不同CN比堆肥碳素物質變化規(guī)律研究[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2010,29（7）：1388～1393.</p><p>　　[6] 單德鑫，許景鋼，李淑芹，等.牛糞堆肥過程中有機態(tài)氮的動態(tài)變化[J].中國土壤與肥料，2008，40～43.</p><p>　　[7] 鄧文祥，海梅榮，蔣春和，等.不同比例玫瑰

38、廢棄物與小桐子油枯對高溫堆肥過程中氮素變化的影響[J].云南農業(yè)大學學報，2010，25（3）：414～418.</p><p>　　[8] 楊延梅，席北斗，劉鴻亮，等.餐廚垃圾堆肥理化特性變化規(guī)律研究[J].環(huán)境科學研究，2007，20（2）：72～77.</p><p>　　[9] 袁守軍，牟艷艷，鄭正，等.城市污水廠污泥高溫好氧堆肥氮素轉變行為研究[J].環(huán)境污染治理技術與設備，20

39、04，5（10）：47～50.</p><p>　　[10] 賀琪，李國學，張亞寧，等.高溫堆肥過程中的氮素損失極其變化規(guī)律[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2005，24（1）：169～173.</p><p>　　[11] 楊國義，夏鐘文，李芳柏，等.不同通風方式對豬糞高溫堆肥氮素和碳素變化的影響[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2003，22（4）：463～467.</p><p

40、>　　[12] 鄭瑞生，肖本土，李延,堆肥化過程中氮素轉化和NH3揮發(fā)研究[J].泉州師范學院學報（自然科學），2007，25（2）：122～125.</p><p>　　[13] 馬麗紅，黃懿梅，李學章，等.牛糞堆肥化中氮素形態(tài)與微生物生理群的動態(tài)變化和耦合關系[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28（12）：2674～2679.</p><p>　　[14] 瑪麗紅，黃懿梅，李學

41、章，等.兩種添加劑對牛糞堆肥中氮轉化及相關微生物的影響[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究，2010，28（1）：76～82.</p><p>　　[15] 魏自民，王世平，魏丹，等.生活垃圾堆肥過程中有機態(tài)氮形態(tài)的動態(tài)變化[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2005，11（2）：194～198.</p><p>　　[16] 鮑艷宇，周啟星，顏麗，等.雞糞堆肥過程中各種氮化合物的變化及腐熟度評價指標[J].

42、農業(yè)環(huán)境科學學報，2007，26（4）：1532～1537.</p><p>　　[17] 李帆，朱宏斌，郭熙盛，等.畜禽糞便高溫堆肥過程中氨揮發(fā)的機理及控制{J}.安徽農業(yè)科學，2008,36（25）：10996～10997.</p><p>　　[18] 林云琴，周少奇，李端.造紙污泥交替好氧厭氧堆肥中氮素的形態(tài)轉變研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2007,15（3）：1～4.</p&

43、gt;<p>　　[19] 鄭瑞生，封輝，戴聰杰，等.碳氮比對堆肥過程總NH3揮發(fā)和腐熟度的影響[J].環(huán)境污染與防治，2009,31（9）：59～63.</p><p>　　[20] 鄭國砥，高定，陳同斌，等.污泥堆肥過程中氮素損失和氨氣釋放的動態(tài)與調控[J].中國給水排水，2009,25（11）：121～124.</p><p>　　[21]J.Doublet, C.Fr

44、ancou, M.Poitrenaud, et al. Influence of bulking agents on organic matter evolution during sewage sludge composting;consequences on compost organic matter stability and N availability [J]. Bioresource Technology, 2010.8,

45、(available online):1～10. </p><p>　　[22]Maria Luz Cayuela, Claudio Mondini, Heribert Insam, et al. Plant and animal wastes composting: Effects of the N source on process performance [J]. Bioresource Technolog

46、y, 2009.6, 100(12):3097～3106.</p><p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　廚余垃圾好氧堆肥過程中N素變化及對種子發(fā)芽率影響研究</p><p>　　The Impact of Aerobic Com

47、posting with Kitchen Garbage on Nitrogen Variation and Germination Index </p><p>　　廚余垃圾好氧堆肥過程中N素變化及對種子發(fā)芽率影響研究</p><p>　　摘要：以單純性廚余垃圾和廚余垃圾與水葫蘆混合物為原料，采用機械翻堆好氧工藝，進行堆肥試驗，探討堆肥進程中溫度、pH值、含水率、TOC、TN、氨基酸態(tài)氮

48、、蛋白質的變化及堆肥對種子發(fā)芽率的影響。結果表明： TN含量在堆肥過程中有所提高，分別由1.76%和2.23%提高到3.64%和2.67%；氨基酸態(tài)氮含量與微生物活性顯著相關；種子發(fā)芽率受物料起始含水率、C/N比、添加劑及堆肥后物料養(yǎng)分濃度影響。</p><p>　　關鍵詞：廚余垃圾；堆肥；N素變化；種子發(fā)芽率</p><p>　　The Impact of Aerobic Compost

49、ing with Kitchen Garbage on Nitrogen Variation and Germination Index </p><p>　　Abstract : Experiments were carried out to investigate the changes of T, pH, moisture, TOC, TN, amino acid N, protein and t

50、he effects on germination index in kitchen garbage with or without additional water hyacinth composting by mechanical turnover protocol. The results indicated that the content of TN increased to 3.64, 2.67% from the orig

51、inal level of 1.76, 2.23% respectively. The liner relation was found between amino acid N and the microbiological activity. The moisture, C/N, bulking agent </p><p>　　Key words：kitchen garbage; composting; N

52、 variation; germination index</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　1引言15</b></p><p>　　1.1廚余垃圾的組成、特點和對環(huán)境、人體的危害15</p><p>　　1.1.1廚余垃圾的組成及特點15</

53、p><p>　　1.1.2廚余垃圾對環(huán)境、人體的危害15</p><p>　　1.2廚余垃圾的資源化技術16</p><p>　　1.2.1飼料化技術16</p><p>　　1.2.2堆肥與厭氧發(fā)酵技術16</p><p>　　1.2.3能源化技術16</p><p>　　1.

54、2.4生物柴油技術17</p><p>　　1.3廚余垃圾堆肥的優(yōu)勢17</p><p>　　1.3.1氨化17</p><p>　　1.3.2硝化17</p><p>　　1.3.3反硝化18</p><p>　　1.3.4生物固氮18</p><p>　　1.4廚余

55、垃圾堆肥過程中各種含氮物質的含量變化18</p><p>　　1.4.1全氮含量的變化18</p><p>　　1.4.2氨氮含量的變化18</p><p>　　1.4.3硝態(tài)氮含量的變化18</p><p>　　1.4.4氨基酸態(tài)氮含量變化19</p><p>　　1.4.5氨基糖態(tài)氮含量變化1

56、9</p><p>　　1.4.6酸解未知部分氮和非酸解態(tài)氮19</p><p>　　1.5氮損失的主要途徑19</p><p>　　1.6影響NH3揮發(fā)的主要因素19</p><p>　　1.7種子發(fā)芽率19</p><p>　　1.7.1種子發(fā)芽率的基本概念20</p><p

57、>　　1.7.2影響種子發(fā)芽率的因素20</p><p>　　2材料與方法21</p><p>　　2.1堆肥裝置21</p><p>　　2.2堆肥原料22</p><p>　　2.3樣品分析方法23</p><p>　　2.4技術路線23</p><p>　　3

58、結果與討論24</p><p><b>　　3.1溫度24</b></p><p>　　3.2pH值25</p><p>　　3.3含水率26</p><p>　　3.4TOC26</p><p><b>　　3.5TN27</b></p>

59、<p>　　3.6氨基酸態(tài)氮28</p><p>　　3.7蛋白質29</p><p>　　3.8C/N比29</p><p>　　3.9堆肥對種子發(fā)芽率相關性分析30</p><p><b>　　4結論31</b></p><p><b>　　5建議

60、32</b></p><p><b>　　參考文獻33</b></p><p>　　致 謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附 錄35</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　在環(huán)保安全倍受

61、關注的今天，垃圾的分類處理是總的發(fā)展趨勢[1]，也是實現(xiàn)無害化、減量化、資源化的重要的環(huán)境友好型手段。餐廚垃圾主要是指家庭、飯店、食堂等產生的食物廢料和殘羹剩飯的通稱，是城市生活垃圾的重要組成部分。餐廚垃圾包括廢棄食用油脂（泔腳）和廚余垃圾。其中廢棄物食用油脂是指在不可食用的動植物油脂和各類油水混合物，而廚余垃圾是指食物殘余和食品加工廢料，主要為餐廚垃圾中的固體殘留物[2]。近年來，隨著城市生活設施和居住條件的改善及其全球人口的增加，廚

62、余垃圾的產量呈現(xiàn)明顯的增長趨勢。目前，全球每年產生的城市生活垃圾為500億t左右，其中廚余垃圾約占其中的10～20%，以2000年各國廚余垃圾產量為例，美國產生量為2598萬t，占城市固體垃圾總量的11.2%，而其中廚余垃圾的回收率僅為2.6%，遠低于城市垃圾回收利用率的平均值30.1%；歐洲產生量在5000萬t左右，相對來說，歐洲各國對廚余垃圾的管理和處理都有相對較為完善的系統(tǒng)和體制；日本產生量為2000萬t左右，其中70%來自家庭和

63、食品加工業(yè)；韓國2000年城市生活垃圾產生量約為1700萬t，其中餐廚垃圾占25%；而我國全年產生量有45</p><p>　　廚余垃圾的組成、特點和對環(huán)境、人體的危害</p><p>　　廚余垃圾的組成及特點</p><p>　　廚余垃圾主要包括剩菜、剩飯、菜葉、果皮、蛋殼、茶渣、動物油、植物油、肉骨、貝殼、魚刺等等。從化學組成上看，有淀粉、纖維素、蛋白質、脂類和

64、無機鹽等。其特點有：⑴粗蛋白和粗纖維等有機物含量較高，開發(fā)利用價值大，但易腐并產生惡臭；⑵含水率高，不便收集運輸，熱值低，處理不當容易產生滲濾液等二次污染；⑶油類和鹽類物質含量較其它生活垃圾高，對資源化產品品質影響較大，需要妥善處理[4]。</p><p>　　廚余垃圾對環(huán)境、人體的危害</p><p>　　由于廚余垃圾容易發(fā)酵、變質、腐爛，如處理、處置不當，不但占用一定的土地，減少可利用

65、的土地資源，其中的有毒有害物質可能通過環(huán)境介質——大氣、土壤、地表或地下水體進入生態(tài)系統(tǒng)形成污染，對人體產生危害，同時破壞生態(tài)環(huán)境，導致不可逆生態(tài)變化。</p><p>　　在我國，傳統(tǒng)的處理廚余垃圾的方式之一是直接送到養(yǎng)殖廠喂養(yǎng)生豬。然而，廚余垃圾中攜帶有大量致病菌[5]，加之近年來禽流感、口蹄疫等傳播疾病大規(guī)模流行，人畜間的交叉感染對人類健康、社會穩(wěn)定構成了極大的威脅[3]。此外，廚余垃圾常摻有砂礫、鐵絲、牙

66、簽、橡膠、塑料、紙質等雜物，會對禽畜消化道造成物理危害；有些廚余垃圾受到重金屬、苯類等有害物質的污染，經食物鏈到人體，積累到一定程度后，會導致肝臟、腎臟等系統(tǒng)免疫功能下降[4]。</p><p>　　廚余垃圾的資源化技術</p><p>　　目前處理廚余垃圾的資源化技術有飼料化技術、堆肥與厭氧發(fā)酵技術、能源化技術、生物柴油技術。</p><p><b>　

67、　飼料化技術</b></p><p>　　廚余垃圾飼料化的基本要求是實現(xiàn)殺毒滅菌，達到飼料衛(wèi)生標準，并最大限度地保留營養(yǎng)成分[4]。其原理是利用垃圾中含有的大量有機物，對其粉碎、脫水、發(fā)酵、軟硬分離后，將其轉變?yōu)楦邿崃康膭游镲暳蟍2]。目前，我國廚余垃圾的飼料化處理技術已趨成熟，已在上海、北京、武漢等城市推廣應用。但就總體而言，廚余垃圾飼料化同樣存在著質量不高、銷路不佳的問題。</p>

68、<p><b>　　堆肥與厭氧發(fā)酵技術</b></p><p>　　好氧堆肥過程是在有氧條件下，依靠好氧微生物的作用把有機固體廢物腐殖化的過程。在堆肥化過程中，首先是有機固體廢物中的可溶性物質透過微生物的細胞壁和細胞膜被微生物直接吸收；其次是利用微生物分泌的胞外酶將有機固體分解為可溶性有機物質，再滲入到細胞中，通過微生物的生命代謝活動，實現(xiàn)整個堆肥化過程[6]。</p>

69、<p>　　廚余垃圾的厭氧發(fā)酵是在特定的厭氧條件下，微生物將有機質分解，其中一部分碳素物質轉換為甲烷和二氧化碳[4]。厭氧發(fā)酵的特點有：能高效地回收高含水率（60%左右）廢物中的能量；工藝簡單，無需復雜的控制操作；投入的廢物經消化后能使有機物穩(wěn)定減量；高溫消化時，能殺死大腸桿菌和寄生蟲卵等，在工農業(yè)中有廣泛的應用[6]。</p><p><b>　　能源化技術</b></

70、p><p>　　焚燒法是廚余垃圾能源化處理的代表之一，其效率較高，最終產生約5%的利于處置的殘余物。焚燒是在特制的焚燒爐中進行的，有較高的熱效率，產生的熱能可轉換成蒸汽或電能，可實現(xiàn)資源的回收利用[7]。但因廚余垃圾含水率高，熱值低，燃燒時需要添加輔助燃料，及在脫水和尾氣處理中的投資大，使其推廣受到束縛。</p><p><b>　　生物柴油技術</b></p>

71、;<p>　　長久以來，石油，又稱原油，是世界上最重要的一次能源之一，而它的生成至少需要200萬年的時間，是一種不可更新原料，隨著科技的不斷進步，居民生活條件的不斷提升，石油枯竭將是不可避免的厄運。生物柴油技術的出現(xiàn)為世界能源點亮了又一盞燈。</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計，1噸廚余垃圾可以提煉出20～80kg廢油脂，經過集中加工處理，則可以制成脂肪酸甲酯等低碳酯類物質，也就是生物柴油。超臨界甲醇制程是

72、利用甲醇在超臨界狀態(tài)下的特殊物理化學性質，與廢油脂發(fā)生反應生產生物柴油的一種新工藝；生物酶法是轉化可再生油脂原料制備生物柴油新工藝的另一個方向。生物酶法生物柴油技術對環(huán)境友好，經檢測，產品關鍵技術指標符合美國及德國生物柴油標準，并符合我國0號柴油標準[4]。</p><p><b>　　廚余垃圾堆肥的優(yōu)勢</b></p><p>　　堆肥不但實現(xiàn)了廚余垃圾的“三化”，

73、減輕環(huán)境負擔，由其制成的有機肥料更是土壤的改良劑，促使農業(yè)生產朝著更好、更環(huán)保、更健康的方向發(fā)展。其具體特點表現(xiàn)為以下幾點：</p><p>　?、?堆肥含有豐富的有機質，具有明顯的改土培肥作用；而化學肥料只能提供作物無機養(yǎng)分，若長期施用對土壤造成不良影響，使土壤“越種越饞”[6]。</p><p>　?、?堆肥所含養(yǎng)分全面，除含有作物生長必需的氮、磷養(yǎng)分，還含有各種微量營養(yǎng)元素，如B、M

74、n、Cu、Mo、Zn等，而且肥效時間較化學肥料長，具有顯著提高土壤養(yǎng)分含量的特點。</p><p>　　⑶ 堆肥中含有大量有益微生物，能夠有效促進有機質的礦化、營養(yǎng)元素的累積、腐殖質的合成行為，促使土壤肥力的提升。</p><p>　　氮素是廚余垃圾好氧堆肥中微生物生命活動的動力和能源，也是影響廚余垃圾堆肥進程、效果和堆肥質量的重要因素。氮主要的轉變形式有氨化、硝化和反硝化、生物固氮及氮的

75、揮發(fā)，其主要體現(xiàn)為堆肥中N素的固定與釋放[6]。</p><p><b>　　氨化</b></p><p>　　微生物分解有機含氮化合物釋放出氨的過程。廚余垃圾中攜帶的大部分細菌、真菌、放線菌能分解有機含氮化合物，如蛋白質、多肽、核酸可由微生物分泌的水解酶水解成氨基酸、磷酸、尿素和氨，尿素再由脲酶分解為氨和二氧化碳，氨基酸則以脫氨基的方式產生氨。氨化作用能直接增加堆體

76、內的氮素養(yǎng)分，為消化作用創(chuàng)造必要的條件。</p><p><b>　　硝化</b></p><p>　　微生物將NH3或NH4+氧化成NO3-的過程。硝化作用分為兩個階段，第一階段是亞硝化細菌將NH4+氧化成NO2-；第二階段是硝化細菌把NO2-氧化成NO3-[7]。硝化作用受環(huán)境內O2、pH、水分和溫度等生態(tài)因子的影響。中性或堿性條件最適宜硝化作用的進行，pH＜6.

77、0時，硝化速率明顯降低；較濕潤環(huán)境及適宜的溫度（0～40℃）有利硝化作用的順利進行；底物和產物的高濃度將抑制硝化作用的進行。</p><p><b>　　反硝化</b></p><p>　　反硝化細菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽，釋放出N2或N2O的過程，也稱脫氮作用。反硝化行為降低了堆肥中氮素的含量，因此實驗裝置中設有螺旋攪拌系統(tǒng)，調節(jié)物料的氧氣含量，降低因供氧不足出現(xiàn)

78、的缺氧狀況而造成的氮素損失。同時反硝化作用還受到環(huán)境中TOC、pH、 NO3-、溫度的影響。</p><p><b>　　生物固氮</b></p><p>　　生物固氮目前分為自生固氮、共生固氮和聯(lián)合固氮三類，而堆肥中主要指的是自生固氮。它是自生固氮菌，如好氧性細菌等，將分子態(tài)氮還原成NH3，再合成氨基酸、蛋白質這類含氮化合物的過程。</p><p

79、>　　廚余垃圾堆肥過程中各種含氮物質的含量變化</p><p><b>　　全氮含量的變化</b></p><p>　　根據(jù)大多數(shù)學者關于堆肥研究的發(fā)現(xiàn)，全氮的絕對含量在堆肥過程中是降低的，主要是因為有機氮礦化（有機態(tài)N經微生物分解，形成無機態(tài)N (NH4+、NO3-)的過程）、氨化并在一定濕度、溫度作用下以氨氣等氣態(tài)氮形式散失；滲濾液中水溶性NO3-—N的淋失

80、。全氮的相對含量則會隨堆肥原料的組成、堆肥環(huán)境條件和堆肥情況等因素，出現(xiàn)相應的動態(tài)變化。</p><p><b>　　氨氮含量的變化</b></p><p>　　氨氮在堆肥過程中其含量的變化較為明顯，一般呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢[8]。堆肥初期有機氮礦化分解及在氨化作用下生成NH3，而此時堆料含水率仍處于較高水平，故以水溶性NH4+-N形式積累。此后，隨著pH逐漸上升，

81、以及微生物生命代謝過程中釋放的熱量的累積，堆體溫度上升，部分NH4+-N以NH3的形式揮發(fā)，另有一部分轉化為NO3-而使氨氮含量降低。</p><p><b>　　硝態(tài)氮含量的變化</b></p><p>　　堆肥初期，NO3--N含量一直處于較低水平，但在高溫（大約40℃，高于此溫度，硝化作用將受到嚴重抑制，因硝化細菌是嗜溫菌，對溫度尤其敏感[9]）過后，其含量迅速

82、增加[8]。由于前期硝化細菌的生長條件受到高溫、高pH值和高濃度NH3的強烈抑制，致使硝態(tài)氮幾乎沒有產出，到堆肥降溫腐熟階段，溫度，pH和NH3濃度降低，硝化細菌大量繁殖，硝化作用順利進行。另外，NO3-N濃度還受到硝化與反硝化速率之差的影響，在好氧環(huán)境下，硝化作用占絕對優(yōu)勢，反之，反硝化作用占優(yōu)勢, NO3-N 向NO2-N轉變[9]。</p><p><b>　　氨基酸態(tài)氮含量變化</b>

83、;</p><p>　　氨基酸態(tài)氮含量與堆肥pH和微生物活性相關。一般在堆肥中氨基酸態(tài)氮含量以先升高，后降低的方式連續(xù)出現(xiàn)，主要表現(xiàn)為在堆肥初期上升，堆肥高溫期大幅降低的趨勢。</p><p><b>　　氨基糖態(tài)氮含量變化</b></p><p>　　氨基糖態(tài)氮的變化與微生物量變化有密切關系，因大多數(shù)氨基糖態(tài)氮都是構成微生物體的重要成分。隨著

84、微生物量的逐漸增加，氨基糖態(tài)氮含量逐漸增加，在堆肥的降溫階段，隨著微生物的逐漸死亡、分解，氨基糖態(tài)氮含量明顯降低，而在發(fā)酵的腐熟階段，氨基糖態(tài)氮的含量趨于平穩(wěn)[7]。</p><p>　　酸解未知部分氮和非酸解態(tài)氮</p><p>　　酸水解態(tài)氮（Total hydrolysable N ,THN）包括酰胺態(tài)氮，氨基酸態(tài)氮，己糖胺態(tài)氮和酸解未鑒別態(tài)氮[10]。酸解未知氮部分可能包括核酸及其

85、衍生物、磷脂、維生素及其它衍生物，其含量在堆肥過程中大致呈先下降后上升的趨勢[7]。一般認為，非酸解性氮（Unhydrolsable nitrogen, UN）以雜環(huán)態(tài)存在，和雜環(huán)或芳香環(huán)鍵結合在一起，現(xiàn)已肯定這部分氮主要存在于縮合程度較高的腐殖質結合成分中，在堆肥過程中，UN轉化為形態(tài)相對簡單的氮素物質[10]。</p><p><b>　　氮損失的主要途徑</b></p>

86、<p>　　在廚余垃圾、禽畜糞便、污泥等有機廢物堆肥過程中，氮素都有一定的損失，這主要由有機氮礦化為無機氮、持續(xù)性氮的揮發(fā)、硝態(tài)氮經反硝化生成N2和垃圾滲濾濾液中氮素的淋失引起，其中以氮的揮發(fā)損失為主導，而且絕大部分的氮損失是由NH3揮發(fā)所致，其余部分的氮損失應是由N2和NO2的形式揮發(fā)掉的[11]。</p><p>　　影響NH3揮發(fā)的主要因素</p><p>　　起始堆體的碳

87、氮干質量比是影響堆肥過程中氨揮發(fā)的一個關鍵因素[12]，不同C/N比直接影響堆體的pH，而pH又直接影響著堆體中NH4+與NH3的比例。許多研究表明，C/N越低，氮素損失越大[13]。堆體溫度、結構，通風方式亦是影響堆肥過程中氨氣釋放的重要因素。</p><p><b>　　種子發(fā)芽率</b></p><p>　　種子發(fā)芽率的基本概念</p><p

88、>　　此文種子發(fā)芽率所指是種子發(fā)芽指數(shù)（Germination index, GI），GI（%）=處理平均發(fā)芽率×處理平均根長/（對照平均發(fā)芽率×對照平均根長）×100，其中發(fā)芽率=供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)。</p><p>　　堆肥的目的是將廚余垃圾資源化、減量化、無害化，該目的達到與否取決于堆肥產品應用于農業(yè)后發(fā)揮的農用價值，即植物能否健康生長。可想在堆肥產品投入使用前，

89、進行種子發(fā)芽試驗的必要性。</p><p>　　種子發(fā)芽指數(shù)是判斷堆肥腐熟度（堆肥中有機質經過礦化、腐殖化過程最后達到穩(wěn)定的程度）的重要指標。堆肥既是微生物分解有機物的過程，同時也表現(xiàn)為植物毒性物質的降解過程。因為植物種子的生長會受未腐熟堆肥中低分子量有機酸、多酚等的抑制[14]，故GI能夠體現(xiàn)堆肥的毒性。這種方法具有簡便、成本低、快速、不需特殊儀器設備等優(yōu)點，是堆肥腐熟度檢驗的較精確有效的辦法。一般地，當GI﹥

90、50%時，被認為是已消除植物毒性，堆肥基本達到穩(wěn)定化[15]；當GI﹥80%時，可認為堆肥沒有植物毒性或堆肥已經腐熟[16]。</p><p>　　影響種子發(fā)芽率的因素</p><p>　　種子發(fā)芽分3個階段：吸水膨脹、萌發(fā)、出芽。有活力的種子，受潮吸水后，開始進行呼吸，蛋白質合成以及其他代謝活動，經過一定時期，種胚突破種皮，露出胚根，即種子的萌發(fā)。有研究表明，種子吸水萌發(fā)后發(fā)生了許多生理

91、代謝變化，主要表現(xiàn)在酶的活化、生成、細胞生理活性的恢復，同時進行著復雜的生化代謝。因此影響種子發(fā)芽的環(huán)境條件大致有一下幾點：</p><p>　?、?水分。種子必須吸收足夠的水分，才能開始一系列的生化反應，如酶的活動。</p><p>　?、?O2。種子進行呼吸作用，需要氧氣的參與。一般作物種子要求其周圍空氣中的含氧量在10%以上才能正常萌發(fā)。</p><p>　　

92、③ 溫度。各類種子只有在適宜的溫度條件下，才能順利萌發(fā)。</p><p>　?、?養(yǎng)分濃度。環(huán)境中的營養(yǎng)元素，如NH4+-N、C/N比、NO3—N、DOC等的濃度高低對種子發(fā)芽會產生一定影響。濃度不足時，種子發(fā)芽因養(yǎng)分缺乏而受到抑制；濃度過高時，造成種子細胞失水引起“燒種”現(xiàn)象。</p><p><b>　　材料與方法</b></p><p>

93、<b>　　堆肥裝置</b></p><p>　　實驗中采用臥式螺旋攪拌太陽能好氧堆肥器，間歇式好氧動態(tài)堆肥工藝，其結構見圖2-1。</p><p>　　圖2-1 好氧堆肥實驗裝置示意圖</p><p>　　上圖右框中，左側是太陽能集熱器，右側是電加熱。裝置共分七個部分，分別為：</p><p>　?、?發(fā)酵倉。該裝置采

94、用圓筒形發(fā)酵倉，物料每天進料一次，進料的同時開動螺旋攪拌裝置，物料沿螺紋方向呈推流式向前流動，軸轉動一圈，物料向前推進一個螺距。通過攪拌混勻物料的同時，實現(xiàn)了堆肥周期的控制。為利于滲濾液的排除，倉體傾斜1-2°放置。</p><p>　?、?螺旋攪拌裝置。螺旋攪拌由電機驅動，為保證通風質量，每10min旋轉一周。</p><p>　?、?水浴加熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)由發(fā)酵倉底部的加熱水箱

95、 ，太陽能集熱器、電加熱裝置連接構成。太陽能接收光能后將被加熱的水經出水口送入水箱，同時由進水口及時補水；加熱水箱中亦設有進、出水口，使水得到更新和補充；由于太陽能集熱系統(tǒng)易受天氣的影響，故在陰雨天時，可開啟電加熱系統(tǒng)，保證堆體外界熱量的供應。</p><p>　?、?通風供氣系統(tǒng)。該裝置的通風方式屬于強制通風，由鼓風機送風至發(fā)酵倉外部的緩沖腔，再經倉體孔洞并透過兩層細濾網后與物料接觸。該方式的特點是風流經緩沖層

96、得到控制，不會因風的沖擊力或通風不均而影響到微生物的正常生長。</p><p>　?、?排液系統(tǒng)。發(fā)酵倉外的緩沖腔兼具收集滲濾液的功能。濾液經倉體孔洞進入緩沖腔，匯入低處后，由排液口排出，收集于滲濾液發(fā)酵池內。</p><p>　?、?保溫措施。發(fā)酵倉、水箱與外界環(huán)境間各設有由聚氨酯合成的50mm厚的保溫層阻隔，以保證堆體內的高溫，促進堆肥的腐熟。</p><p>

97、　?、?進料口、采樣口、出料口。裝置中共設8個采樣口，1個進料口和1個出料口。</p><p><b>　　堆肥原料</b></p><p>　　廚余垃圾取自寧波大學學生食堂（第一餐廳），并進行預處理：揀出其中夾雜的一次性筷子、紙杯、紙巾、塑料袋等，再用廚用刀具將大塊的菜葉等切碎，并充分混勻。水葫蘆取自寧波大學科學技術學院學生村一村河流，切成小段（長度≤5cm），平鋪

98、于地面晾曬，用粉碎機將曬干后的水葫蘆進行粉碎處理，粒徑≤1cm。水葫蘆的特點是蛋白質含量豐富，C/N比相對較低。</p><p>　　本次堆肥實驗采用表2-1中所示的物料配比進行了2組試驗，堆肥時間在冬季（12～1月份），堆肥進程中的大棚內的環(huán)境溫度見表2-3，堆肥物料的初始性質見表2-2。堆肥周期第一組10d，第二組11d（因為該組是堆肥實驗的最后一批，不影響后續(xù)堆肥，故在發(fā)酵倉內多呆一天，觀察前后堆肥情況）。

99、</p><p>　　表2-1不同物料配比一覽表</p><p>　　表2-2物料初始性質</p><p>　　由表2-2可以發(fā)現(xiàn)，添加水葫蘆進行混合堆肥后，堆肥含水率、TOC、C/N比都有所降低。</p><p>　　表2-3各組堆肥進程中的環(huán)境溫度</p><p>　　從表2-3可以看出，堆肥的環(huán)境溫度較低，尤其是

100、第一組堆肥中后期和第二組堆肥中，外界平均溫度在2℃左右，對堆肥很不利，故實驗中引入外界能源設備太陽能為堆體提供熱源，確保廚余垃圾堆肥能夠順利進行，并因天氣陰晴相伴，第二組采用太陽能和電加熱器相輔為堆體創(chuàng)造適宜的環(huán)境溫度。</p><p><b>　　樣品分析方法</b></p><p>　　每日從裝置出料口取樣，測定堆肥各控制參數(shù)，方法如下表2-3：</p>

101、;<p>　　表2-3各控制參數(shù)的測定方法</p><p><b>　　技術路線</b></p><p>　　圖2-2實驗技術路線</p><p>　　圖中簡要說明了堆肥實驗的工作流程，包括資料的搜集，好氧堆肥裝置的運行與調試，樣品的采集和處理，控制參數(shù)的測定及其變化規(guī)律的分析。</p><p><b

102、>　　結果與討論</b></p><p><b>　　溫度</b></p><p>　　圖3-1兩種堆肥混合物堆體溫度隨時間的變化曲線圖</p><p>　　堆體溫度是好氧堆肥的關鍵參數(shù)，同時也是判斷堆肥是否達到無害化要求的重要指標之一，其反映了堆肥系統(tǒng)中微生物代謝活動產熱累積與散熱平衡[17]。由圖3-1可以看出，各堆肥溫度

103、的總體變化趨勢大體一致，并經歷了升溫期，高溫期，降溫期三階段變化規(guī)律。但兩者又有明顯的差別,2號堆體升溫較快，且溫度普遍高于1號堆體溫度11℃以上，最高差值達到40℃，2號堆體進入堆肥第3天溫度達到52℃，第5天上升到最高溫度65℃，并連續(xù)7d以上超過55℃，達到了美國環(huán)境保護局（USEPA）的堆肥無害化要求[18]。1號堆體溫度多在44℃以下，達不到無害化（一般地，堆體溫度50～55℃保持5～7d，是殺滅堆料中所含的致病菌、保證堆肥的

104、衛(wèi)生學指標合格和堆肥腐熟的重要條件[17]）要求，堆肥未腐熟。兩種堆體堆肥效果反差較大的原因可能有：①供熱不穩(wěn)定：1號堆體采用太陽能供熱方式，受天氣影響加大，天氣晴好時，水溫較高；陰天或雨雪天氣時，尤其是處于冬季，水溫下降明顯。環(huán)境溫度的較大波動影響了微生物生命代謝活動和適應能力，使微生物活動減弱，導致產熱量的減少，而2號堆肥采用太陽能和輔助電加熱的功能方式，水環(huán)境溫度高且較為穩(wěn)定，堆肥</p><p><

105、b>　　pH值</b></p><p>　　圖3-2pH值隨堆肥時間變化曲線</p><p>　　適宜的pH值可使微生物有效地發(fā)揮作用，保留堆肥中有效的氮成分，而pH太高或太低都會影響堆腐的效率[20]。由圖3-2曲線可以看出，兩種處理的pH值隨堆肥時間呈現(xiàn)先降低，后上升，繼而穩(wěn)定的趨勢，且大小相近。堆肥起始pH都在5～6范圍內，呈弱酸性，隨著堆肥的進行，兩者都在第3天降

106、到最低值pH =4左右，這是因為在堆肥初期，堆體內的大量有機質超過微生物需求，微生物將其轉變成小分子有機酸后，使其在堆體內得到積累[21]，故而pH下降。隨著堆肥溫度的上升，微生物生長和繁殖速度加快，堆體內含氮物質被轉化為氨態(tài)氮，溶于水后呈堿性，而此時CO2和小分子有機酸受溫度影響而揮發(fā)[19]，所以兩個處理的pH都開始呈上升趨勢，1號堆體在堆肥第8天達到最大值7.21, 2號堆體于堆肥第10天達到最大值7.58，兩者pH值都不高，這與

107、堆肥含水率高有關。</p><p><b>　　含水率</b></p><p>　　圖3-3物料含水率隨時間變化曲線</p><p>　　該裝置內，整個堆肥過程中，堆體的含水率都相對較高，雖然經過堆肥化過程后，堆體含水率都有一定程度的降低。但降低不多，1號處理由初始的85%左右下降到60-70%，2號處理則從60%降到50%。這可能是由于：①該

108、堆肥裝置屬于封閉式的，密閉性和保溫效果較好，水蒸氣遇到發(fā)酵倉頂部冷凝下來又重新落回到物料上而造成的，水分不易快速散失；②除了物料本身的水分外，堆肥過程中微生物降解有機物也會產生水分，發(fā)酵倉下部設有專門收集垃圾滲濾液的通道與氣流緩沖腔共用一個腔，腔外水箱溫度較高，造成滲濾液蒸發(fā)隨通風過程進入發(fā)酵倉內，而沒有及時被排出。隨著微生物產生水分的減少及水蒸氣的逐漸排出，水分在后期呈下降狀態(tài)。在該裝置內的堆肥過程中，水分沒有降低很多，含水率都保持在

109、50％以上，因而堆肥過程不需要額外添加水分，不用考慮因水分不足而影響發(fā)酵的問題。但是值得注意的是含水率過高的問題。通風影響著水蒸氣從堆體內向外轉移的速率，影響有利于水分擴散和對流。因此，在本實驗中應調控通風問題，避免在密閉性較好的發(fā)酵倉內，因通風力度不夠而造成水分過高。另外也要注意及時排除滲濾液的問題。</p><p><b>　　TOC</b></p><p>　　

110、圖3-4總有機碳隨堆肥時間的變化</p><p>　　由上圖得知1號處理和2號處理的起始TOC含量分別為51.85%、45.02%，滿足高溫堆肥（要求物料起始TOC含量在20～80%之間）的要求。堆肥初期，2號處理TOC含量下降較為迅速，這可能是由于廚余垃圾與水葫蘆混合組成的物料中，其有機物含量較為豐富，且堆肥起始含水率適宜，因此微生物能夠有效利用這部分有機物促進自身生長和種族的迅速繁衍，劇烈的微生物活動產熱迅速