有機(jī)固廢好氧發(fā)酵過程中的pH變化與原材料性質(zhì)對(duì)產(chǎn)物pH的影響.pdf

1、隨著我國農(nóng)業(yè)和工業(yè)的快速發(fā)展以及城市生活水平的提高，我國有機(jī)固體廢棄物的產(chǎn)量逐年增加。有機(jī)固廢來源十分廣泛，種類繁多，成分復(fù)雜，產(chǎn)生量巨大。有機(jī)固廢亂堆亂排亂放，得不到合理有效的處理處置，一方面會(huì)造成大量土地資源被占用和有機(jī)資源的浪費(fèi)，另一方面會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染以及對(duì)人體健康的危害。好氧堆肥是目前國內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛的污泥處置方式，是解決可生物降解有機(jī)固廢的有效途徑之一。好氧堆肥化過程是一個(gè)較為復(fù)雜的生物發(fā)酵過程。不同有機(jī)物轉(zhuǎn)化過程中，

2、由于其本身物質(zhì)組成的不同和C/N的不同，產(chǎn)生的中間產(chǎn)物種類和量也會(huì)有所不同。pH值對(duì)參與發(fā)酵過程的微生物區(qū)系組成和作用效率均有較大影響，通過對(duì)原料的合理配置從而將pH值控制在合理的范圍內(nèi)不僅影響到發(fā)酵的過程，也會(huì)影響到產(chǎn)物的性質(zhì)特別是包括產(chǎn)物的pH，但有關(guān)這方面的研究很少。
　　本文通過以下三個(gè)不同規(guī)模的試驗(yàn)對(duì)有機(jī)固廢好氧發(fā)酵過程的pH變化規(guī)律進(jìn)行了探究。(1)在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)三種具有不同C/N比的有機(jī)固廢材料（小麥秸稈、毛豆葉、

3、牛糞）進(jìn)行的單獨(dú)好氣礦化培養(yǎng)試驗(yàn):將麥秸稈、毛豆葉和牛糞三種材料分別以1∶20質(zhì)量比與石英砂充分混合均勻，加入相同體積的土壤提取液，調(diào)至最大持水量的50％，于恒溫30℃進(jìn)行為期30天的培養(yǎng)試驗(yàn)，測(cè)定培養(yǎng)過程中的pH、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、CO2釋放速率。(2)利用木屑、水稻秸稈、玉米秸稈與污泥混合進(jìn)行小堆體好氧發(fā)酵試驗(yàn):設(shè)置污泥與材料的濕重比為6∶1，好氧發(fā)酵全過程60天，發(fā)酵過程中測(cè)定溫度、pH、TOC、DOC、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮。

4、(3)工廠化生產(chǎn)條件下進(jìn)行的藥渣與污泥不同混合比發(fā)酵試驗(yàn):設(shè)置藥渣與污泥的體積比分別為0.5∶1、1∶1、1.5∶1和2∶1共四個(gè)處理，發(fā)酵堆肥全長58天，測(cè)定堆肥過程中的溫度、pH、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有機(jī)碳等。通過三個(gè)不同規(guī)模的試驗(yàn)，初步得到以下結(jié)論:
　　(1)試驗(yàn)室單獨(dú)好氣培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)碳的礦化與有機(jī)材料本身總有機(jī)碳和可溶性有機(jī)碳的含量有關(guān)。高含量總有機(jī)碳和可溶性有機(jī)碳會(huì)增加材料的有機(jī)碳分解和CO2釋放量。有機(jī)材料的氮釋放與含

5、氮量及C/N比有一定的聯(lián)系:較高的氮含量和較低的C/N比會(huì)促進(jìn)氮的釋放，并且在培養(yǎng)初期釋放量最多，釋放速率最快。
　　(2)試驗(yàn)室單獨(dú)好氣培養(yǎng)結(jié)果顯示，在好氣培養(yǎng)過程中，C/N比較小的牛糞與毛豆葉處理的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮呈現(xiàn)此消彼長的狀態(tài)，意味著銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化。但C/N比較大的麥秸稈在培養(yǎng)過程中，其銨態(tài)氮和硝態(tài)氮之間這種關(guān)系不夠明顯。材料在培養(yǎng)初期發(fā)生的氨化作用會(huì)導(dǎo)致pH的上升，隨后的銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化會(huì)導(dǎo)致pH值的下降。C/

6、N最低的毛豆葉在培養(yǎng)結(jié)束時(shí)的pH增加最多。
　　(3)由于礦化過程中有機(jī)酸的脫羧作用屬于消耗H+的過程，會(huì)導(dǎo)致pH值的升高，因此材料體內(nèi)的DOC含量和有機(jī)酸含量對(duì)產(chǎn)物pH有著極大的影響。試驗(yàn)的結(jié)果證實(shí)，三種材料最終pH的升高程度是毛豆葉＞麥秸稈＞牛糞，這與它們體內(nèi)可溶性有機(jī)碳與有機(jī)酸的含量順序是一致的。
　　(4)三種材料的小堆體污泥發(fā)酵試驗(yàn)表明，由于堆體中的污泥部分含氮量較高，其中的氮釋放后最終會(huì)大部分轉(zhuǎn)化成硝酸根，釋放出

7、大量H+，因此添加三種材料后的污泥堆肥的最終堆體pH均低于最初的堆體pH。
　　(5)小堆體好氧發(fā)酵試驗(yàn)顯示，隨著銨態(tài)氮的下降和硝態(tài)氮的上升，堆體的pH呈現(xiàn)相應(yīng)的下降趨勢(shì)。堆體的最終pH是玉米秸稈處理＞水稻秸稈處理＞木屑處理，這與它們體內(nèi)的有機(jī)酸含量順序一致，與實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)材料培養(yǎng)試驗(yàn)的結(jié)果也一致，再次證實(shí)了原料中可溶性有機(jī)酸根的含量越高，由于脫羧基的過程的存在，最終產(chǎn)物的pH也越高。
　　(6)工廠化生產(chǎn)條件下有機(jī)物料好氧堆