易腐垃圾与农业秸秆混合堆肥过程研究

注： 本课题为国家科技部“十五”重大科技专项（ ２００２ＡＡ６０１０１２－ ０２） 资助
２ ／２００６ 粮食流通技术 ! "
■其 他 Ｇｒ ａｉｎ Ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
刘永德等： 易腐垃圾与农业秸秆混合堆肥过程研究
图 ２ 不同混合比对 ＶＳ 降解速率的影响 Ｆｉｇ．２ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｉｘｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｏｎ ＶＳ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ
含水率
ＶＳ
ＮＤＦ
Ｃ／Ｎ
％
ｇ／ｇ
ｇ／ｇ
：１
厨余
９１．１
０．９１５０ ０．２０６１
１０．３
泔脚
７８．３
０．９４０４ ０．０７３７
１６．３
秸秆
１５．８
０．８６６４ ０．５９６４
４１．１
易腐垃圾与农业秸秆的进料混合比控制在 ２．０： １～６．８：１。好氧堆肥的运行方式为静态强制通风（ 通 风量： ６０Ｌ／ｈ） 。实验设备为 Φ５００ｍｍ， Ｈ＝６００ｍｍ 的堆 肥箱， 外裹 １５ｃｍ 厚的真空纤维棉， 减少热量的散发 ［１］。 实 验 分 析 指 标 包 括 反 应 物 料 的 温 度 、湿 基 重 量 、 含水率、耗氧速率、ＶＳ、ＣＨＮＳ 元素分析组成、中性洗 涤纤维 ＮＤＦ 含量、ｐＨ 值和水淬 ＴＯＣ， 其中 ＴＯＣ 采 用 ｍｕｌｔｉ Ｎ／Ｃ ３０００ ＴＯＣ 分 析 仪 （ ａｎａｌｙｔｉｋｊｅｎａＡＧ） 测
!" ２ ／２００６ 粮食流通技术
Байду номын сангаас
Ｊａｎｕａｒｙ ２００１ ［３］Ｐｈｉｌ Ｋｅｎｋｅｌ ， Ｋｉｍ Ａｎｄｅｒｓｏｎ 玉米扦样和手工筛理过程 ［４］商品粮食、油料的质量检验 ＧＢ ５４５９１－ ８５ ［５］中国 ２００４ 年国民经济和社会发展统计公报 国家统计局
（收稿日期： ２００６－ ０４－ １０）
实验分析指标包括反应物料的温度湿基重量含水率耗氧速率vschns元素分析组成中性洗涤纤维ndf含量ph值和水淬toc其中toc采multinc3000toc分析仪analytikjenaag测实验结果与讨论21堆肥过程表现堆肥过程温度的变化反映了微生物的活性
其 他■ Ｇｒ ａｉｎ Ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
解。 在 图 ３ 中 ， 除 混 合 比 为 ２：１ 时 反 应 结 束 时 的
ＮＤＦ 含量相对于高温阶段大幅度下降外， 其他混合 比与 ＮＤＦ 含量的变化之间并无明显的对应关系， 与 ＶＳ 降解速率亦无关； 如混合比为 ３．５：１ 时反应初期 ＮＤＦ 含量的迅速上升并未导致后期 ＮＤＦ 含量的下 降， 说明易降解物质的快速消耗并不意味着有利于 木质纤维素的降解。参见图 １ 可知， 混合比为 ３．５：１ 时， 反应物料在第二天上升至最高温后， 不能持续较 高的温度， 反而迅速降至常温， 即微生物消耗完易降 解物质后， 其生物活性降低， 无法进一步降解纤维木 质素类。而混合比为 ２：１ 时， 虽然反应升温速度较缓 慢， 但 中 高 温 阶 段 （ ５０℃） 维 持 了 ５ｄ， 中 高 温 微 生 物 较长时间的维持保证易降解物质和纤维木质素类物 质的同步降解。混合比为 ２：１ 时可以肉眼观察到大 量的木霉菌丝体， 而木霉具有分解纤维素和木质素 的能力［３］， 这也能说明为什么在该混合比下 ＮＤＦ 含 量下降最快。木霉喜中高温高湿环境和偏酸性反应 物料， 混合比为 ２：１ 时 ｐＨ 值平均为 ６．５２±０．３５， 适合 于木霉生长。混合比为 ５．０：１ 时， 中高温阶段维持了 ４ 天， 反应初期 ｐＨ＜７， 亦观察到大量木霉菌丝体。混 合比为 ３．５：１ 时， 整个堆肥过程 ｐＨ 值平均为 ７．７２± ０．６９， 碱性环境不利于木霉的生长。
易腐垃圾与农业秸秆混合堆肥过程研究
刘永德， 吕 凡， 崔 莹， 吉 洁， 何品晶
（同济大学 固体废物处理与资源化研究所， 上海 ２０００９２）
摘 要： 本实验探讨易腐垃圾与秸秆的不同进料混合比对二者混合好氧堆肥过程的影响。实
验结果表明： 混合比为 ３．５：１ 时， ＶＳ 降解速率最高， 达 ０．０１５ｇ／ ｇ·ｄ。混合比为 ２．０：１ 时， 中高温阶段的
定［１，２］。
２ 实验结果与讨论
２．１ 堆肥过程表现 堆肥过程温度的变化反映了微生物的活性。图
１ 中易腐垃圾／秸秆混合比为 ２．０：１ 与 ５．０：１ 时， 反应 能长时间维持高温。混合比为 ５．６：１ 时， 反应温度高 达 ７０℃。
时 间 ／ｄ 图 １ 不同混合比好氧堆肥过程温度变化 Ｆｉｇ．１ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｉｘｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
（ ２） ＮＤＦ 中 性 洗 涤 纤 维 （ ＮＤＦ） 为 单 位 ＶＳ 的 纤 维 素 、半
纤维素和木质素总含量， 表征了生物难降解有机物 的含量。由图 ３ 可见， 在不同的易腐垃圾／秸秆混合 比条件下， 反应物料的 ＮＤＦ 含量均随反应进程表现 为反应前期迅速上升， 而反应后期 ＮＤＦ 含量缓慢上 升或下降。
１ 实验材料与方法
实验用物料包括： 厨余、泔脚和农业秸秆， 其中 厨余和泔脚为易腐垃圾， 按 ３：１ 质量比混合， 该配比 参考太湖农村居民生活垃圾和集贸市场垃圾现场 调研数据。实验物料的理化性质见表 １。
表 １ 实验物料的理化性质 Ｔａｂ．１ Ｐｈｙｓｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
图 ３ 不同混合比对 ＮＤＦ 的影响 Ｆｉｇ．３ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｉｘｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｏｎ ＮＤＦ ｃｏｎｔｅｎｔ
反应前期易腐垃圾快速降解， ＶＳ 迅速下降， 由 于木质纤维素降解较缓慢， 其降解贡献的 ＶＳ 减少 量远低于易腐性物质（ 如糖类、蛋白质等） ＶＳ 的降解 量， 因此反应物料 ＮＤＦ 含量上升； 如混合比为 ３．５：１ 时， ＮＤＦ 含量上升幅度最大， 这与此混合比对应最 高 ＶＳ 降解速率（ ０．０１５ｇ／ｇ·ｄ） 一致。反应后期纤维素 等生物较难降解物质的降解对 ＶＳ 减少量的贡献率 逐渐提高。堆肥过程中断时的 ＮＤＦ 含量若依然高于 高温阶段的 ＮＤＦ 含量， 说明易降解物质尚未完全降 解； 反之， 若 ＮＤＦ 含量下降， 则可认为易降解物质已 被充分去除， ＶＳ 的减少主要是因为木质纤维素的降
３ 结论
易腐垃圾／农业秸秆混合比为 ３．５：１ 时， ＶＳ 降解 速率最高， 达 ０．０１５ｇ／ｇ·ｄ。混合比为 ２．０：１ 时， 中高温 阶段的维持和偏酸性环境有利于木霉的生长繁殖， 纤维木质素类降解最快， 有利于农业秸秆的腐熟。
参考文献：
［１］吕 凡 ， 何 品 晶 等 ． 餐 厨 垃 圾 高 温 好 氧 生 物 消 化 工 艺 控 制 条 件 的优化［Ｊ］．同济大学学报，２００３，３１（２）：２３３－ ２３８ ［２］大 连 轻 工 业 学 院 ．食 品 分 析 ［Ｍ］．北 京 ：中 国 轻 工 业 出 版 社 ， １９９４ ［３］胡家骏，周群英．环境 工 程 微 生 物 学［Ｍ］．北 京：高 等 教 育 出 版 社，１９８８
维持和偏酸性环境有利于木霉的生长繁殖， 纤维木质素类降解最快， 有利于农业秸秆的腐熟。
关键词： 易腐垃圾； 农业秸秆； 混合好氧堆肥； 纤维木质素
中图分类号： Ｓ１４１．４ 文献标识码： Ｂ
文章编号： １００７－ ３５８２（２００６）０２－ ００４３－ ０２
本实验以易腐垃圾及农业秸秆为反应物料， 利 用 二 者 在 营 养 成 分 、含 水 率 和 孔 隙 结 构 上 的 互 补 效 果进行混合好氧堆肥。探讨不同进料混合比对混合 好氧堆肥过程的影响。
２．２ 有机物降解效果 （ １） ＶＳ
由图 ２ 可知， 易腐垃圾／秸秆混合比为 ３．５：１ 时， ＶＳ 降 解 速 率 最 高 ， 达 ０．０１５ｇ／ｇ·ｄ； 最 大 混 合 比 （ ６．８： １） 时， ＶＳ 降解速率最低， 为 ０．００９ｇ／ｇ·ｄ； 而其他混合 比条件下， ＶＳ 降解速率均约为 ０．０１１ｇ／ｇ·ｄ， 无明显 差异。
（收稿日期： ２００５－ １０－ ２０）
（ 上接第 ２５ 页） 参考资料： ［１］Ｒｏｎａｌｄ Ｔ． Ｎｏｙｅｓ Ｇｒａｉｎ ｓａｍｐｌｉｎｇ ａｔ ｇｒｅａｔ ｄｅｐｔｈｓ ［Ｊ］ Ｗｏｒｌｄ Ｇｒａｉｎ， Ｏｃｔｏｂｅｒ １， ２００２ ［２］Ｇｒａｉｎ Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ