餐厨垃圾好氧堆肥化处理实验

实验20餐厨垃圾好氧堆肥化处理实验

一、实验目的

堆肥化是有机废弃物无害化处理与资源化利用的重要方法之一。通过本实

验，使得学生了解影响堆肥化的因素。知道如何准备堆肥材料、如何进行堆肥过

程控制和获取相关实验数据，以及如何判断堆肥的稳定化。

二、实验原理

堆肥化是指利用自然界中广泛存在的微生物，通过人为的调节和控制，促进

可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥化的产物称为

堆肥，但有时也把堆肥化简单地称作堆肥。

通过堆肥化处理，我们可以将有机物转变成有机肥料或土壤调节剂，实现废

弃物的资源化转化，且这些堆肥的最终产物已经稳定化，对环境不会造成危害。

因此，堆肥化是有机废弃物稳定化、资源化和无害化处理的有效方法之一。

三、实验材料、仪器与要求

1．实验材料

所用堆肥材料取自本校学生食堂的厨房垃圾，包括各种蔬菜、水果的根、茎、

叶、皮、核等，以及少量剩饭、剩菜。此外，还需一些锯末，用于调节含水率和

C／N比。

2．堆肥反应器

直径200 mm，高500 mm，有效工作体积15．7 I，，由一台200 w气泵供气，

带温度和氧传感器，可自动测量堆肥温度、进气和排气中(五浓度，并与数据检测记

录仪和计算机相连，实现温度和Q浓度数据的自动记录分析。

3．测定内容

(1)初始和堆肥结束时，堆肥材料的含水率(MC)、总固体(TS)、挥发性固

体(VS)、碳氮比(C／N)；

(2)堆肥过程中，堆肥材料的温度、进气和排气中0。浓度。

4．分析和记录仪器

烘箱、马弗炉、天平、T()C和TN测定仪、数据检测记录仪、计算机、便携式

O：／C()。测定仪。

5．分组安排

4人1组，每班8组。

6．实验时间

由于本实验需要延续较长的时间，并且在整个过程中都需要进行数据采集

和分析，故把整个实验分成两个部分。第一个实验是垃圾的准备和装料；第二个

实验是过程中和结束时的数据采集、检测和结果分析。

四、实验步骤

1．准备材料

从本校学生食堂收集厨房垃圾，切碎成1～2 cm后，先测定其含水率(MC)、

总固体(TS)、挥发性固体(VS)、碳氮比(C／N)；之后，根据测定结果进行材料的

调理，主要调节材料的MC和C／N，通过填加锯末调节含水率(MC)至60％，C／

N比在20～30之间。影响堆肥化过程的因素很多，这些因素主要包括通风供氧量、含水率、温度、有机质含量、颗粒度、碳氮比、碳磷比、pH值等。对厨房垃圾而言，本实验只对MC和C／N进行调节。

2．装料和通气

把经过调理准备好的堆肥材料装入反应器中，盖好上盖，开始启动气泵通

气。通过气体流量计控制通风量在o．2 m3／(min·m{物料)左右，或控制排气

中O。浓度在14％～17％之问。

3．温度和02采集记录

由温度和氧传感器测量堆肥温度、进气和排气中()：浓度，由数据检测记录

仪记录数据，设定l h测定1次。

4．翻堆

观察堆肥温度的变化，当堆肥温度由环境温度上升到最高温度(60～

70℃)，之后下降到接近环境温度不再变化时，终止通气，把堆肥材料取出，进

行第一次翻堆，把材料充分翻动、混合后再放回反应器中，盖好上盖，重新肩动

气泵通气。

5．稳定化判定

当堆肥温度再次上升到一定温度，之后又下降到接近环境温度时，并且

进气和排气中()：浓度基本相同时，表明堆肥的好氧生物降解活动已基本结

束。此时，用便携式O：／C()。测定仪测定堆肥物料的相对耗氧速率(相对耗

氧速率是指单位时间内氧在气体中体积浓度的减少值，单位：△O。％／min)，

若相对耗氧速率基本稳定在o．02△()：％／min左右时，说明堆肥已达稳

定化。

6．指标测定

从反应器中取出堆肥物料，测定含水率、总固体、挥发性固体、碳氮

比等。

7．结果分析

堆肥化的主要目的是使有机废弃物达到稳定化，不再对环境有污染危害，同

时生产有价值的产品。因此，在堆肥结束后，需要对堆肥是否已达稳定化以及卫

生安全性进行判定。堆肥稳定化常用堆肥“腐熟度”来判定。堆肥腐熟度的判定

标准有多种，常见的有感观标准、挥发性固体、碳氮比、温度、化学需氧量、耗氧速率等。研究表明，这些评定指标具有一致性，即当某一指标达到稳定值时，其他

指标均达自身的稳定值，因此，只需根据具体情况选择若干指标测定即可，而不

需对所有指标进行测定。本实验依据感观标准和相对耗氧速率进行判定，而用

总固体、挥发性固体、碳氮比作为参考指标(见表4一1)，考查在堆肥达到稳定

时，TS、VS和C／N的变化情况。

堆肥的安全性主要考虑其无害化卫生要求。在此方面，我国对堆肥温度、蛔

虫卵死亡率和粪大肠菌数有规定要求。但一般情况下，通过监测堆肥过程中堆肥温度的变化，保证堆肥过程中大于55℃的堆温持续5 d以上，就可灭杀大部分有害病原菌，基本满足安全卫生要求。因此，本实验通过监测堆温进行卫生安全性判定。