辅料比对厨余垃圾好氧堆肥理化特性变化影响研究.pdf

第 卷第 期 年 月环境科学与管理 收收稿稿日日期期:基基金金项项目目:年年度度辽辽宁宁省省教教育育厅厅项项目目()作作者者简简介介:兴兴虹虹()女女 大大学学本本科科 副副教教授授 主主要要从从事事污污染染控控制制防防治治研研究究工工作作 文文章章编编号号:()辅辅料料比比对对厨厨余余垃垃圾圾好好氧氧堆堆肥肥理理化化特特性性变变化化影影响响研研究究兴兴虹虹 吴吴丽丽红红 许许艳艳广广 付付玉玉 刘刘艳艳丹丹(.辽辽宁宁科科技技学学院院 辽辽宁宁 本本溪溪 .辽辽宁宁营营口口良良诚诚环环保保技技术术咨咨询询有有限限公公司司 辽辽宁宁 本本溪溪 )摘摘 要要:利利用用小小型型堆堆肥肥装装置置对对厨厨余余垃垃圾圾进进行行好好氧氧堆堆肥肥 考考察察辅辅料料比比(/)为为 、堆堆体体在在堆堆肥肥过过程程中中理理化化特特性性变变化化 结结果果表表明明 辅辅料料比比低低的的堆堆体体局局部部易易发发生生厌厌氧氧反反应应 添添加加辅辅料料太太多多的的堆堆体体总总氮氮散散失失多多 堆堆肥肥产产品品养养分分低低 辅辅料料比比为为 为为最最适适宜宜值值 辅辅料料比比 的的堆堆体体高高温温段段()持持续续时时间间为为 天天 升升温温最最高高 达达到到 堆堆肥肥产产品品含含水水率率 总总有有机机质质含含量量为为 .总总氮氮、总总磷磷含含量量最最高高 分分别别为为 .、.堆堆肥肥过过程程中中无无腐腐臭臭味味 堆堆肥肥产产品品疏疏松松 厨厨余余垃垃圾圾好好氧氧堆堆肥肥操操作作简简单单 可可在在小小区区、庭庭院院内内完完成成厨厨余余垃垃圾圾的的堆堆肥肥和和再再利利用用 关关键键词词:厨厨余余垃垃圾圾 好好氧氧堆堆肥肥 辅辅料料比比 理理化化特特性性中中图图分分类类号号:文文献献标标志志码码:(.):.(/).().:前前言言厨厨余余垃垃圾圾是是指指居居民民家家庭庭、餐餐饮饮行行业业及及单单位位供供餐餐等等活活动动中中产产生生的的剩剩菜菜剩剩饭饭、果果皮皮菜菜叶叶、蛋蛋壳壳、茶茶渣渣等等固固体体废废弃弃物物 主主要要产产生生于于家家庭庭、餐餐饮饮行行业业、食食品品批批发发市市场场、单单位位食食堂堂 据据住住建建部部统统计计 年年 中中国国生生活活垃垃圾圾年年清清运运量量为为 .亿亿吨吨 厨厨余余垃垃圾圾占占 厨厨余余垃垃圾圾含含水水率率高高 热热值值低低 主主要要成成分分有有淀淀粉粉、纤纤维维素素、蛋蛋白白质质和和脂脂类类 含含有有氮氮、钾钾、钙钙、磷磷以以及及各各种种微微量量元元素素 具具有有较较高高的的利利用用价价值值 目目前前 中中国国家家庭庭厨厨余余垃垃圾圾仍仍以以混混合合收收集集为为主主 与与其其他他生生活活垃垃圾圾一一起起进进入入垃垃圾圾填填埋埋场场 这这种种处处置置方方式式既既产产生生二二次次污污第 卷第 期 年 月兴虹等辅料比对厨余垃圾好氧堆肥理化特性变化影响研究 染染 还还占占用用土土地地资资源源 肥肥料料化化处处理理是是厨厨余余垃垃圾圾资资源源化化途途径径之之一一 厨厨余余垃垃圾圾厌厌氧氧堆堆肥肥装装置置复复杂杂 存存在在堆堆肥肥时时间间长长、甲甲烷烷菌菌易易受受到到抑抑制制 产产生生大大量量难难以以处处理理的的沼沼液液、沼沼渣渣 厨厨余余垃垃圾圾好好氧氧堆堆肥肥是是在在强强制制通通风风条条件件下下利利用用微微生生物物降降解解作作用用 使使垃垃圾圾中中可可降降解解有有机机物物变变为为稳稳定定腐腐殖殖质质的的过过程程 工工艺艺简简单单 正正在在向向小小型型化化、移移动动化化、家家庭庭化化的的方方向向发发展展 利利用用小小型型堆堆肥肥装装置置 研研究究辅辅料料添添加加量量对对厨厨余余垃垃圾圾好好氧氧堆堆肥肥理理化化特特性性变变化化和和有有效效成成分分变变化化的的影影响响 为为厨厨余余垃垃圾圾资资源源化化、家家庭庭化化再再利利用用提提供供技技术术支支持持 实实验验材材料料与与方方法法.堆堆肥肥装装置置及及堆堆肥肥用用材材料料堆堆肥肥用用塑塑料料桶桶的的直直径径 总总高高 距距圆圆筒筒底底部部 处处安安装装水水平平塑塑料料隔隔板板 隔隔板板上上均均匀匀分分布布 的的通通风风孔孔 穿穿孔孔率率为为 桶桶底底距距底底部部 处处的的桶桶壁壁有有 个个圆圆孔孔()均均匀匀分分布布 供供自自然然通通风风用用 下下部部距距桶桶底底 处处有有强强制制通通风风管管(材材质质 )桶桶外外壁壁用用 厚厚的的珍珍珠珠棉棉保保温温 隔隔板板上上部部是是堆堆肥肥区区 下下部部为为通通风风区区和和渗渗滤滤液液收收集集区区 堆堆肥肥主主料料取取自自学学校校食食堂堂厨厨余余垃垃圾圾(土土豆豆皮皮、白白菜菜帮帮、辣辣椒椒芯芯、甘甘蓝蓝叶叶、甘甘兰兰根根等等)含含水水率率为为 堆堆肥肥辅辅料料为为校校园园内内绿绿化化带带地地表表枯枯叶叶 堆堆肥肥用用微微生生物物菌菌剂剂采采用用 菌菌(山山东东蓝蓝宝宝石石生生物物技技术术有有限限公公司司).实实验验用用试试剂剂及及仪仪器器实实验验用用主主要要试试剂剂:重重铬铬酸酸钾钾溶溶液液()、硫硫酸酸亚亚铁铁()、钼钼酸酸铵铵()、偏偏钒钒酸酸铵铵()、对对硝硝基基酚酚()以以上上均均为为分分析析纯纯 实实验验用用仪仪器器:型型磁磁力力驱驱动动循循环环泵泵(上上海海重重磁磁仪仪器器厂厂新新泾泾分分厂厂)、定定氮氮仪仪和和消消化化炉炉(上上海海昕昕瑞瑞仪仪器器仪仪表表有有限限公公司司)、数数字字酸酸度度计计(上上海海仪仪电电科科学学仪仪器器股股份份有有限限公公司司)、玻玻璃璃水水银银温温度度计计 .实实验验方方法法厨厨余余垃垃圾圾预预处处理理:捡捡出出厨厨余余垃垃圾圾中中混混杂杂的的塑塑料料绳绳、包包装装袋袋、土土块块等等 将将厨厨余余垃垃圾圾在在室室外外通通风风处处摊摊开开晾晾晒晒 使使其其含含水水率率在在 (用用手手抓抓握握成成团团但但不不滴滴水水)再再切切碎碎至至 左左右右 厨厨余余垃垃圾圾堆堆肥肥操操作作方方法法:取取预预处处理理后后的的厨厨余余垃垃圾圾 份份 每每份份重重 .放放入入堆堆肥肥装装置置中中 再再按按辅辅料料与与厨厨余余垃垃圾圾之之比比(/)、各各加加入入、辅辅料料 搅搅拌拌均均匀匀 测测得得各各堆堆体体指指标标如如表表 所所示示 再再往往各各堆堆体体中中加加入入 菌菌剂剂 混混合合均均匀匀 早早晚晚各各强强制制通通风风一一次次 通通风风时时长长 通通风风量量为为 /每每天天记记录录温温度度 当当温温度度达达到到 时时进进行行第第一一次次翻翻堆堆 之之后后每每天天反反堆堆一一次次 在在堆堆肥肥的的第第 、天天进进行行取取样样 每每次次取取样样 左左右右 将将样样品品于于阴阴凉凉通通风风处处风风干干 捣捣碎碎()测测 、含含水水率率、总总有有机机质质、总总氮氮、总总磷磷 表表 不不同同辅辅料料比比堆堆体体初初始始指指标标堆堆体体编编号号辅辅料料比比(/)颜颜色色嗅嗅味味含含水水率率/总总氮氮含含量量/总总磷磷含含量量/总总有有机机质质含含量量/深深棕棕色色土土豆豆皮皮味味 .棕棕色色土土豆豆皮皮味味 .棕棕色色枯枯叶叶味味 .浅浅棕棕色色枯枯叶叶味味 .分分析析方方法法堆堆肥肥过过程程的的各各指指标标测测定定按按 中中华华人人民民共共和和国国农农业业行行业业标标准准 有有机机肥肥料料()规规定定方方法法 含含水水率率采采用用减减重重法法测测定定 总总有有机机质质采采用用重重铬铬酸酸钾钾容容量量法法 总总氮氮采采用用硫硫酸酸 过过氧氧化化氢氢消消解解凯凯氏氏法法测测定定 总总磷磷采采用用硫硫酸酸 过过氧氧化化氢氢消消解解钒钒钼钼酸酸铵铵法法测测定定 第 卷第 期 年 月兴虹等辅料比对厨余垃圾好氧堆肥理化特性变化影响研究 实实验验结结果果与与讨讨论论.温温度度变变化化好好氧氧堆堆肥肥一一般般经经过过升升温温、高高温温(高高于于 )、降降温温三三个个阶阶段段 好好氧氧堆堆肥肥过过程程中中可可生生物物降降解解有有机机物物被被好好氧氧微微生生物物降降解解生生成成 、水水和和能能量量 引引起起堆堆体体温温度度变变化化 四四个个堆堆体体温温度度变变化化见见图图 图 不同辅料比堆体好氧堆肥过程中温度变化 堆堆肥肥开开始始后后 微微生生物物与与可可降降解解有有机机物物发发生生生生化化反反应应 产产生生热热量量 堆堆体体温温度度升升高高 高高温温持持续续 天天后后快快速速下下降降进进入入降降温温阶阶段段 在在降降温温段段又又有有温温度度小小幅幅度度上上升升 这这是是因因为为温温度度下下降降后后 嗜嗜热热菌菌活活性性降降低低 高高温温段段受受到到抑抑制制的的嗜嗜温温菌菌在在合合适适的的环环境境下下大大量量繁繁殖殖 有有机机物物被被降降解解产产生生热热量量使使堆堆体体温温度度又又回回升升 天天以以后后 随随着着厨厨余余垃垃圾圾中中可可降降解解有有机机物物完完成成矿矿质质化化 难难降降解解有有机机物物被被转转化化为为腐腐殖殖质质 生生化化反反应应减减弱弱 堆堆体体温温度度降降至至略略高高于于室室温温状状态态 在在堆堆肥肥过过程程中中 堆堆体体升升温温速速度度最最快快 堆堆肥肥第第三三天天升升至至 并并且且温温度度连连续续 天天保保持持在在 以以上上 和和 温温度度达达到到 以以上上天天数数不不足足 天天 最最高高温温度度低低于于 温温度度未未能能够够达达到到 、辅辅料料少少 堆堆体体内内部部孔孔隙隙小小 不不利利于于通通风风供供氧氧和和反反应应产产物物的的扩扩散散 生生化化反反应应受受抑抑制制产产能能少少 堆堆体体温温度度低低 辅辅料料添添加加量量多多 堆堆体体孔孔隙隙率率大大 热热量量散散失失快快 也也会会使使堆堆体体温温度度低低 堆堆体体升升温温迅迅速速 高高于于 持持续续时时间间长长 考考虑虑高高温温可可以以灭灭杀杀虫虫卵卵、致致病病菌菌 减减少少农农作作物物病病虫虫害害 辅辅料料比比 是是优优选选比比例例 .、含含水水率率变变化化图 堆肥过程中、含水率变化 好好氧氧堆堆肥肥是是生生化化反反应应 有有机机氮氮被被微微生生物物降降解解生生成成氨氨氮氮和和水水 堆堆体体的的 和和含含水水率率也也会会发发生生变变化化 各各堆堆体体 、含含水水率率变变化化见见图图 从从图图()可可以以看看出出 四四个个堆堆体体 值值在在堆堆肥肥开开始始阶阶段段大大幅幅上上升升 后后又又下下降降 这这是是因因为为微微生生物物在在好好氧氧堆堆肥肥开开始始时时处处于于比比较较活活跃跃的的状状态态 大大量量的的有有机机物物被被分分第 卷第 期 年 月兴虹等辅料比对厨余垃圾好氧堆肥理化特性变化影响研究 解解 由由于于氨氨化化作作用用产产生生了了氨氨氮氮堆堆积积在在料料堆堆内内部部 值值逐逐渐渐上上升升 和和 堆堆体体 值值上上升升最最快快 是是因因 、料料堆堆孔孔隙隙率率低低 含含水水率率高高 产产生生的的氨氨氮氮不不易易散散失失到到空空气气中中 留留存存在在堆堆体体内内的的氨氨氮氮量量多多 在在堆堆肥肥第第 天天 突突然然下下降降 是是因因堆堆体体局局部部供供氧氧不不足足 发发生生厌厌氧氧反反应应 有有挥挥发发性性脂脂肪肪酸酸()生生成成并并累累积积 随随着着 散散逸逸 又又回回升升 在在堆堆肥肥末末期期 生生化化反反应应基基本本停停滞滞 氨氨氮氮产产生生量量逐逐渐渐减减少少 四四个个堆堆体体 值值较较平平稳稳 从从图图 ()可可以以看看出出 在在堆堆肥肥的的 天天 、辅辅料料少少 孔孔隙隙率率低低 有有机机物物被被降降解解有有水水生生成成 水水分分挥挥发发量量少少于于产产生生量量 含含水水率率持持续续升升高高 后后因因生生化化反反应应减减弱弱 水水生生成成量量小小于于挥挥发发量量 含含水水率率降降低低 在在 天天 水水生生成成量量低低于于挥挥发发量量 含含水水率率降降低低 在在 天天 微微生生物物量量多多 生生化化反反应应速速度度加加快快 产产水水量量多多 含含水水率率又又升升高高 之之后后进进入入下下降降阶阶段段 辅辅料料多多 堆堆料料疏疏松松 水水挥挥发发量量始始终终大大于于生生成成量量 故故含含水水率率一一直直呈呈下下降降状状态态 、在在堆堆肥肥结结束束时时含含水水率率分分别别为为 、.、.与与堆堆肥肥初初始始时时相相比比分分别别下下降降了了 、.、.、随随着着辅辅料料比比的的增增加加 含含水水率率降降低低量量也也增增大大 说说明明添添加加辅辅料料有有利利于于降降低低堆堆肥肥产产品品的的含含水水率率 对对比比 有有机机肥肥料料()含含水水率率 的的要要求求 得得到到的的堆堆肥肥产产品品后后续续需需要要晾晾晒晒进进一一步步降降低低含含水水率率 .总总有有机机质质含含量量变变化化图 堆肥过程中有机质变化四四个个不不同同辅辅料料比比堆堆体体在在堆堆肥肥过过程程中中的的有有机机质质变变化化见见图图 实实验验结结果果表表明明 四四个个堆堆体体的的总总有有机机质质含含量量呈呈下下降降趋趋势势 、和和 堆堆体体在在升升温温阶阶段段和和高高温温段段 随随着着温温度度上上升升微微生生物物迅迅速速生生长长繁繁殖殖 生生化化反反应应加加快快 大大量量有有机机物物被被分分解解生生成成 散散发发到到空空气气中中 总总有有机机质质含含量量迅迅速速下下降降 随随着着易易降降解解有有机机物物的的减减少少 反反应应速速度度降降低低 有有机机质质含含量量呈呈现现平平缓缓下下降降趋趋势势 在在堆堆肥肥后后期期有有机机质质含含量量基基本本稳稳定定 堆堆体体在在堆堆肥肥前前期期反反应应速速度度慢慢 有有机机质质下下降降速速率率最最慢慢 堆堆体体生生化化反反应应剧剧烈烈 升升温温快快 有有机机物物降降解解量量最最多多 、堆堆体体在在堆堆肥肥结结束束后后 有有机机质质含含量量分分别别为为 、.、.均均满满足足 有有机机肥肥料料()规规定定的的有有机机质质含含量量 要要求求 .氮氮、磷磷含含量量变变化化氮氮、磷磷是是植植物物营营养养元元素素 是是有有机机肥肥料料的的重重要要指指标标之之一一 不不同同辅辅料料比比的的堆堆体体在在堆堆肥肥过过程程中中的的氮氮、磷磷含含量量变变化化见见图图 、图图 图 总氮含量变化图 总磷含量变化第 卷第 期 年 月兴虹等辅料比对厨余垃圾好氧堆肥理化特性变化影响研究 在在堆堆肥肥过过程程中中 固固态态碳碳生生成成气气态态碳碳散散失失到到空空气气中中 这这一一浓浓缩缩效效应应提提高高了了堆堆体体中中的的氮氮、磷磷含含量量 在在升升温温段段总总氮氮含含量量 )可可持持续续 天天 堆堆肥肥过过程程中中没没有有臭臭味味产产生生 堆堆肥肥产产品品含含水水率率 .呈呈腐腐殖殖土土味味 总总磷磷、总总氮氮含含量量最最高高 分分别别为为 .、.小小型型堆堆肥肥装装置置易易于于制制作作 材材料料低低廉廉 堆堆肥肥操操作作简简单单 没没有有异异味味产产生生 在在居居民民小小区区或或农农村村庭庭院院内内就就可可以以完完成成厨厨余余垃垃圾圾堆堆肥肥处处理理 产产品品可可就就近近用用于于小小区区绿绿化化、家家庭庭花花草草和和蔬蔬菜菜养养殖殖等等 节节省省运运输输成成本本 参参考考文文献献:黄黄帮帮群群.厨厨余余垃垃圾圾处处理理方方法法和和建建议议 .中中国国环环保保产产业业 ():.任任美美泽泽 周周业业凯凯 阳阳灿灿 等等.外外置置式式 /工工艺艺处处理理垃垃圾圾发发电电厂厂渗渗滤滤液液 .中中国国给给水水排排水水 ():.李李强强 于于宏宏军军 艾艾爽爽 等等.厨厨余余垃垃圾圾堆堆肥肥在在普普通通白白菜菜基基质质栽栽培培中中的的应应用用 .中中国国蔬蔬菜菜 ():.王王璐璐瑶瑶 张张璐璐璐璐.中中国国厨厨余余垃垃圾圾厌厌氧氧发发酵酵的的改改良良及及资资源源化化应应用用进进展展 .农农业业与与技技术术 ():靳靳晨晨曦曦 孙孙士士强强 盛盛维维杰杰 等等.中中国国厨厨余余垃垃圾圾处处理理技技术术及及资资源源化化方方案案选选择择 .中中国国环环境境科科学学 ():.盛盛维维杰杰 靳靳晨晨曦曦 李李光光明明 等等.厨厨余余垃垃圾圾好好氧氧堆堆肥肥技技术术研研究究进进展展 .上上海海节节能能 ():.路路一一鸣鸣 李李军军 代代雨雨 等等.翻翻堆堆对对好好氧氧堆堆肥肥腐腐殖殖质质电电子子转转移移能能力力的的影影响响 .中中国国环环境境科科学学 ():.张张彤彤 张张立立秋秋 封封莉莉 等等.含含固固率率和和有有机机负负荷荷对对厨厨余余垃垃圾圾厌厌氧氧消消化化性性能能及及沼沼渣渣特特性性的的影影响响 .中中国国环环境境科科学学 ():.吴吴伟伟霞霞 席席北北斗斗 黄黄彩彩红红 等等.有有机机固固废废堆堆肥肥中中产产臭臭及及除除臭臭技技术术的的微微生生物物作作用用机机制制研研究究进进展展 .环环境境科科学学研研究究 ():.毕毕峰峰.社社区区易易腐腐垃垃圾圾就就地地成成肥肥设设备备中中试试及及其其臭臭气气排排放放特特征征研研究究 .杭杭州州:浙浙江江大大学学