模擬固廢生物降解物質(zhì)變化特性規(guī)律研究.pdf

1、為處理受控生態(tài)生命保障系統(tǒng)（CELSS）中固體有機(jī)廢物，提高密閉系統(tǒng)的閉合度，本課題對(duì)模擬固廢生物降解過程中物質(zhì)特性變化規(guī)律進(jìn)行了研究。通過分析CELSS中固體廢物的組成特點(diǎn)，制作模擬固體廢物，并采用好氧堆肥技術(shù)對(duì)模擬固體廢物進(jìn)行降解，研究堆肥過程中物質(zhì)的變化規(guī)律，從而使各元素在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，并為科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供可靠的理論依據(jù)。
　　首先，利用改裝后的堆肥桶對(duì)模擬固體廢物進(jìn)行好氧堆肥，設(shè)置初始含水率在0.55-0.60之間，通過

2、調(diào)節(jié)不同的工藝參數(shù)（通氣量、微生物菌劑、C/N），研究其對(duì)堆肥過程物質(zhì)特性的影響：
　　實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，設(shè)置三組平行實(shí)驗(yàn)的通氣量分別為0；50L/min，10min/次；50L/min，20min/次。研究表明，通風(fēng)能使堆肥快速進(jìn)入高溫階段，并使高溫期延長(zhǎng)，減少了升溫階段有機(jī)酸的生成，并促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的降解及堆肥產(chǎn)品的腐熟；通風(fēng)量為20 min/次的處理，通風(fēng)量過大不利于高溫期的維持，通風(fēng)量為10min/次的處理，堆肥效果最佳，

3、種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)116.59％。
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)置通氣量為50L/min，10min/次，分別添加VT-1000發(fā)酵菌、有機(jī)肥發(fā)酵菌、生態(tài)廁所發(fā)酵菌，并以不添加菌劑的處理作為對(duì)照。研究表明，添加外源微生物菌劑能使高溫期延長(zhǎng)，提高堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量并縮短堆肥產(chǎn)物達(dá)腐熟的時(shí)間。三種菌劑相比較，VT發(fā)酵菌劑能有效促進(jìn)模擬有機(jī)廢物的降解及腐殖質(zhì)的形成，種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)116.32%。生態(tài)廁所發(fā)酵菌劑能有效減少堆肥過程中氮素的損失，保氮效果明顯，從而提

4、高了堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量，種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)116.06%。
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)置通氣量為50L/min，10min/次，分別設(shè)置初始物料的C/N為15、17、19、21。研究表明，物料初始的C/N為15的處理有機(jī)質(zhì)去除率更高，且實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)二次高溫現(xiàn)象，更有利于底部物料的降解并促進(jìn)堆肥產(chǎn)物的無害化。設(shè)置初始C/N為17的處理更有利于氮素的保持，總氮含量的增量達(dá)65.31%，堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量更佳，種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)186.69%。
　　針對(duì)上述的研究結(jié)

5、果，利用半自動(dòng)式固體廢物微生物好氧堆肥反應(yīng)器為發(fā)酵裝置，研究恒中溫條件下堆肥反應(yīng)器對(duì)模擬廢物堆肥過程中理化特性、物質(zhì)轉(zhuǎn)化特性、氣體釋放規(guī)律及微生物群落演替特性的影響。實(shí)驗(yàn)將模擬糞便與小麥秸稈以1:3的比例混合，并添加干重質(zhì)量0.1%的VT-1000發(fā)酵菌劑，設(shè)置初始物料的含水率為0.55-0.60，通氣量為1m3/min，并在恒溫35oC±2oC下進(jìn)行堆肥。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　相較于傳統(tǒng)堆肥方式，利用堆肥反應(yīng)器能促進(jìn)物料實(shí)現(xiàn)均一化

6、、減量化，縮短堆肥腐熟時(shí)間，僅需12天即可達(dá)腐熟，18天堆肥產(chǎn)物質(zhì)量最佳；利用堆肥反應(yīng)器進(jìn)行發(fā)酵，物料易形成厭氧區(qū)域，導(dǎo)致甲烷釋放量較高；碳素降解快的同時(shí)伴隨著甲烷的釋放量增加；堆肥過程中NH3的釋放量在中后期分別出現(xiàn)兩個(gè)峰值，由于堆肥腐熟期仍保持較大的通風(fēng)量，促進(jìn)了NH3的釋放。
　　堆肥過程中細(xì)菌的多樣性隨堆肥的進(jìn)行而不斷增加，由初始的降解糖類、多元醇物質(zhì)的明串珠菌科、腸桿菌科類中低溫細(xì)菌，演變?yōu)槎逊式Y(jié)束時(shí)以鞘脂桿菌科、乳酸細(xì)