1、本科毕业设计环境工程厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究RESEARCHONPHYSICALANDCHEMICALPROPERTIESOFKITCHENWASTEDURINGTHEAEROBICCOMPOSTING厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究I厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究摘要为探究厨余垃圾好氧堆肥过程中各理化性质变化规律，优化堆肥工艺，实验利用自行设计的堆肥装置进行小规模堆肥化研究。实验利用太阳能电能联合供能进行好氧堆肥，对堆体温度、含水率、电导率、PH值、TOC、TN、C/N、TP、生物可降解度进行了3批样品的测定。实验结果表明，该实验装置可使堆体温度维持在4060左右，含水
2、率从8400下降至6150，电导率从488上升至613，PH值从570上升至728，TOC从5185下降至4325，TN从198上升至393，TP从026上升至046，生物降解度从4825下降至2002。总体来说好氧堆肥对厨余垃圾减量化、无害化、资源化具有显著效果。关键词厨余垃圾；好氧堆肥；供能；理化性质RESEARCHONPHYSICALANDCHEMICALPROPERTIESOFKITCHENWASTEDURINGTHEAEROBICCOMPOSTINGABSTRACTINORDERTOEXPLORETHEPHYSICALANDCHEMICALPROPERTIESOFKITCHENWAS
3、TEDURINGTHEAEROBICCOMPOSTINGPROCESSFOROPTIMIZETHECOMPOSTINGPROCESS,THEEXPERIMENTUSEDSELFDESIGNEDCOMPOSTINGDEVICEFORASTUDYTHEEXPERIMENTMAKESUSEOFSOLARHEATINGANDELECTRICITYTOHEATTHEKITCHENWASTEANDWEUSETOTHREEBATCHSAMPLETODETECTSOMEDATAWHICHINCLUDETEMPERATURE,MOISTURECONTENT,CONDUCTIVITY,PH,TOC,TN,TP,B
4、DMCONTENTTHERESULTSHOWSTHATTHEEXPERIMENTALDEVICECANMAINTAINTHEPILETEMPERATUREAT40TO60,MOISTURECONTENTDECREASESFROM8400TO6150,CONDUCTIVITYRISESFROM488TO613,PHRISESFROM570TO728,TOCDROPSFROM5185TO4325,TNRISESFROM198TO393,TPRISESFROM026TO046,BDMDROPSFROM4825TO2002THEREFORE,THEWALLTUBEENERGYSUPPLYREACTOR
5、HASASIGNIFICANTEFFECTONKITCHENWASTEREDUCTION,RECYCLEANDREUSEKEYWORDSKITCHENWASTEAEROBICCOMPOSTINGENERGYSUPPLYPHYSICALANDCHEMICALPROPERTIES厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究I目录1引言111定义112特性1121危害性1122资源性113厨余垃圾的主要处理方式2131直接排放2132填埋处理2133高温好氧堆肥处理22好氧堆肥321好氧堆肥技术3211高温好氧基本原理3212高温好氧堆肥工艺3213高温好氧特点322影响好氧堆肥化的因素3221温度4222
6、含水率4223C/N4224供气量4225PH53材料与方法631实验装置632实验材料933各理化参数的测定方法9331温度9332含水率9333电导率10334PH11335TOC11336TN12337TP13338BDM144结果与讨论1541温度的变化1542含水率的变化1643电导率的变化1844PH的变化1945TOC的变化2046TN的变化2147C/N的变化2248TP的变化23厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究II49BDM的变化245结论与建议2551小结2552建议266展望27参考文献28致谢错误未定义书签。11引言目前世界各国绝大部分城市垃圾中约40为厨余垃圾。根
7、据估计，2000年我国厨余垃圾产生量为4500万吨，深圳市厨余垃圾产生量也达到1680吨天，同时，我国的垃圾产生量以每年约10的速度递增1，年新增厨余垃圾产生量达500万吨。厨余垃圾成份复杂油、水、固相物混合菜蔬、果皮、果核、米面，鱼、肉、骨以及废餐具、纸巾等大杂烩。对其处理既要治理污染，又要利用其有效成分2。厨余垃圾容易变质、腐烂,滋生病菌，造成疾病的传播；散发的恶臭气体污染大气；易产生渗滤液而污染地表水和地下水,对厨余垃圾填埋会产生大量的渗沥液和温室气体，焚烧热值低需添加大量辅料3，所以堆肥成为厨余垃圾处理的有效方法。其中高温堆肥可以最大限度地杀灭病原菌，同时对有机质的降解速度较快，所以目
8、前大多采用高温好氧堆肥4。本课题研究好氧堆肥理化性质的变化规律，通过探讨不同参数对其的影响效果，在传统好氧堆肥技术的基础上，借助螺旋搅拌方式进行翻堆,借助太阳能供能提供高温堆肥过程所需能量，研究此种方式对好氧堆肥的影响。对于厨余垃圾处理的进一步无害化，减量化以及资源化具有十分积极的意义。11定义厨余垃圾主要是指食物残余和食品加工废料，主要为餐厨垃圾中的固体残留物5,其主要成分为菜叶、果皮，碳水化合物量高6。12特性121危害性厨余垃圾极易变质、腐烂、发酵、滋生蚊蝇，产生大量毒素及散发恶臭气体、污染水体和大气。其可分为四方面危害7危害食用人群健康；污染环境；传播疾病；影响城市市容和环境卫生。12
9、2资源性厨余垃圾与其他垃圾相比有含水率高、有机物含量高、盐分及油脂含量高，营养元素丰富等特点，具有很大的回收利用价值8。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究213厨余垃圾的主要处理方式131直接排放现在很多国家还是将厨余垃圾直接弃置，由城市环卫部门处置，这种方法无疑存在着大量的浪费与污染。另外有些国家采取将厨余垃圾粉碎后由下水道排入市政下水管网的方法，但这种做法容易产生污水和臭气，直接污染环境，增加了病菌、蚊蝇的滋生和疾病的传播，同时增加了垃圾填埋场和城市污水处理厂的压力，增加了相关系统的投资及处理费用，并会伴有二次污染的产生。132填埋处理垃圾填埋场是现今垃圾处理的标准方法。但是大量的城市生
10、活垃圾和垃圾填埋场本身就存在着一些潜在的环境污染问题，这都使垃圾填埋不可能一直进行下去。垃圾填埋中一个重要的问题是渗滤液的污染，当渗滤液渗透到土壤下并进入地下水后将污染地下水体。另外填埋场中逸出的沼气，也会导致全球气候变暖。考虑到这些问题，在资源保护和回收法中对固体垃圾填埋方面垃圾进行了规定，填埋场设计要充分利用输送管道并拥有可靠的垃圾渗滤液回收系统和长期有效的监测终端。而这些新配置地建立实施会大大增加垃圾填埋场的建造和运营成本。这也是垃圾填埋不可能一直进行下去的原因之一。133高温好氧堆肥处理高温好氧堆肥是处理厨余垃圾的有效方法之一。厨余垃圾有机物含量高，营养元素全面，C/N不高，且富含微生
11、物可利用的良好营养物质，作为一种堆肥原料是非常合适的。该方法优点是处理方法简单、成品中能够保留较多氮。由好氧堆肥引申出一些类似的方法，如蚯蚓堆肥28是近年来发展起来的一项新技术，利用蚯蚓吞食大量厨余垃圾，并将其与土壤混合，通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用将有机物转化为自身或其他生物可以利用的营养物质。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究32好氧堆肥21好氧堆肥技术好氧堆肥化是在人工控制条件下，利用微生物的代谢作用，将有机固体废物分解、腐熟、转化成稳定的腐殖土的方法9。211高温好氧基本原理高温好氧处理的对象是含有大量细菌和真菌群的有机物，当温度、水分和氧含量适宜时，这些微生物就生长
12、繁殖并开始好氧分解，释放出大量生化反应热，使反应物温度升高。当分解速度慢慢下降时，释放的热量也会下降，但反应物仍可维持一段高温（5560），这样就可以杀死大部分病菌。212高温好氧堆肥工艺目前，国外采用的堆肥技术有定期翻堆条垛式、通风静态垛式、被动通风条垛式、反应器式和蠕虫堆肥系统，而我国则大多采取条堆式、仓式、槽式以及装置式发酵工艺，其主要工艺路线有间歇动态高温好氧工艺、静态高温好氧工艺及动态高温好氧工艺10。213高温好氧特点高温有利于生物降解，起到杀菌的作用，并使水分得以蒸发，好氧则可加快反应的进行，因此高温好氧工艺具有操作简单，处理效果好，无渗滤液，不会造成二次污染等优点，剩下的少量污
13、泥也是很好的有机肥料11。因此发展高温好氧堆肥具有积极意义。22影响好氧堆肥化的因素一些理化参数对好氧堆肥的效果有一定程度的影响。堆料的颗粒度、温度、通风量和含水率等因素12是对堆肥反应有直接影响的主要控制条件，往往通过调控这些因素可改变好氧堆肥中有机物的降解率。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究4221温度一般认为，堆肥内部的温度达到5565，且持续12周可达到良好的灭菌效果。我国的城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程CJJT5293规定，堆肥要在505513以上维持57D才能达到无害化要求。温度可以通过影响微生物的种群及数量的变化，进而影响物质的分解转化和堆肥的进程。222含水率同时物料
14、中必须维持一定的含水率当含水率低于20时，微生物的生命活动受到抑制14，堆肥过程升温缓慢，当含水率低于12，微生物的繁殖就会停止，但是，含水率过高也不利于好氧堆肥反应的顺利进行堆肥原料的含水率超过70时，水分取代空气占据堆料孔隙，限制了好氧微生物与氧气的接触，将出现厌氧状况，使好氧微生物活性降低，影响好氧堆肥效果，50的含水率15被认为是微生物活跃活动的最低要求实验证明，含水率控制在5070比较适宜。223C/N微生物分解时所需的各种元素中，碳和氮是最重要的。C是微生物细胞生成时所需的主要元素之一，同时微生物的能量来源，则是构成蛋白质、核酸、氨基酸、酶等细胞必需物质的重要元素。堆肥处理中通常用
15、C/N来反映这两种关键元素的含量。理想的堆肥原料C/N为301左右，当C/N小于301时，N将过剩，以氨气的形式释放到外部环境中，发出难闻的气味；而过高的C/N条件下，将导致N的不足，影响微生物的增长，使堆肥温度下降，有机物分解速度降低16。C/N为L025时，有机物的降解速度最大17。224供气量在好氧高温堆肥过程中，氧气是影响堆肥过程的关键因素之一19，与微生物生命活动、温度、臭气释放、堆肥质量等物理、生物、化学过程关系密切。因此通风的好坏直接影响到堆肥产品的好坏。在堆肥过程中，通风的作用主要有三个方面20（1）为堆体内的微生物提供氧气。（2）调节温度。（3）散除水分。以重庆市城市生活垃圾
16、为研究对象21，通过供气方式、通风量和通风频率对好氧堆肥温度、有机质降解的对比试验，确立了竖向通风水平供气、小风量高频率的通风模式，提出应根据不同的季节设定不同的高温好氧堆肥通风量。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究5225PHPH值是直接影响微生物生长繁殖的环境条件，适宜的PH值使得好氧堆肥过程中的微生物能最大限度的发挥其活性，对厨余垃圾进行生化降解。研究表明堆体內多数有益微生物都适于在中性或微偏碱性条件下进行活动，在PH50时底物的降解速率几乎为0，PH70比PH60时底物有更大的降解能力，PH90时底物的降解速率降低。可以看到，现今的研究者从影响堆肥效果的理化性质参数上出发，利用实验设
17、计研究，得出了各参数对堆肥效果的影响，为我们设计出理想的堆肥设施提供了依据。国外研究者利用多元线性回归22通过对堆肥最后成熟度的研究也确定了堆肥初期各参数指标的重要性。而通过填料的调理剂23可有效地调整堆料的含水率、有机质含量、C/N比和堆肥接种，促进堆肥过程的启动，提高堆肥质量。研究表明利用草坪碎屑作为堆肥的调理剂24，草屑发酵后可转化为易被微生物利用的外加碳源，有利于低有机质污泥的堆肥；将发酵青草按15的质量比加到低有机质污泥中，混合后在强制通风条件下进行好氧堆肥，能使污泥堆肥温度升至55，并维持3D以上，使污泥达到无害化和稳定化；对腐熟后的污泥进行植物栽培试验，证明了其可作为有机肥使用，
18、并具有良好的效果。又如腐熟秸秆25和低有机质含量污泥混合堆肥能有效调理堆料C/N比，满足微生物生长繁殖条件，使堆料快速升温，实现污泥的资源化、无害化和稳定化。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究63材料与方法31实验装置在本实验中，所采用的装置为卧式螺旋搅拌太阳能好氧堆肥器。图31好氧堆肥实验装置示意图FIG31THEEXPERIMENTDEVICESCHEMESOFCOMPOSTING如图31所示，该堆肥实验装置主要有个部分主体发酵仓；螺旋搅拌装置；水浴加热系统；通风供气系统；排液系统；进、出料口及采样口；保温层。装置各主要参数大小的确定（1）发酵仓。实验采用圆筒形发酵仓，发酵仓的尺寸设定要
19、结合选定的堆肥工艺来说。实验堆肥工艺是间歇式好氧动态堆肥，即采用连续进料和连续出料的方式，堆肥原料在发酵装置内完成中温和高温发酵过程后出料；此系统中的物料处于一种间歇式翻动的动态情况下。具体来说，物料每天从进料口进料一次，进料的同时开动螺旋搅拌装置，物料沿螺纹方向呈推流式向前流动，轴每转动一圈，物料向前推进一个螺距。物料组分经过搅拌后混合更均匀，在反应器内的停留时间相同，且实现分段发酵，最后从出料口间歇出料。为利于物料向前推进以及渗滤液的排除，整个仓体倾斜12放置。由下列公式计算BLDATM2231厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究7公式31中M每天进料的重量，KG；T堆肥的周期，D；堆肥容
20、积密度，一般取550750KG/M3；A堆肥化后物料体积减小率；B物料填充率，一般为6080；D发酵仓筒体的直径，MM；L发酵仓体的长度，MM。实验设定每天进料M30KG,堆肥周期T设定为10天；考虑到保证堆肥初期物料的孔隙度，A1，B70，700KG/M3；圆筒长度L和直径D的比值一般取7151，本实验中通过小试选定为10。综合以上可计算得D420MM，L4200MM。当发酵仓内装入物料以后，根据轴每天转动的圈数来控制堆肥周期。轴的转动由电机驱动。好氧堆肥实验装置主体参数及尺寸如下表31所示表31好氧堆肥装置主要参数及尺寸大小序号装置主要参数名称尺寸大小1发酵筒外径430MM5MM2发酵筒长
21、4200MM3螺旋中心轴80MM10MM4螺旋个数/螺距20个/205MM5气流腔半径/长度160MM/3700MM6水箱长/宽/高3700MM/430MM/350MM7排液管管径/个数30MM/2个8进料口口径/个数200MM/19取样口口径/个数100MM/810排料口孔径100MM100MM/1（2）螺旋搅拌装置。其包括螺旋中心轴，螺旋结构，具体尺寸设定参见表31，螺旋个数由堆肥周期10D，并结合螺旋半径与螺距的关系，确定为20个。螺旋搅拌结构一方面将堆肥物料翻堆，使物料不至于长期堆放而压实影响通风，而且使物料充分混匀；另一方面将物料向前推移，实现堆肥周期的控制。螺旋搅拌由电机驱动，通过
22、减速器控制速度。经减速后，螺旋结构约10MIN旋转一周。（3）水浴加热系统。装置设计为物料发酵仓外部水浴加热。如图31所示，水浴加热系统由发酵仓底部的加热水箱，太阳能热水器，电加热装置及连接管构成。加热水箱上的进水孔（图31右端）、出水孔（图31左端）分别与太阳能热水器的热水管、冷水管相连接；加热水箱左端还有一与厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究8自来水管相连的进水孔，以实现进水及补水；以及一排水孔以实现水箱内水的换水。加热系统中还设有辅助电加热结构，以备天气状况不好时启动加热，保证水箱内温度。系统原理利用太阳热水器吸收太阳光转化为热能将水加热，热水送入发酵仓底部的加热水箱内，再通过热传递方
23、式将发酵仓内物料加热。天气不好时，启动辅助电加热系统直接将水箱内水加热。通常仓式堆肥装置加热是内热式，即在装置内装有加热器，但内热式有一重大缺点，即在装置内装有加热器，加热器周边温度很高易杀死发酵微生物，另外，电加热器产生的电场、磁场于堆肥反应不利。外加热则能通过对最高温度的控制，避免出现内部加热所出现的温度过高杀死微生物的现象。（4）通风供气系统。实验通风方式属于周边布气。通风供气系统包括气流缓冲腔，发酵仓周边开设的通风孔和风机。见图31，气流缓冲腔在发酵仓外侧下方，气流腔包围的发酵仓下方开设通风孔，并在发酵仓内缠二层细滤网，以防止物料漏入缓冲层内，或堵塞小风孔。通风由外源空气压缩机从物料下
24、方的气流缓冲腔对物料进行正压鼓风送至缓冲层再缓慢经通风孔道进入堆肥物料中，其特点是风流在缓冲层得到控制并均匀扩散入堆肥中，不会带有强有力的冲击性或局部通风强、弱不均而影响微生物生长。结合堆体温度及堆体含氧量情况，并参考小试研究选定通风量和通风频率为每46H通风2030MIN。实验中风机的相关参数如下表表32风机的相关参数名称风机型号工作电压最大工作压力排气量电机功率空气压缩机FCW58/2型220V07MPA180L/MIN11KW（5）排液系统。气流缓冲腔兼具渗滤液收集的作用。堆肥化过程中产生的渗滤液通过仓体底部的小孔渗入到气流缓冲腔中，由于发酵装置倾斜放置，渗滤液汇集到发酵装置低端由排液口
25、排出，解决了滤液乱流的毛病，同时由于温度较高，渗滤液蒸发还可使通风中保持有一定湿度利于堆肥反应，提高整个装置效率。排出的渗滤液收集在渗滤液发酵池内。设计之初考虑设置渗滤液回喷装置，但是经过小试发现此类发酵筒水分的扩散现象不明显，物料含水率一直保持在比较有利的范围内，因而取消了回喷装置。（6）保温措施。实验在发酵仓和水箱外部设置了50MM的保温层，保温材料选用聚氨酯。由于堆肥反应装置体积较小，所装的堆肥物料较少，堆肥过程中时微生物代谢有机物所产生的热量有限，故在堆肥装置周围采取保温措施，如在装置外添加保温材料，以降低堆肥过程中向环境散热，从而保证堆体内的高温，促进堆肥化进行。厨余垃圾好氧堆肥理化
26、性质变化规律研究9（7）进料口、出料口、采样口。实验设定进料口、出料口各1个，8个采样口。32实验材料实验取3组样品，均取自宁波大学第一餐厅的厨余垃圾，垃圾以剩菜剩饭和蔬菜叶片为主，其中第三组以21的比例加入水葫芦以调节碳氮比，每次投料30KG。表33实验材料初始理化性质批次含水率T/PHTOCTNC/N电导率MS/CMBDMTP一86085335185196229424774825025二84085705185197826224894766027三60855714502223320166404125023由于第三批样品混入了水葫芦，所以理化性质与第一、二批有所不同，这也是加入水葫芦的目的。同
27、时由于水葫芦与厨余垃圾特性的差异以及有时混合不均的问题，实验也因此将第三批堆肥的周期延长一天，以达到更好的分解效果。33各理化参数的测定方法实验中共选取了9个理化参数进行测定，分别为温度、含水率、电导率、PH、总有机碳、全氮、碳氮比、总磷、生物可降解度。331温度主要仪器温度计0100操作步骤分别在每天的1430对垃圾堆体进行测温。分别读取两个测温孔中温度计的读数，并记录注意温度计的探头需深入垃圾堆体中，否则所测温度不准。连续测温两次然后取其平均值。332含水率主要仪器电热鼓风恒温干燥箱天平感量为01G干燥器干燥剂为变色硅胶实验步骤A将所需的样品分成三份装入培养皿，分别称重、记录。B将装试样的
28、培养皿置于干燥的搪瓷盘内，放于干燥箱，在1055的条件下烘48H，厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究10取放到干燥器中冷却05H后称重。C重复烘12H，冷却05H后再称重，直至恒重，使两次称量之差不超过试样量的4。结果的表示100GGG）干燥前质量（）干燥后质量（）干燥前质量（含水率求出3个式样的含水率平均数，得出样品的平均含水率。333电导率主要仪器电导率仪、温度计、恒温水浴锅主要试剂纯水、氯化钾标准溶液实验步骤（一）在烧杯内倒入足够的电导率校准溶液，使校准溶液浸入电极上的小孔。（二）将电极和温度计同时放入溶液内，电极触底确保排除电极套内的气泡，几分钟后温度达平衡。（三）记录测出的校准液的
29、温度。（四）按ON/OFF键打开电导率仪。（五）按COND/TEMP显示温度，调整温度旋钮，直到显示记录的校准液温度值。（六）再按COND/TEMP显示电导率的测量档，选择适当的测量范围。注意，如果仪器显示超出范围，需要选择下一个测量档。（七）用小螺丝刀调整仪器旁边的校准钮，直到显示校准溶液温度的电导值。例如25，1288MS/CM。随后所有测量都补偿在该温度下，如果想使温度补偿到20，将温度旋钮固定在20（如果水样温度在20），调整旋钮显示20时的电导率值，随后所有测量都补偿在20。（八）仪器校准完后即可开始测量，测量完毕关闭仪器，清洗电极。实验结果计算在任意水温下测定,必须记录水样温度,样
30、品测定结果按下式计算K25KT/1AT25式中K25水样在25时电导率S/CMKT水样在T时的电导率S/CMA各种离子电导率的平均温度系数,取值0022/1T测定时水样品温度厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究11334PH主要仪器酸度计PH计、玻璃电极、饱和甘汞电极或银氯化银电极、50ML烧杯主要试剂试验用水、KCL溶液、PH标准溶液实验步骤1按照仪器使用说明书准备、检查仪器的电极、标准缓冲溶液是否正常。玻璃电极使用前应放在蒸馏水中浸泡24H，甘汞电极内要有适量的氯化钾晶体存在，以保证氯化钾溶液的饱和。2测定前需先用PH6865标准溶液和PH918标准溶液或PH4008标准溶液校正仪器。3称
31、取生活垃圾试样5G于50ML烧杯中，加入氯化钾溶液25ML，用玻璃棒搅拌12MIN后放置30MIN，其间每5MIN搅拌05MIN，然后按PH计使用说明书的要求操作，1MIN后直接从仪器上读取PH值。335TOC主要仪器油浴锅、铁丝笼、硬质玻璃试管、锥形瓶50ML、滴定管、移液管10ML、5ML、分析天平等主要试剂重铬酸钾硫酸标准溶液、硫酸亚铁标准溶液、苯基代邻氨基苯甲酸、硫酸银、磷酸溶液等实验步骤称取001G（00005G）风干的样品，于试管中，加01G硫酸银，1000ML重铬酸钾硫酸标准溶液。在加入13ML上述溶液时，应将样品摇散，勿使结块。在试管口放一小漏斗，以防止加热时溶液溅出。将一批试
32、管插入铁丝笼中（内有空白样两个经500左右焙烧2H后磨细到80目的沉积物样品），将铁丝笼于1755加热，待试管内溶物沸腾5MIN后，取出铁丝笼，将试管外壁的油液擦净。将试管内的溶液及残渣倒入250ML锥形瓶中，将冲洗小漏斗及试管的水并入锥形瓶中（控制总体积为6070ML）。加入5ML磷酸溶液用硫酸亚铁标准溶液滴定至黄色大部分腿去，加入23滴苯基代邻氨基苯甲酸指示剂溶液，继续滴定至溶液由紫色突变到绿色即为终点。有机碳百分含量的计算2120003100FEOCCVVWM式中WOC沉积物干样中有机碳的含量，；厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究12CFE2硫酸亚铁标准溶液，MOL/L；V1滴定空白样
33、时，硫酸亚铁标准溶液的用量，ML；V2滴定样品时，硫酸亚铁标准溶液的用量，ML；M样品的称取量，G。336TN主要仪器分析天平、瓷研钵、硬质开氏烧瓶容积500ML、半微量定氮蒸馏装置、半微量滴定管容积5ML、锥形瓶容积150ML、四联可调电炉主要试剂浓硫酸184G/ML、浓盐酸119G/ML、无水碳酸钠NA2CO3基准试剂、2硼酸吸收液M/V、40NAOH溶液M/V、002MOL/L盐酸标准溶液、甲基红一溴甲酚绿指示剂、催化剂实验步骤1试样的消解1称取约05G试样（精确至00001G）,送入干燥的500ML开氏瓶底部，加入少量的蒸馏水湿润样品，加2G催化剂和5ML浓H2SO4，摇匀，瓶口盖一小
34、漏斗，置调温电炉上低温加热，待瓶内反应缓和时（约30MIN），适当调高温度，使溶液保持微沸，温度不宜过高，以硫酸蒸气在瓶颈上部1/3处冷凝回流为宜，待消解液全部变为灰白稍带绿色后，再继续消解1H，停止加热使其冷却。2将上述冷却后的消解液全部转移到50ML瓶中并用少量蒸馏水洗涤开氏瓶45次一并转移至容量瓶中，定容、摇匀，静置得到上清液A。2氨的蒸馏1安装好蒸馏装置，见装置图，圆底烧瓶内加数粒玻璃珠，并检查其是否漏气后，用蒸馏水代替样品进行空白蒸馏，并通过水的馏出液将管道洗净（约30MIN）。2于150ML,锥形瓶中加人20ML硼酸吸收液，并滴加2滴指示剂，将蒸馏装置的冷凝管末端深入到吸收液面以下
35、1CM处，然后吸取25ML上清液于蒸馏室内，缓缓加入10ML氢氧化钠溶液，启动蒸汽发生器，进行水蒸气蒸馏，馏出液体积约50ML时，用PH试纸测馏出液为中性时，蒸馏结束，用少量硼酸吸收液洗涤冷凝管末端。3用已标定好的盐酸标准溶液滴定馏出液，溶液由绿色变为淡紫色，记录所用盐酸标准溶液体积。3空白实验空白实验与样品测定同步进行，除不加样品外，其余操作步骤均同样品的测定，空白所消耗盐厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究13酸标准溶液体积一般不应超过01ML。全氮浓度C（）按下式算10010002011400样MCVVC式中V滴定试样所用盐酸标准溶液体积,ML；V0滴定空白时所用盐酸标准溶液的体积,ML
36、；C0盐酸标准溶液的浓度MOL/L；2分取倍数；M样试样质量,G；1401氮原子的摩尔质量,G/MOL。337TP主要仪器可见光分光光度计、分析天平、可调温电炉主要试剂浓硫酸、高氯酸、10M/V无水碳酸钠NA2CO3溶液、2,6二硝基酚指示剂、偏钒钼酸铵溶液、磷标准储备液、磷标准使用液等实验步骤1标准曲线的绘制分别吸取磷标准使用液0，1，2，4，5，6，8ML加入7个50ML容量瓶中，滴加2滴二硝基酚指示剂，用10无水碳酸钠溶液调至黄色，再加入10ML偏钒钼酸铵混合溶液后定容。即得0，040，080，160，200，240，320G/ML磷标准系列溶液，放置30MIN,在波长420NM处用3C
37、M比色皿进行比色，读取吸收值。以吸收值为纵坐标，磷浓度（G/ML）为横坐标，绘制标准曲线。2试样消解称取约05G的试样，精确至00001G，于锥形瓶中用水润湿样品，加入3ML浓硫酸，滴加710滴高氯酸，瓶口盖一小漏斗，将锥形瓶置于电炉上加热消煮，开始温度不宜过高，炉丝微红，勿使硫酸冒白烟，消化58MIN，继续消煮，使硫酸发烟回流，至样品呈灰白色（全部消煮时间4060MIN）。取下锥形瓶冷却至室温，将瓶内消煮液全部转移到100ML容量瓶中，加水至刻度，摇匀，静置，得到上清液用于测定。3试样的测定吸取5ML消解得到的上清液A于50ML容量瓶中，用水稀释至总体积约3/5处。滴加2滴二硝基酚指示剂，用
38、10无水碳酸钠溶液调至黄色，再加入10ML偏钒钼酸铵混合溶液后定容。放置30MIN,在波长420NM处用3CM比色皿进行比色，以空白试验为参比液调节仪器零点，进行比色测定，读取厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究14吸光值。从校准曲线上查得相应的含磷量。垃圾中全磷C的百分含量用下式表示10010V6231样MVVMC式中M从标准曲线上查得待测液中磷的浓度MG/L；M样称样量,G；V1消解液定容体积，ML；V2消解液吸取量，ML；V3待测液定容体积，ML。338BDM主要仪器振荡器，锥形瓶，烧杯，容量瓶（250ML、500ML、1000ML）、滴定管、棕色瓶主要试剂重铬酸钾溶液，硫酸亚铁铵标准溶
39、液，浓硫酸，试亚铁灵指示剂实验步骤1称取05G左右样品置于250ML容量瓶中，加入15ML重铬酸钾溶液、20ML浓硫酸，将容量瓶置于振荡器上振荡1H。同时做空白实验。2取下容量瓶，加水至标线，摇匀。取25ML溶液于锥形瓶中，加入3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴至溶液变为红褐色。垃圾中生物可降解物BDM含量可根据下式计算CWVVCBDM10式中，V0空白实验所消耗的硫酸亚铁铵溶液体积ML；V1样品所消耗的硫酸亚铁铵溶液体积ML；C硫酸亚铁铵溶液的浓度MOL/L；W样品的重量G。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究154结果与讨论41温度的变化01020304050607002468101
40、2堆肥时间/D温度/第一批堆温第二批堆温第三批堆温第一批室温第二批室温第三批室温图41堆肥温度的变化如图41所示，实验阶段外界环境温度较低，室温都在10以下，大多数情况下低于5。在利用太阳能供能系统提高了物料周围的环境温度后，堆肥化过程迅速启动。从图中看到，三批样经过一天的堆肥后，堆温都迅速升高，堆肥化过程中温度的变化趋势都是先升高再降低。具体来说，第一批样在第4D达到最高温度44，40以上保持3D后温度开始下降，整个堆肥过程中一直处于中温状态；第二批样的温度相对都比第一批样的高，堆体升温迅速，第4D时升到42，第6D时升到最高温度57，第9D时出现明显降温，整个堆肥化过程中，温度在50以上高
41、温期的天数有4D；第三批样升温更快，在第2D已升到40，堆体温度普遍比第二批样高，在第5D时升到最高温度65，堆肥化过程中50以上高温期达8D。堆肥化第2天堆温就迅速上升，这是由于太阳能供能系统提高了物料周围的环境温度后，堆肥微生物活性增大，利用堆肥原料中富含的易分解有机物质，进行了生化反应，产生大量的CO2、H2O和NH3，释放大量热能，使堆体内温度迅速升高。第一批样温度相对较低，原因可能是在寒冷的冬天，天气晴朗时，太阳能供能系统可将水箱温度升到3040，使堆体能够顺利升温，但由于物料含水率较高，加上鼓入的冷空气与堆体内高温、高湿空气交换，带走大量热量，堆体温度相对不高，处于中温状态；而且室
42、温太低，样品较易受到天气变化的影响，在没有阳光时（如第7天），堆体环境温度（水箱内）持续下降，过了升温期的堆体由于易降解有机量的减少发热能力降低，造成堆体温度迅速下降。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究16对于第二批样，进样之初天气状况不太好，在进样第2天后启动了辅助电加热，在太阳能和电加热共同作用下，将水箱温度升到42左右，之后每天保证水箱最高温度升高到4048左右，然后停止加热，堆体环境温度比第一批高，因而堆体温度相对更高。第三批样在该组实验中升温速度最快，堆体温度相对最高，处于高温期时间最长。与第一批样的环境温度和物料不同，与第二批比较说明了物料的初始含水率对堆体温度变化有密切且联系，
43、物料初始含水率太高，影响堆体的升温。国家标准GB795987中规定堆体温度最高温度在5055以上持续57D方能达到杀灭各种有害微生物的要求，实现无害化；因而第三批样满足无害化要求（堆肥温度在50以上的有8天）。考虑到第二批实验堆肥物料为餐厨垃圾，病原微生物相对较少，同时参考与堆肥有关的病原菌极其杀灭条件35，该批样的温度亦可达到将绝大部分虫卵、病原菌、寄生虫等杀灭，实现堆肥产品无害化要求。从图41还可以看出各批物料在第9天降温比较明显，可能的原因是高温期过后，物料内易降解有机物含量很少，微生物活性下降，有机质分解速率减慢，堆体的产热能力减弱；此时的物料含水率相对较低，物料的比热容较小，同样通风
44、条件下，堆体温度降低较多；物料经过堆肥化处理后，减量化和减容率很明显，剩余堆料体积小，保温能力相对较小；此段没有供能的水箱，缺乏直接热传递的热源。42含水率的变化由图42可以看出，随着堆肥的进行，第一、二批堆肥样品含水率均呈下降趋势，其中第二批样的下降趋势相对明显；第三批样含水率在堆肥初期出现上升现象，之后含水率逐渐下降。第一批样与第二批样由于初始含水率较高，堆置一天后，含水率下降明显，结合图41可知此时堆温已经升高，由于微生物的活动造成物料形状、性状发生改变，堆体压实，造成渗滤液从堆体渗出，样品含水率下降。堆置第二天后，这两批样含水率略有升高，可能是堆肥过程中易降解有机物较多，微生物活跃，分
45、解有机质产生的水分大于其损失的水分（蒸发及渗出），而使堆肥物料内含水率略有增加；在后续的堆肥过程中，堆体因通风和翻堆，水分随热量大量散失，样品含水率呈下降趋势；第二批样堆温比第一批样高，微生物活动更剧烈，有机物物降解更快，水分在高温条件下变成水蒸气蒸发的也较多。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究174045505560657075808590024681012堆肥时间/D含水率/第一批样第二批样第三批样图42堆肥含水率的变化对于第三批样，堆肥物料是晒干并粉碎过的水葫芦和餐厨垃圾的混合物料，初始含水率为608，达到一般所认为的最佳含水率60。在图32中发现第三批堆料在第二天出现了的含水率迅速上
46、升的现象（含水率由608升到712），在堆置3天后含水率才开始下降。造成这种现象的原因可能是堆肥初期，堆体内含有大量易降解有机物，而且此时环境温度也较高，微生物活性增大，代谢活动逐渐加剧，使物料中有机物发生了强烈的水解，将物料内部包含的水分释放出来，微生物的生化作用也产生大量的二氧化碳和水，因此在堆肥前三天内，物料的含水率逐渐增大，这也反映了堆肥过程反应比较复杂，有机质组分决定反应的产水系数，说明水葫芦属于富水型植物；温度决定水蒸发的绝对湿度温度越高，湿空气的绝对饱和含水率也越高。堆肥装置内，由于第三批样前端的样品含水率较高，温度也较高，发酵仓内空气湿度较大，而且经水葫芦调节过的物料比较蓬松，
47、含水率相对较低的初始阶段的堆肥物料很容易出现了反吸水现象。之后随着堆肥物料中易降解有机物的减少，嗜热微生物的代谢活动受到抑制，放出的水分相对较少，同时由于外界的强制通风，水分的散失量比生成量大，堆料的含水率逐步下降。由图42还可以看出该装置内，整个堆肥过程中，堆体的含水率都相对较高，虽然经过堆肥化过程后，堆体含水率都有一定程度的降低。但降低不多，前两批样由初始的85左右下降到6070，第三批样则从60降到50。这可能是由于该堆肥装置属于封闭式的，密闭性和保温效果较好，水蒸气遇到发酵仓顶部冷凝下来又重新落回到物料上而造成的，水分不易快速散失；除了物料本身的水分外，堆肥过程中微生物降解有机物也会产
48、生水分，发酵仓下部设有专门收集垃圾渗滤液的通道与气流缓冲腔共用一个腔，腔外水箱温度较高，造成渗滤液蒸发随通风过程进入发酵仓内，而没有及时被排出。随着微生物产生水分的减少及水蒸气的逐渐排出，水分在后期呈下降状态。在该装置内的堆肥过程中，水分没有降低很多，含水率都保持在50以上，因而堆肥过程不需要额外添加水分，不用考虑因水分不足而影响发酵的问题。但是值得注意的是含水率过高的问题。通风影响厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究18着水蒸气从堆体内向外转移的速率，影响有利于水分扩散和对流。因此，在本实验中应调控通风问题，避免在密闭性较好的发酵仓内，因通风力度不够而造成水分过高。另外也要注意及时排除渗滤液
49、的问题。43电导率的变化345678910024681012堆肥时间/D电导率（MS/CM）第一批第二批第三批图43堆肥化电导率的变化如图43所示不同的堆肥原料、不同的堆肥化条件，电导率的变化规律不尽相同。第一批样堆肥初期电导率出现了上升趋势，堆肥中期电导率下降，在堆肥后期电导率又出现了上升现象；第二批样在堆肥化过程中呈现上升的趋势，中后期趋于稳定；第三批样在堆肥初期电导率上升，堆肥中期出现波动平衡，堆肥后期迅速下降后趋于稳定。电导率反映了堆肥中可溶性盐分的含量，其大小由离子强度决定。这些离子主要包括主要由有机酸盐类和无机盐（CL、NA、K、HCO3、HSO3、NH4、H、NO3和SO42等）等组成。在堆肥的初始阶段，三批堆肥物料的EC迅速上升。这是因为在堆肥初始阶段，微生物代谢旺盛，由于有机质的矿化作用及有机酸的溶解作用，可溶性盐大量产生，小分子有机酸及各种阴阳离子上升较快，使电导率值上升。第一批样中期EC的下降的原因可能是堆肥化初期在微生物的作用下，产生大量有机酸，随着堆肥化的进行
