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1、 模擬固廢生物降解物質(zhì)變化特性規(guī)律研究 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 , 通過調(diào)節(jié)不同的工藝參數(shù)

2、( 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 , 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)

3、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

4、 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)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:

5、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 35oC2oC 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、 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)

6、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)菌科、噬纖維菌科等為主的中高溫菌 , 用以分解糖類、谷氨酸、丁酸 鹽、乙酸鹽、丙酮酸鹽、硝酸鹽、甲醇等中間產(chǎn)物及纖維素、木質(zhì)素等難降解物 質(zhì) ; 堆肥過程中真菌主要以子囊菌門為主。 真菌的多樣性隨堆肥的進(jìn)行逐漸減少 , 堆肥開始時(shí)以鏈格孢屬、 曲霉屬真菌等主要利用物料中糖類、 蛋白質(zhì)等有機(jī)碳為 主的真菌 , 隨著腐殖質(zhì)的不斷形成 , 堆肥結(jié)束時(shí)主要是以動(dòng)植物殘?bào)w為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 的被毛殼菌屬、糞殼菌類真菌。