前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇廚余垃圾的主要處理方法范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
2、進(jìn)行填埋。由于廚余垃圾中含有大量的可降解組分,穩(wěn)定時(shí)間短,有利于垃圾填埋場地的恢復(fù)使用,且操作簡便。
3、進(jìn)行肥料化處理。廚余垃圾的肥料化處理方法主要包括好氧堆肥和厭氧消化兩種。好氧堆肥過程是在有氧條件下,利用好氧微生物分泌的胞外酶將有機(jī)物固體分解為可溶性有機(jī)物質(zhì),再滲入到細(xì)胞中,通過微生物的新陳代謝,實(shí)現(xiàn)整個(gè)堆肥過程。
4、進(jìn)行飼料化處理。廚余垃圾的飼料化處理原理是利用廚余垃圾中含有的大量有機(jī)物,通過對其粉碎、脫水、發(fā)酵、軟硬分離后,將垃圾轉(zhuǎn)變成高熱量的動物飼料,變廢為寶。
廚余垃圾主要包括廢棄油脂、生肉邊角料、動物內(nèi)臟、剩菜剩飯等,需要裝袋密封后投放至綠色廚余垃圾桶。但菜葉、瓜果皮殼等不屬于廚余垃圾。手冊”規(guī)定,菜葉、瓜果皮殼以及陶瓷、渣土、衛(wèi)生間廢紙、紙巾等難以回收的廢棄物及塵土、食品袋(盒)等,均屬于其他垃圾,需要投放至灰色其他垃圾桶匯總。
垃圾分類的兩個(gè)方法:
1、排除法
將四色垃圾桶按有害垃圾、可回收物、廚余垃圾、其他垃圾先后排序。首先看看是不是有害垃圾,如果不是再看看屬不屬于可回收物,依次逐一對照,最后不屬于前三種的話,就放入其他垃圾。
2、用小豬做參照物
【關(guān)鍵詞】餐廚垃圾;危害;漳州市區(qū)餐廚垃圾;處理技術(shù);治理對策
中圖分類號:R124.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
一.餐廚垃圾的概念及特點(diǎn)
餐廚垃圾俗稱泔水,是指除居民日常生活以外的食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動中產(chǎn)生的食物殘?jiān)蛷U料, 廚余垃圾是指食物加工廢料,餐余垃圾是指食物殘余, 廢棄食用油脂是指不可再食用的動植物油脂和各類油水混合物。以淀粉、食物纖維、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物為主,具有易腐敗、發(fā)酵、發(fā)臭等特點(diǎn)。是城市生活垃圾的主要組成部分,在城市垃圾中所占比例北京37%,天津54%,上海59%,沈陽62%,深圳57%,廣州57%,濟(jì)南41%[1]。與其他垃圾相比,具有含水量、有機(jī)物含量、油脂含量及鹽分含量高,營養(yǎng)豐富。
二.餐廚垃圾處理不當(dāng)帶來的危害
1.“地溝油”給食品安全衛(wèi)生帶來極大隱患
通過餐廚垃圾提煉的“地溝油”被一些不法商販改頭換面冒充“精制食用油”銷售給街頭小販及某些食品廠,用于煎油餅、炸油條、做餅干、串串香、大排檔等,以及添加在食用油產(chǎn)品中制作花椒油、辣椒油、火鍋底料等。非法提煉的“地溝油”中含有大量危險(xiǎn)致癌物質(zhì),其中劇毒的黃曲霉素是目前已發(fā)現(xiàn)最強(qiáng)的化學(xué)致癌物質(zhì),其毒性是砒霜的100倍。用“地溝油”加工生產(chǎn)的食品含有大量對人體有害的苯類成份及許多致癌物質(zhì),對人體健康危害極大,長期食用可導(dǎo)致肝癌、胃癌、腎癌、腸癌、乳腺癌、卵巢癌等多種癌癥。
2.“潲水豬”嚴(yán)重危害人體健康
由于餐廚垃圾中含油量過高,動物性蛋白質(zhì)偏多,易腐敗、易變霉,且成分復(fù)雜,其中有一些像聚氯、聚苯等不易分解、吸收的化學(xué)物質(zhì),沙門氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌、結(jié)核桿菌等有強(qiáng)烈感染性的致病菌,以及腸毒素、黃曲霉毒素,曲酸、亞硝酸鹽等有毒有害成分。
3.影響市政設(shè)施功能,污染城市水源
部分餐飲網(wǎng)點(diǎn)直接將餐廚垃圾隨意傾倒,一部分油水殘?jiān)M(jìn)入下水道,在下水道里造成冷凝堵塞,并發(fā)酵產(chǎn)生大量甲烷氣體,具有下水道爆炸事故的隱患。另一部分未經(jīng)任何處理就被隨意傾倒,污水隨陰溝、地表徑流流入周圍水體,是水污染的重要源頭。另外,由于餐廚垃圾油水較多、易腐爛變質(zhì)的固有特性,露天堆放和簡易填埋也會對地下水源帶來二次污染。
4.污染城市環(huán)境,影響城市市容
飼養(yǎng)戶收運(yùn)餐廚垃圾多是靠板車、摩托車、三輪車等簡陋、破爛的運(yùn)輸工具。在裝載、運(yùn)輸過程中,經(jīng)常造成餐廚垃圾沿途漏撒,污染城市道路,一路飄出陣陣酸臭味,更有甚者,某些餐館門外,由于長期搬運(yùn)餐廚垃圾,已致使路面完全布滿油污,無法清洗干凈,嚴(yán)重影響城市市容環(huán)境衛(wèi)生。
三.漳州市餐廚垃圾管理現(xiàn)狀
1.漳州市餐廚垃圾的產(chǎn)量、成份性質(zhì)特點(diǎn):據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前漳州市城區(qū)食品加工企業(yè)將近200家,漳州市城區(qū)餐飲店鋪、企事業(yè)單位和學(xué)校食堂等已超過 2500 家,主城區(qū)上規(guī)模的餐飲店鋪就有上千家,還包括大量未經(jīng)注冊的快餐店、夜排檔、早餐店。據(jù)調(diào)查,目前漳州市主城區(qū)餐廚垃圾日產(chǎn)量大約在100噸左右。
2.漳州市餐廚垃圾管理現(xiàn)狀:漳州市城區(qū)餐廚垃圾有兩個(gè)主要去向,一是大量被私人收運(yùn)作為“潲水豬”飼料或提煉“地溝油”;二是隨意傾倒入下水道。
四、目前國內(nèi)主要餐廚垃圾處理技術(shù)分析
1、填埋處理技術(shù):這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是方法簡單,運(yùn)行費(fèi)用低廉,而且處理量巨大。缺點(diǎn)是占用大量土地資源,耗費(fèi)大量的土地。餐廚垃圾填埋后因其含水率高,有機(jī)物含量高等特點(diǎn),會形成垃圾滲瀝液、臭氣等直接影響到地下水和大氣等自然環(huán)境,形成二次污染,危害環(huán)境和人類的健康。另外,餐廚垃圾直接填埋也浪費(fèi)掉了垃圾中蘊(yùn)含的能量,資源沒有得到有效利用。
2、焚燒處理技術(shù):焚燒是垃圾中的可燃物在焚燒爐中與氧進(jìn)行燃燒的過程,焚燒處理量大,減容性好,焚燒過程產(chǎn)生的熱量用來發(fā)電可以實(shí)現(xiàn)垃圾的能源化。餐廚垃圾焚燒處理技術(shù)在國內(nèi)尚沒有成功應(yīng)用的先例,其主要原因是餐廚垃圾含水率高達(dá)75%以上,餐廚垃圾水分含量高會增加焚
3、高溫好氧堆肥處理技術(shù):高溫堆肥是在有氧的條件下,依靠好氧微生物(主要是好氧細(xì)菌)的作用來進(jìn)行的。 其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單;產(chǎn)品有農(nóng)用價(jià)值。缺點(diǎn)是對有害有機(jī)物及重金屬等的污染無法很好解決、無害化不徹底;處理過程不封閉,容易造成二次污染;有機(jī)肥料質(zhì)量受餐廚垃圾成分制約很大,銷路往往不暢;堆肥處理周期較長,占地面積大,衛(wèi)生條件相對較差。
4、飼料化處理技術(shù):飼料化處理技術(shù)主要采用物理手段對餐廚垃圾進(jìn)行高溫加熱、烘干處理、殺毒滅菌、除去鹽分等,可以最終生成蛋白飼料添加劑、再生水等可利用物質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械化程度高,資源化程度高,占地較小。其缺點(diǎn)是難于從根本上避免蛋白同源性問題,人們對其用作飼料的安全性、可靠性存在一定的顧慮。
5、生物生化處理技術(shù):微生物生化處理機(jī)處理技術(shù)是選取自然界生命活力和增殖能力強(qiáng)的高溫復(fù)合微生物菌種,在生化處理設(shè)備中,對畜禽肉品、過期食品、餐廚垃圾等有機(jī)廢棄物進(jìn)行高溫高速發(fā)酵,使各種有機(jī)物得到完全的降解和轉(zhuǎn)化.其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小;處理時(shí)間短,無需繁雜分揀;資源利用率高;產(chǎn)品質(zhì)量較高,產(chǎn)品附加值較高。其缺點(diǎn)是一次性投資略高,單臺設(shè)備處理能力低,更重要的是設(shè)備耗能大,而且該技術(shù)減量化效果差,在餐廚垃圾中大量摻入其他有機(jī)物,如麩皮、糠等,后端農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈較長。
6、厭氧消化處理技術(shù):厭氧消化是在無氧環(huán)境下有機(jī)質(zhì)的降解過程。在此過程中微生物分解有機(jī)物,最后產(chǎn)生甲烷和二氧化碳。其優(yōu)點(diǎn)是具有高的有機(jī)負(fù)荷承擔(dān)能力;能回收生物質(zhì)能;不存在同源性的問題,有機(jī)物消化為甲烷和二氧化碳;產(chǎn)品銷路較好。其缺點(diǎn)是工程投資較大;工藝較復(fù)雜;產(chǎn)生的沼液量較大,處理難度大。
五、漳州市餐廚垃圾處理技術(shù)選擇
一、微生物處理技術(shù)雖然具有技術(shù)安全性、先進(jìn)性、可靠性較好;其產(chǎn)品質(zhì)量好,并且附加值高等優(yōu)點(diǎn),但是由于單臺設(shè)備處理能力少、設(shè)備能耗很大,運(yùn)營費(fèi)用也高,同時(shí)在餐廚垃圾中摻加大量的麩皮和糠等物料,不符合垃圾減量化的原則。
二、烘干作飼料技術(shù)具有機(jī)械化程度高,資源化程度高、占地面積小、投資省等優(yōu)點(diǎn)。
三、利用厭氧消化處理技術(shù)處理餐廚垃圾在國外有著比較廣闊的應(yīng)用,特別是在歐洲,用厭氧消化的方法處理有機(jī)垃圾得到較大的發(fā)展,在日本和韓國,厭氧消化處理餐廚垃圾也得到了較大的發(fā)展。該技術(shù)無害化程度較高,完全克服了同源性的影響,且具有高的有機(jī)負(fù)荷承擔(dān)能力。
以上分析表明,應(yīng)用厭氧消化技術(shù)處理餐廚垃圾在生態(tài)環(huán)境方面具有突出的優(yōu)勢,此外該技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上也是可行的。從能源需求、排放產(chǎn)物和運(yùn)行過程對周圍環(huán)境衛(wèi)生影響的角度看,厭氧消化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。
因此厭氧消化處理符合漳州市餐廚垃圾處理的要求。
參考文獻(xiàn)
王向會 李廣魏 孟虹 馬琳 趙國玨.國內(nèi)外餐廚垃圾處理現(xiàn)狀概述[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2005,(2):41-43.
關(guān)鍵詞:餐廚垃圾;資源化;厭氧消化
Abstract: The compositions and characteristics of food waste were introduced. Treatment status of food waste at home and abroad was briefly introduced from view of technique treatment. The purpose is to explore treatment model and realize reduction, resource and hazard-free of food waste.
Key words: Food waste; resource; anaerobic digestion
中圖分類號:F124.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
1 餐廚垃圾及特點(diǎn)
簡單的說餐廚垃圾是對家庭、餐飲單位拋棄的剩飯菜的通稱,其物理狀態(tài)為粘稠狀,是城市垃圾的主要組成部分。包括家庭、學(xué)校、食堂及餐飲行業(yè)等產(chǎn)生的食物加工下腳料(廚余)和食用殘余(泔腳)。其成分復(fù)雜,是油、水、果皮、蔬菜、米面、魚、肉、骨頭以及廢餐具、塑料、紙巾等多種物質(zhì)的混合物。廚余中糖類含量高,而泔腳則以蛋白質(zhì)、淀粉和動物脂肪等為主,且鹽分、油脂含量高[1]。盡管餐廚垃圾的組成、性質(zhì)和產(chǎn)量受社會經(jīng)濟(jì)條件、地區(qū)差異、居民生活習(xí)慣、飲食結(jié)構(gòu)、季節(jié)變化的不同而有所差異,但具備如下總體特點(diǎn):1)含水率高,含固率一般小于20%;2)易腐爛,餐廚垃圾中有機(jī)物含量高,易腐爛發(fā)臭,易滋生病菌,會造成疾病的傳播;3)營養(yǎng)豐富,開發(fā)利用價(jià)值較大。
2 國內(nèi)外餐廚垃圾處理處置技術(shù)
目前,國內(nèi)外餐廚垃圾處理應(yīng)用比較多的就是填埋處理、飼料法、堆肥處理、粉碎直排、生物發(fā)酵制氫技術(shù)、厭氧消化等方法。1 填埋處理2 飼料法3 堆肥處理4 粉碎直排5 生物發(fā)酵制氫技術(shù)6 厭氧消化技術(shù)
3 國外餐廚垃圾處理現(xiàn)狀及資源化利用
餐廚垃圾處理是全世界各個(gè)國家都普遍關(guān)注和亟待解決的問題,不同國家和地區(qū)因生活方式和國情不同的特點(diǎn),對餐廚垃圾的處理一般都具有一定的差異。
美國餐廚垃圾處理的方式是以填埋法為主,對餐廚垃圾產(chǎn)生量較大的單位設(shè)置餐廚垃圾粉碎機(jī)和油脂分離裝置,分離出來的垃圾排入地下水道,油脂則送往相關(guān)加工廠加以利用;對于餐廚垃圾生產(chǎn)量較小的單位,如居民廚房,則被混入有機(jī)垃圾中統(tǒng)一處理或通過安裝餐廚垃圾處理機(jī),將垃圾粉碎后排入下水道。美國各州對餐廚垃圾的政策和方式都有所不同,很多州針對當(dāng)?shù)氐木唧w情況,建立了自己的餐廚垃圾回收體系,同時(shí),在美國的中西部地區(qū),蚯蚓堆肥、密封式堆肥處理餐廚垃圾的而應(yīng)用也越來越多[2],生物發(fā)酵制氫技術(shù)也取得一定成果。Lay Jiunn-Jyi等從活性污泥中獲取微生物,對不同化學(xué)組成的餐廚垃圾:糖類(米和馬鈴薯)、酯類(肥肉和雞皮)、蛋白質(zhì)(雞蛋和瘦肉)進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氫,得出糖類垃圾的產(chǎn)氫能力大概是其他2類的20倍。Fascetti等以水果和蔬菜垃圾作為原料,利用光合細(xì)菌進(jìn)行產(chǎn)氫研究,通過連續(xù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這些垃圾的發(fā)酵液是一種有利于光合細(xì)菌生產(chǎn)的底物,并且微量元素鐵和鉬的存在有利于氫氣的產(chǎn)生。
在澳大利亞,除非將餐廚垃圾處理至國家要求的標(biāo)準(zhǔn),或州政府特批,否則不允許用餐廚垃圾喂養(yǎng)牲畜。加拿大則對餐廚垃圾喂養(yǎng)牲畜采用許可證制度。古巴用餐廚垃圾制造生物肥料,然后將生物垃圾烘干、粉碎,制成高效的有機(jī)肥料,居民利用這些廢料培育樹苗,種花養(yǎng)草和種植蔬菜。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織測算,古巴1989年的泔水垃圾飼料就與143萬畝玉米所含的能量或138萬畝大豆所含等量的蛋白質(zhì)相當(dāng)。
4 國內(nèi)餐廚垃圾處理現(xiàn)狀及資源化利用
我國餐廚垃圾產(chǎn)量在2000年就達(dá)到了4500萬t,到2007年,我國的餐廚垃圾產(chǎn)量接近9000萬t。長期以來,餐廚垃圾通常作為城市垃圾的組成部分被運(yùn)往郊外做簡單的填埋處理,也有部分經(jīng)私人收集后作為飼養(yǎng)禽畜的飼料。我國的餐廚垃圾一直未得到有效的資源化利用。但目前國內(nèi)已有不少學(xué)者在餐廚垃圾的資源化方面做了不少研究。飼料化處理中,吳蘇煥[3]等通過采用多種酵母菌和霉菌的緩和發(fā)酵,篩選出白地酶F-1,米曲霉F-6進(jìn)行優(yōu)勢菌種組合,在一定的發(fā)酵條件下,最終得到的飼料粗蛋白含量33.87%,比原料增加了6.85%。陳金鐘[4]等采用多菌種混合發(fā)酵同時(shí)處理泔腳和秸稈,在兩者按3:1混合,溫度150℃,高壓鍋中高溫濕熱酸處理的條件下,獲得了粗蛋白>25%,粗纖維<18%,水分<10%的飼料。但是餐廚垃圾中摻有砂礫、塑料等雜物,需要進(jìn)行單獨(dú)分揀,否則會對畜禽消化道造成物理傷害,有些餐廚垃圾受到重金屬、苯類等有害物質(zhì)的污染,破壞飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致產(chǎn)品存在著安全隱患的問題。呂凡等人[5]制的裝置,對餐廚垃圾進(jìn)行高溫好氧消化工藝的研究。其研究發(fā)現(xiàn),反應(yīng)溫度在55~65℃可以達(dá)到最大減量率,滿足此溫度運(yùn)行的最佳參數(shù)范圍為:pH 6.0~6.8,含水率45%~55%,水淬碳氮比COD與有機(jī)氮質(zhì)量比為19:1~22:1。
比較以上幾種處理方法,生物發(fā)酵制氫、堆肥好氧處理和厭氧消化是餐廚垃圾資源化利用的有效途徑,厭氧消化處理餐廚垃圾真正實(shí)現(xiàn)廢物的無害化、減量化、資源化。厭氧消化技術(shù)處理餐廚垃圾將受到越來越多的關(guān)注。
4 國內(nèi)外餐廚垃圾厭氧消化技術(shù)與資源化利用
厭氧消化工藝分為干法、濕法、單相、兩相、連續(xù)、間歇、中溫和高溫厭氧消化工藝。餐廚垃圾厭氧消化處理過程中產(chǎn)生的沼氣是一種寶貴的清潔能源,其熱值比城市管道煤氣高。
餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵是指在特定的厭氧條件下,微生物將有機(jī)質(zhì)分解,其中一部分碳素物質(zhì)轉(zhuǎn)換為甲烷和二氧化碳。厭氧發(fā)酵技術(shù)不僅具有很高的廢物處理效率,發(fā)酵殘余經(jīng)處理后可作優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥或液態(tài)肥,而且可產(chǎn)生沼氣作為能源利用,在世界能源緊缺的時(shí)代,這點(diǎn)尤為重要。尤其是干式厭氧發(fā)酵技術(shù)有很多優(yōu)勢,不需要進(jìn)行水分調(diào)節(jié),反應(yīng)不受供氧限制,機(jī)械能損失少,可以產(chǎn)生具有利用價(jià)值的甲烷,而且反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行,不會產(chǎn)生臭氣等污染物,對環(huán)境影響較小。餐廚垃圾厭氧消化處理過程中產(chǎn)生的沼氣是一種寶貴的清潔能源,其熱值比城市管道煤氣高。厭氧消化殘留物營養(yǎng)豐富,可做肥料、飼料,滲透到農(nóng)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。因此厭氧發(fā)酵技術(shù)日益成為餐廚垃圾處理處置和研發(fā)領(lǐng)域的聚焦點(diǎn)。
5 結(jié)語
綜上所述,可以說餐廚垃圾是一種放錯(cuò)了地方的資源,迫切需要對其進(jìn)行資源化處理。比較多種處理方法,對餐廚垃圾進(jìn)行厭氧消化處理,一方面可減少有毒有害物質(zhì)的排放,起到治理環(huán)境的作用,另一方面,使餐廚垃圾中的有用物質(zhì)和能源得到最大限度的回收和利用,具有明顯的環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn):
[1] 袁玉玉,曹先艷,牛冬杰等.餐廚垃圾特性及處理技術(shù)[J],環(huán)境衛(wèi)生工程,2006,14(6):46-49.
[2] 王星,王德漢,張玉帥等.國內(nèi)外餐廚垃圾的生物處理及資源化技術(shù)進(jìn)展[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2005,13(2):25-29.
[3] 鄔蘇煥,宋興福,李夠生等.雙菌固態(tài)發(fā)酵處理餐廚垃圾[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2004,30(5):63- 68.
[4] 陳金鐘,鄔蘇煥,宋興福等.泔腳與秸桿混合發(fā)酵法生產(chǎn)蛋白飼料的新工藝流程[J].上海環(huán)境科學(xué),2003,2(12):98-100.
關(guān)鍵詞:廚余垃圾;混合堆肥;工藝參數(shù);綜合評價(jià);最優(yōu)控制條件
中圖分類號:X705 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0439-8114(2017)02-0259-04
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2017.02.014
隨著城市建設(shè)進(jìn)程的加快,園林綠化不斷快速發(fā)展,進(jìn)而產(chǎn)生大量的園林廢棄物,傳統(tǒng)的焚燒和填埋處理方法,不僅污染環(huán)境,還造成資源的浪費(fèi)[1]。通過堆肥處理能將園林廢棄物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料,對發(fā)展有機(jī)肥、提高土壤肥力和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義[2]。然而園林廢棄物由于木質(zhì)纖維含量較大、含水率低、碳氮比(C/N)較大等特點(diǎn),導(dǎo)致堆肥周期長、產(chǎn)品質(zhì)量低等[3],一定程度上制約了堆肥技術(shù)的快速發(fā)展。廚余垃圾具有含水率高、有機(jī)質(zhì)多、易腐爛和C/N較小等特點(diǎn)[4],因此,將園林廢棄物與廚余垃圾進(jìn)行混合堆肥,可以縮短堆肥時(shí)間,提高堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量,最終實(shí)現(xiàn)資源互補(bǔ)與綜合利用的目的。目前,@林廢棄物混合堆肥工藝研究主要針對于園林廢棄物與餐廚垃圾[5]、蔬菜垃圾[6]和雞糞[7]等方面,而園林廢棄物與廚余垃圾聯(lián)合堆肥的研究鮮有報(bào)道。本研究以園林廢棄物和廚余垃圾為主要原料,采用正交試驗(yàn)方法,研究不同添加比例、C/N、翻堆頻率、投菌量等因素下溫度、含水率、電導(dǎo)率、pH、C/N、種子發(fā)芽指數(shù)等不同堆肥參數(shù)的變化,最后運(yùn)用綜合評價(jià)方法確定最佳的堆肥技術(shù)條件,為園林廢棄物與廚余垃圾資源化利用提供一定的技術(shù)參考。
1 材料與方法
1.1 堆肥材料
供試園林廢棄物取自東莞市植物園收集的園林植物廢棄物,主要包括落葉、樹枝、雜草等。供試廚余垃圾取自東莞理工學(xué)院城市學(xué)院的飯?zhí)茫饕ㄊ卟?、果皮等。堆肥材料基本性質(zhì)見表1。供試的堆肥菌為復(fù)合菌,購于廣州市微元生物科技公司。
1.2 堆肥方案設(shè)計(jì)
采取120 L密封堆肥裝置進(jìn)行靜態(tài)高溫好氧堆肥,裝置內(nèi)部設(shè)有強(qiáng)制通風(fēng)裝置和溫度傳感器。試驗(yàn)設(shè)計(jì)C/N、混合比、投菌量和翻堆頻率4因素正交試驗(yàn)方案(表2),堆肥過程中采用間歇式通風(fēng)方式,通風(fēng)量為24 L/(kg?d),共堆置33 d。
1.3 方法
溫度采用溫度傳感器直接讀??;含水率采用烘干恒重法測定;pH和電導(dǎo)率分別采用pH計(jì)和電導(dǎo)率計(jì)對其堆肥浸提液進(jìn)行測定;種子發(fā)芽指數(shù)(GI):取9 mL堆肥浸提液注入盛有黃瓜種子的培養(yǎng)皿中,于30 ℃培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)48 h后,以去離子水作為對照,記錄種子的發(fā)芽數(shù)和種子根長,根據(jù)公式(1)計(jì)算而得。C/N分別采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法和凱氏定氮法測定總TC和TN,然后相除而得。
GI=(堆肥浸提液的種子發(fā)芽率×堆肥浸提液的種子根長)/(去離子水的種子發(fā)芽率×去離子水的種子根長)×100%(1)
2 結(jié)果與分析
2.1 溫度的變化
溫度是影響微生物生長速度和物料分解速率的重要因素[3]。如圖1所示,各堆體溫度總體呈先快速上升再迅速下降后緩慢穩(wěn)定的趨勢,這由于前期微生物分解易分解的有機(jī)物產(chǎn)生大量熱量促使溫度急促上升,后期易分解的有機(jī)物基本耗盡,難分解有機(jī)物分解速度減慢,微生物活性減弱,溫度緩慢下降且趨于穩(wěn)定[5]。除1、4、7號堆體外,其余各堆體溫度均在第1天迅速升高,第10天左右開始急劇下降,第15天左右趨于穩(wěn)定。2、3、5、6、8、9號堆體在第2天進(jìn)入高溫階段(>50 ℃),且持續(xù)9 d以上,最高溫度分別是64、58、63、56、63、62 ℃,符合生活垃圾堆肥無害化要求[8]。但是,1、4、7號堆體堆肥最高溫度分別為41.5、43.0、48.0 ℃,均小于50 ℃,達(dá)不到堆肥無害化要求。這說明廚余垃圾添加量過多,導(dǎo)致含水率太高妨礙氧傳遞,抑制堆體溫度上升[9]。
2.2 含水率的變化
由圖2可知,各堆體含水率呈不斷下降直至穩(wěn)定的趨勢,這主要因?yàn)橥?、翻堆和溫度上升致使水蒸氣的揮發(fā)造成水分損失[10]。3、6、9號堆體水分損失率較大,均在23%左右,這是由于園林廢棄物占有比例較高,在高溫的環(huán)境下水分容易蒸發(fā)散失。而1、4、7號堆體由于廚余垃圾占有比例較高,初始含水率較大,致使發(fā)酵溫度不高,水分蒸發(fā)損失較小,甚至出現(xiàn)滲漏液,產(chǎn)生二次污染。
2.3 電導(dǎo)率的變化
電導(dǎo)率(EC)反映堆肥過程中離子濃度的大小,是衡量堆肥腐熟度的必要條件[10]。由圖3可知,各堆體電導(dǎo)率呈先上升后下降直至穩(wěn)定的趨勢。在堆肥初期,由于微生物生長速度較快,產(chǎn)生大量的有機(jī)酸致使電導(dǎo)率快速上升,到了后期,微生物活性減緩,而且有機(jī)酸和氨離子不斷揮發(fā),使堆體中離子濃度逐漸減少,導(dǎo)致電導(dǎo)率緩慢下降并趨于穩(wěn)定[11]。研究表明,當(dāng)堆肥電導(dǎo)率小于9 ms/cm時(shí),說明其已達(dá)到腐熟[12]。經(jīng)過33 d的堆肥,各堆體的電導(dǎo)率維持在0.614~1.323 ms/cm之間,達(dá)到腐熟要求。
2.4 pH的變化
pH是堆肥腐熟度的一個(gè)必要條件[13],腐熟的堆肥呈弱堿性[8]。由圖4可知,除5、7、9號堆體呈現(xiàn)先緩慢上升后穩(wěn)定外,其余各堆體pH呈現(xiàn)先下降再上升后穩(wěn)定的趨勢。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)堆肥初期有機(jī)物被微生物分解產(chǎn)生大量的有機(jī)酸致使pH下降[10],然后隨著有機(jī)酸的揮發(fā)和NH3的產(chǎn)生致使pH逐漸上升,最后NH3的減少和硝化菌的硝化作用產(chǎn)生的酸致使pH逐漸下降并趨于穩(wěn)定[14]。堆肥結(jié)束后,各堆體的pH維持在7.39~8.43之間,呈弱堿性,符合腐熟pH的標(biāo)準(zhǔn)。
2.5 C/N的變化
C/N是判斷堆肥腐熟度的一個(gè)重要指標(biāo)[13]。在堆肥過程中,碳一部分被微生物分解吸收,一部分被微生物氧化成為CO2和腐殖質(zhì)等物質(zhì),導(dǎo)致總碳量呈下降趨勢,氮部分被微生物分解吸收合成蛋白質(zhì),小部分被微生物分解成為NH3而釋放[15],導(dǎo)致總氮量相對增加。因此,在堆肥過程中C/N理應(yīng)不斷地減小。有研究表明,當(dāng)結(jié)束C/N與初始C/N的比值(T值)小于0.6時(shí),則表明堆肥已經(jīng)腐熟[16]。由圖5可知,各堆體的C/N不斷下降,堆肥結(jié)束后,各堆體的C/N處于10.42~19.82之間,從T值來考慮,只有5、6、8、9號堆體的T值小于0.6,其他堆體的T值均大于0.6,這說明5、6、8、9號堆體堆肥已經(jīng)腐熟。
2.6 堆肥結(jié)果綜合評價(jià)
為了考察各種因素對堆肥結(jié)果的影響程度,本試驗(yàn)以種子發(fā)芽指數(shù)和C/N作為評價(jià)指標(biāo),采用指標(biāo)疊加法,其計(jì)算公式如下:
y=ax1+bx2 (2)
式中,y指多指標(biāo)綜合后的總指標(biāo)(綜合評價(jià)),x1和x2指各單項(xiàng)評價(jià)指標(biāo),a和b是系數(shù),其大小正負(fù)要視指標(biāo)性質(zhì)和重要程度而定。由于種子發(fā)芽指數(shù)和C/N都是堆肥腐熟度的一個(gè)重要考核指標(biāo),因此,種子發(fā)芽指數(shù)是越大越好,而C/N則是越小越好[13],故取a=1和b=-1。本試驗(yàn)各堆肥綜合評價(jià)結(jié)果見表3。
種子發(fā)芽指數(shù)(GI)是檢驗(yàn)堆肥產(chǎn)品是否具有生物毒性的重要指標(biāo),同時(shí)也是評價(jià)堆肥腐熟度最直接而有效的方法[13]。相關(guān)研究表明,當(dāng)GI大于80%時(shí),即說明其對生物沒有毒性,堆肥已腐熟[17]。由表3可知,堆肥結(jié)束后,只有4號堆體的GI小于80%,其余各堆體處于85.04%~115.60%之間,達(dá)到腐熟要求。
由表3可知,按極差R大小來分,各因素的主次關(guān)系依次為C/N、混合比、翻堆頻率、投菌量。按各因素水平平均值來看,其最優(yōu)水平為C/N為33.1∶1.0,混合比為9∶1,投菌量為3 g/kg,翻堆頻率為2 d/次,即9號堆體是最優(yōu)堆肥工藝參數(shù)控制方案。
3 小結(jié)
1)從溫度與含水率變化來看,混合比為5∶5的1、4、7號堆體由于含水率過大導(dǎo)致堆肥溫度偏低(最高溫度低于50 ℃),并出現(xiàn)滲漏液,不符合堆肥工藝要求。其他各堆體堆肥高溫階段(>50 ℃)維持10 d左右且沒有出現(xiàn)滲漏液,符合堆肥腐熟標(biāo)準(zhǔn)。
2)從電導(dǎo)率和pH變化來看,各堆體都呈先小幅上升后逐漸下降直至穩(wěn)定的趨勢,堆肥結(jié)束后,電導(dǎo)率維持在0.614~1.323 ms/cm之間,pH維持在7.39~8.43之間,符合堆肥腐熟標(biāo)準(zhǔn)。
3)從C/N變化來看,堆肥結(jié)束后5、6、8、9號堆體的C/N處于14.44~17.95之間,T值均小于0.6,說明其堆肥達(dá)到腐熟要求。
4)從園林廢棄物與廚余垃圾混合堆肥的影響因素來看,各因素影響程度由重至輕依次是C/N、混合比、翻堆頻率、投菌量。
5)經(jīng)綜合評價(jià),最優(yōu)堆肥工藝參數(shù)控制方案是C/N為33.1∶1.0,混合比為9∶1,投菌量為3 g/kg,翻堆頻率為2 d/次。在最優(yōu)控制條件下,經(jīng)歷11 d主發(fā)酵和5 d二次發(fā)酵,堆肥高溫階段(>50 ℃)維持11 d,堆肥產(chǎn)品電導(dǎo)率為0.614 ms/cm,含水率為36.48%,pH為7.45,C/N為17.95,種子l芽指數(shù)為115.60%,符合堆肥工藝要求。
參考文獻(xiàn):
[1] 梁 晶,呂子文,方海蘭.園林綠色廢棄物堆肥處理的國外現(xiàn)狀與我國的出路[J].中國園林,2009,25(4):1-6.
[2] 趙建榮,高德才,汪建飛,等.不同C/N下雞糞麥秸高溫堆肥腐熟過程研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2011,30(5):1014-1020.
[3] 陳 祥,易吉林,包 乒,等.園林植物廢棄物堆肥的理化性狀及參數(shù)研究[J].北方園藝,2010(12):225-228.
[4] 汪群慧,馬鴻志,王旭明,等.廚余垃圾的資源化技術(shù)[J].現(xiàn)代化工,2004,24(7):56-59.
[5] 李化山,于光輝,李詩剛,等.餐廚垃圾與園林植物廢棄物混合堆肥工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,42(28):9745-9748.
[6] 張 靜,何品晶,邵立明,等.分類收集蔬菜垃圾與植物廢棄物混合堆肥工藝實(shí)例研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2010,30(5):1011-1016.
[7] 馮紅梅,秦永勝,李筱帆,等.添加菌劑和雞糞對園林廢棄物堆肥效果的影響[J].北方園藝,2015(15):156-160.
[8] 柴曉利,張 華,趙由才,等.固體廢物堆肥原理與技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.242.
[9] 蒲一濤,鄭宗坤,石春芝,等.靜態(tài)好氧堆肥處理城市生活垃圾的工藝特性[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2003,11(4):173-176.
[10] 秦 莉,李玉春,李國學(xué),等.城市生活垃圾堆肥過程中腐熟度指標(biāo)及控制參數(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,22(12):189-194.
[11] 賀 琪,李國學(xué),張亞寧,等.高溫堆肥過程中的氮素?fù)p失及其變化規(guī)律[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2005,24(1):169-173.
[12] 王 浩,原一荃,王亞琪,等.園林綠化廢棄物堆肥用作青菜育苗基質(zhì)的效果研究[J].杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,14(2):196-201.
[13] ??×?,崔宗均,李國學(xué),等.城市生活垃圾堆肥的成分變化及腐熟度評價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2006,25(1):249-253.
[14] 魏自民,王世平,席北斗,等.生活垃圾堆肥過程中腐殖質(zhì)及有機(jī)態(tài)氮組分的變化[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2007,27(2):235-240.
[15] DANESI E D G,MIGUEL ? S M,RANGEL-YAGUI C DE O,et al. Effect of carbon: Nitrogen ratio(C:N) and substrate source on glucose-6-phosphate dehydrogenase(G-6-PDH) production by recombinant Saccharomyces cerevisiae[J].Journal of Food Engineering,2006,75:96-103.