餐厨垃圾堆肥高效腐熟特性研究

通过控制温度和加入组合剂，比较自然发酵，控温发酵和组合发酵产物中氮，磷，钾等指标的差异，研究解决了餐厨垃圾堆肥时高温对中温菌的不利影响。实验表明两种方法相较于自然发酵可增加降解速度，促进垃圾堆肥快速腐熟。并且接菌有利于垃圾堆肥中养分的保存与矿化。

近几十年来我国经济快速发展，人民生活水平不断提高。生活垃圾的产生量也迅速增加。城市环境污染呈现加剧态势。2014年武汉市产生的生活垃圾就高达295万吨，位列大中城市第10位[1]。因此我国城市生活垃圾实现减量化、无害化、资源化已刻不容缓。

1材料与方法

1.1实验菌种与设备

实验菌种：枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis(B.s)(从垃圾中分离);细黄链霉菌Streptomycesmicroflavus(S.mic)(GIM5406);固氮菌Azotobactersp(.A.sp.)(ATCC12981);链霉菌属吸水类群StreptomacesHygroscopicus(S.sp)(从垃圾中分离)。

主要设备：BA120型万分之一克数显微量电子天平(上海台恒天平仪器有限公司);G-AR560型多功能厨房垃圾粉碎器(浙江昕达电器有限公司);JRX-20S曲线升温消解仪(济南精锐仪器有限公司);KMK-375凯氏定氮仪(上海步琦实验室设备有限公司);pHS-25数字式pH计(上海理达仪器厂);SYG-1220型恒温水浴锅(美国精骐有限公司)。

1.2处理垃圾

武汉理工大学食堂，收集后捣碎测定[2]，得餐厨垃圾的pH为6.4，水分约占69.83%。

1.3相关参数的测定

发酵第25d样品检测全氮(半微量凯氏法[3])、全磷(钒钼黄吸光光度法[4])、全钾(火焰光度法[5])。

1.4实验方案的设计

为验证不同处理对中温菌种发酵后养分成分比例的影响，设置三组对照实验。

1.5控温发酵试验方法

1)将木屑与餐厨垃圾按照34：66的质量比混合进行好氧发酵，并在发酵过程中补水使物料含水率介于55%~60%。发酵的温度为55℃[6]。2)将菌接种于20升LB液体培养基中，常温下培养2天后得到菌液。

2结果与讨论

2.1对氮元素的影响分析

氮元素是肥料中的必要元素，是蛋白质和叶绿素的重要组成元素，全氮元素含量的高低通常是衡量肥料中氮素的基础。

结果得到的实验数据见图1。

可以从测量结果的表格中发现，发酵产物中不同的菌种的氮元素含量存在一定的差异，以固氮菌三组处理中全氮含量最高，其高效的固氮酶非常利于产物中氮的保存，其次是细黄链球菌，它较高的氮含量这是也可能是因为其在发酵过程中利用了大气中的N2作为氮源。我们还在纵向比较时发现，全氮在产物中的含量从不控温组至控制温度组和高温菌组合剂组以此增加，说明控制温度和高温菌组合剂都有利于对餐厨垃圾对策氮元素的保存。

2.2对磷元素的影响分析

磷元素的含量同样是肥料质量好坏的重要标准，对全效磷的测量后可以得到的实验数据见图2。

从实验测量数据可以观察到，实验中枯草芽孢杆菌和细黄链球菌在三种不同的处理方式下，产物中磷元素的差异明显，控制温度和高温菌组合剂明显高于不控温对照组，其中枯草芽孢杆菌的全磷含量最高。而固氮菌在三种处理下对于发酵产物中全磷的贡献较小且差异不大。

2.3对钾元素的影响分析

钾元素与植物的新陈代谢有关，利用实验数据得到全钾的含量分布见图3。

三组实验对钾元素的影响较小，控制温度的方法在堆肥时的钾元素略高于其他两组，对钾元素的矿化能力较好。

3结论

实验表明：1)通过控制温度和加入高温菌制成组合剂这两种方法，对这三种中温菌在餐厨垃圾堆肥的过程中有显著的帮助，在全氮，全磷，全钾等方面有了较为理想的改进，较大程度解决了中温菌的适合温度为25~28℃与堆肥时50~60℃的温度不匹配的问题。

2)改进后的方法使枯草芽孢杆菌在产物氮含量，细黄链霉菌在产物钾含量上有了显著提升;使固氮菌在发酵效率方面得到不错的提高，且三者的发酵速度都有一定的提升。

3)使用复合菌的方法相对更好的解决了餐厨垃圾堆肥时高温对中温菌的不利影响，提高氮磷钾的元素含量有利于氮磷钾的保存和矿化，具有较好的经济效益与实践效果。