论文部分内容阅读
本论文的研究工作是国家自然科学基金重大国际合作项目《可持续卫生系统的环境与健康风险控制的理论与技术研究》(项目编号:51021140002)的组成部分。研究目的是通过堆肥实现对人粪便的无害化处理和资源化利用。针对目前在中试研究的不全之处,设计了中试好氧堆肥反应器,通过温度控制系统控制堆体温度稳定在35±2℃,以新鲜锯末为空白载体,初始投加粪便和锯末干重比为1:4,在冷凝水回流系统使含水率保持为55%~60%的条件下,同时强制通风的保证反应器处于好氧环境,进行15d为一个周期的试验,进行了人粪便好氧堆肥的中试研究。此次中试研究了中温好样堆肥反应器对人粪便的去除过程中物化指标的变化情况,堆肥期间堆料颜色由开始的微黄变为结束时的褐色,堆料无异臭味,平均pH值为8.32,种子发芽指数为87.66%,达到腐熟要求,堆肥腐熟期为8~10天。重点分析了在堆肥过程中对有机物(以水溶性COD为表征)的降解情况,氮素的形态变化、迁移规律和氨气释放规律,用磷脂法和DGGE技术分别做了生物量的变化研究和微生物种群结构分析。结果表明,中温好氧堆肥对人粪便中有机物的降解能达到一个较高的水平,粪便中有机物含量在前2天稍微上升,然后迅速下降,最终堆料中有机物被降解279.97g·kg-1,去除率为71.82%。堆肥过程中氨气累计释放11.65g·kg-1,堆料中Ntot含量从第4d开始减少,总氮合计损失了12.71g·kg-1,占总氮(Ntot)的22.61%,其中有机氮(Norg)损失占74.35%,气态氮(NH3)占23.52%,所损失的氮素有91.66%以氨氮的形式释放;剩余大部分(77.39%)氮素保留在堆料中,堆肥作用能完全保护磷不被分解流失,保持了堆肥产物中营养元素磷的含量使得产物仍有较高肥效。粪便中溶解性有机物为微生物的生长提供营养物质,因此生物量变化的过程与有机物降解的有着紧密的联系;病原菌在堆肥过程中得到有效去除表明该反应器堆肥的无害化。中试结果表明好氧反应器在中温时反应条件稳定,对人粪便中有害有机物去除率高,能得到无异臭味无害同时富含营养元素氮磷可做肥料的堆肥产品,以此为基础的生态卫生厕所在干旱地区有良好的应用前景、推广可行性和市场价值。