从图2可以看出,在堆肥周期内,剩余BOD5呈增加的趋势,在堆肥的前20d内,BOD5增加缓慢,从21.56mg/g增加到137mg/g,BOD5的去除率从20%迅速增加40%左右(图3),表明微生物对有机物具有较高的降解效率,此时微生物具有较高的活性。随后的40d反应器内剩余BOD5增加到300mg/g,BOD5的去除率基本不发生变化,维持在50%左右,表明好氧微生物的活性相对稳定。随后的30d BOD5呈较快的增加趋势,最终达到到550mg/g,而BOD5的去除率下降到40%左右,表明微生物的活性开始下降。
图3 BOD5去除率随时间的变化
2.2病原体灭活特性
病原体,包括肠道致病菌、肠道寄生虫等主要来自人畜粪便。如果直接使用人畜粪便作为农用肥料,会对人体健康产生危害。因此,研究新型卫生设备对病原体的灭活效果很重要。图4是投入粪便后,载体中粪大肠菌个数随时间的变化情况。
图4粪大肠菌随时间的灭活趋势
2次检测结果表明,投入粪便并搅拌均匀后,载体中的粪大肠菌数约为106个/g,随时间的延长,粪大肠菌个数的对数值按直线关系下降,证明粪大肠菌的灭活大致遵循一级反应的规律,即:
式中:
N0——样品中粪大肠菌原始数量(个/g);
N——样品中粪大肠菌剩余数量(个/g);
t——灭活时间(h);
k——反应常数(1/h)。
对数据进行回归计算,可得反应常数k=0.1887。从而求出粪大肠菌的灭火率为90%、99%、99.9%和99.99%时的灭活时间分别约为5、11、16和21h。
此外,堆肥期间,在不同的时间进行了6次蛔虫卵的检测,其中2次检测中发现有蛔虫卵,其他4次没有检测到,表1是2次检测到蛔虫卵及堆肥2h和24h后蛔虫卵检测情况。
表1反应器中蛔虫卵灭活效果
在堆肥2h和24h分别检测蛔虫卵的灭活,从表1看出,蛔虫卵在2h后灭活率达到100%。有研究结果表明,在温度为50℃下灭活2h,可保证蛔虫卵的杀灭率为100%[10],这与本实验结果基本一致,说明控制堆肥温度在50℃左右能对病原微生物有效灭活。
2.3反应器堆肥效果的评价
堆肥的最终产品是作为有机肥料或土壤改良剂加以利用,因此其肥效,即产品中N、P和K等肥分的含量至关重要。在堆肥周期内我们连续监测了载体的N(以TN计)、P(以P2O5计)和K(以K2O计)的含量,结果如图5所示。载体中3种肥分的含量虽然在数值上有很大的差别,但在半对数坐标上,3条曲线几乎以同样的趋势上升,说明3种肥分以近似相同的速度在载体中富集。到90d的堆肥周期结束时,TN、P2O5和K2O的含量分别达到25.1、123.4和2.0g/kg。
图5堆肥反应过程中氮、磷和钾肥分的富集情况
农用堆肥产品执行《城镇垃圾农用控制标准》的标准。表2是本实验堆肥产品的3种肥分与标准值的对比情况。
表2堆肥产品肥料含量对照表