堆肥型生態(tài)廁所處理有機(jī)廢棄物的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

堆肥型生態(tài)廁所處理有機(jī)廢棄物的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)摘要：堆肥型生態(tài)廁所具有節(jié)水、無異味、廢物資源化的特點(diǎn)，是有機(jī)廢棄物資源化的新技術(shù)。本文利用堆肥型生態(tài)廁所（Bio-toilet），對人體排泄的有機(jī)廢棄物的資源化進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，四周的初始運(yùn)行結(jié)果表明，堆肥型生態(tài)廁所對糞便降解率隨時(shí)間增加總體趨勢增高，在三周以后達(dá)到97%以上；對堆肥樣品的化學(xué)分析測試表明，C/N尚未達(dá)到肥料腐熟標(biāo)準(zhǔn)，但有機(jī)物、N、P含量較高，有利于將來作為農(nóng)肥施用。關(guān)鍵詞：堆肥型生態(tài)廁所；有機(jī)廢棄物；資源化；降解率ABasicStudyonRecycleofOrganicWastebyComposting-typeBio-toiletAbstract:Abasicstudyofrecycleoforganicwasteofhumanbeingisshowninthispaperbyusingcomposting-typeBio-toilet.Composting-typeBio-toiletisanewtechnologyandhastheadvantagesofwater-free,goododorandrecycleofwaste.Theresultsin4weeksindicatedthatthedegradationratewasincreasingwithdegradationtime,anddegradationratewasbeyond97%after3weeks.C/Nhasnotreachedthestandardofmaturity,however,thecontentoforganicmatter，NandPiscomparativelyhigh,whichcanbeafuturefertilizerinfarmland.Keywords:composting-typeBio-toilet;organicwaste;recycle;degradationrate引言人類生活中每天產(chǎn)生大量的有機(jī)垃圾，如人們每天產(chǎn)生的生活糞便、廚余等有機(jī)垃圾；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)作物秸稈、菜根、菜葉；畜牧養(yǎng)殖業(yè)的畜禽糞便、墊草、剩余飼料；釀造業(yè)及食品工業(yè)廢棄物等等，這些有機(jī)廢棄物占用土地，污染環(huán)境，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染與水體富營養(yǎng)化，同時(shí)造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。各國有機(jī)垃圾占生活垃圾的比重為：東京，29%[1]；馬尼拉，50%[2]；中國香港，32%[1]。隨著我國城市居民生活水平的提高,垃圾增長速度加快,有機(jī)垃圾占生活垃圾的比重約為30-50%。目前垃圾處理的傳統(tǒng)方法[3][4]主要有：填埋法，焚燒法，堆肥法等。這些處理方法各有優(yōu)、劣勢，“填埋法”直接將廢物分解，占用土地、浪費(fèi)能源；傳統(tǒng)的“堆肥法”處理時(shí)間長，衛(wèi)生條件差，肥效低，成本高，不利于在城市或農(nóng)村普及推廣；“焚燒法”有減量化的效益，兼有熱能回收的優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)造成二次污染，且不能實(shí)現(xiàn)資源的回收利用。有機(jī)廢棄物是一種錯(cuò)置的資源，本身含有大量的有機(jī)與營養(yǎng)物質(zhì)，資源化的潛力巨大。目前，生態(tài)廁所作為廢棄物資源化的新技術(shù)的已經(jīng)被研究并使用。所謂生態(tài)廁所是以減少水消耗為特點(diǎn)，以將廢物轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫馁Y源、對環(huán)境不造成污染為特征，并且無臭，安全衛(wèi)生的廁所。生態(tài)廁所具有廣泛的環(huán)境效益與社會(huì)效益、甚至經(jīng)濟(jì)效益。美國國家環(huán)保局早在80年代就支持和建立了一批帶有堆肥功能的廁所，并在相關(guān)法律中增加了支持和鼓勵(lì)生態(tài)衛(wèi)生排水系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)容。歐洲近年來研究開發(fā)了一種非混合型的分離式廁所，即將尿液貯存后用作農(nóng)肥，糞便作堆肥處理。日本也研制出堆肥型生態(tài)廁所，無需用水，無味，無須投入菌種，廚余和糞便經(jīng)好氧發(fā)酵后可以作為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥使用。在我國，不同處理技術(shù)、各種類型的生態(tài)廁所已在各地開始使用。主要類型有無水打包型、生物處理制肥型、循環(huán)水沖型[5]，“無水打包型”的特點(diǎn)是將排泄物打包、密封，防止臭味外泄。廁所本身不污染周圍環(huán)境，但打包后的糞便沒有發(fā)生任何的降解反應(yīng)，最終被送到垃圾填埋場，寶貴的資源沒有得到有效的利用，從嚴(yán)格的意義上說不能列入生態(tài)廁所的行列；“生物處理堆肥型”一般需要另外投入菌種，糞便發(fā)酵后成為可以利用的有機(jī)肥;“循環(huán)水沖型”利用糞便處理菌對糞便廢水進(jìn)行處理,處理凈化后的水可用于再循環(huán)沖洗廁所，從而形成良性的循環(huán)系統(tǒng)，無臭味、無污染物排放，節(jié)約水資源，其不足之處是存在如何有效利用污泥、以及如何降低能源消耗和降低處理成本等幾方面的問題。綜合來看，堆肥型生態(tài)廁所符合免水、無異味、廢物資源化的特點(diǎn)，是真正意義上的生態(tài)廁所。本文利用堆肥型生態(tài)廁所（Bio-toilet），對人體排泄的有機(jī)廢物進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)研究，以期實(shí)現(xiàn)這種有機(jī)廢棄物資源化新技術(shù)的應(yīng)用與推廣。實(shí)驗(yàn)儀器本實(shí)驗(yàn)采用堆肥型生態(tài)廁所進(jìn)行人體排泄物的污染控制技術(shù)與資源化研究。所用主要儀器為日本正和電工株式會(huì)社生產(chǎn)的S-15型生態(tài)廁所，結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要參數(shù)：外型尺寸：長×寬×高，1000mm×620mm×623mm；重量，150kg；馬達(dá)功率，40w；電熱條功率，200w；電壓，AC100V；鋸木屑，0.15m3；最多使用人次，約16-20人次/天。工作原理：在便座下的不銹鋼盒子中裝入適量的鋸木屑為反應(yīng)介質(zhì)，通過適當(dāng)攪拌使得排入的糞便與鋸木屑混合并在好氧條件下發(fā)生分解。同時(shí)用電熱條控制其中的溫度均衡并高于大氣溫度，使得小便中的水分以及糞便分解過程中產(chǎn)生的水和二氧化碳通過排氣扇排入大氣。糞便中的N、P等營養(yǎng)鹽留在鋸木屑中，經(jīng)過一段時(shí)間后將其取出就是干燥、清潔的優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料，可施用于農(nóng)田，進(jìn)行有機(jī)廢棄物的資源化循環(huán)利用。這一新型生態(tài)廁所的關(guān)鍵技術(shù)在于必須維持反應(yīng)器中氧、水分和溫度三者的平衡，使得排入其中的糞便和廚房有機(jī)垃圾發(fā)生好氧分解。小便中95%為水分，小便中的水分蒸發(fā)后，糞便的體積大大減少。鋸木屑的高孔隙率使得糞便在好氧條件下發(fā)生分解，其分解速度快，分解過程中不發(fā)生臭味。最終的產(chǎn)物從某種意義上講是被濃縮的、性狀安定的、易于使用的有機(jī)肥料。[6]其它實(shí)驗(yàn)儀器有：溫濕度計(jì)；數(shù)字式單探頭溫度儀表；電子計(jì)數(shù)秤（TB-MKC-300），最大量程300kg，精度值：20g智圖蔥1搞蠢堆肥型生態(tài)廁詠所結(jié)構(gòu)示意圖置F懲ig.1S案tructu小reof忠compos奉ting-t少ype顏Bio-泡t憑oilet2實(shí)驗(yàn)方法禾200乞4泄年張5欣月歇2食4伸日誕-式6槳月六2滋0姐日，在南京大霜學(xué)內(nèi)，采用堆真肥型生態(tài)廁所均S扭-1骨5券，進(jìn)行室內(nèi)溫救度、濕度測試聞，反應(yīng)器溫度績測試，有機(jī)廢惕棄物降解率測烏試與樣品化學(xué)萍分析測試。黎2.1無扯室內(nèi)溫度、濕鋸度條件測試澡每天上午昏（芹7.00-1驕0.0逢0急）、中午黎（蜓13.00-跟14.3雀0活）、下午緩（礦16.00-娛18.3享0漆）記錄溫度、撕濕度。步2.2堵澡反應(yīng)器溫度測再試筋在廁所反應(yīng)器紹內(nèi)確定六個(gè)分慣布均勻的點(diǎn)，奇用溫度計(jì)測試懼內(nèi)部溫度，取青平均值為反應(yīng)丈器的平均溫度紐。每天上午、炊中午、下午測哥試，記錄。迎2.3皂厚有機(jī)廢棄物降忙解率測試約每天記錄使用香人次與有機(jī)廢謀物投入量，并夏進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析瓶。易投入有機(jī)廢棄您物的重量廁Ｗ杏i寄：使用電子秤禮測量投入有機(jī)俱廢棄物的重量劉。使用者每次添使用廁所前后淡稱量體重，體呢重變化的差值誘⊿要Ｗ竊i襯為投入有機(jī)廢包棄物的重量。弟實(shí)際增加的廢物棄物總重量欠Ｗ擱s霞：每周稱量廁挺所投入有機(jī)廢櫻棄物前后的重宅量鳥,區(qū)其差值為經(jīng)降談解后實(shí)際增加電的的有機(jī)廢棄派物重量。振有機(jī)廢棄物降閱解率塔r騾＝（反Ｗ脾i莫—惹Ｗ疾s芹）／蛛Ｗ檔i幸2.4厭后樣品化學(xué)分析山測試邊按照廁所標(biāo)記錫的六個(gè)分布均御勻的點(diǎn)，每攪柴拌一次，取一相次樣。按開征關(guān)紙RU欺N昨，使反應(yīng)器攪包拌三次，分別鴉用固定的容器摧取三次，穴共耐1央8胖個(gè)點(diǎn)。然后混尼勻，遭取扁80動(dòng)g影左右樣品測試幻。慈3替相結(jié)果與討論木3.1表礎(chǔ)室內(nèi)溫、濕度奉條件統(tǒng)計(jì)囑℃院，濕度擦，煙23.8%-催70%門萬。如孔圖諷2姿，罷圖燒3昆所示?？傮w來促說，上午溫度鞋低于中午和下拼午，但濕度比紐中午和下午高趕。中午和下午陡的溫、濕度差軍別不大茄。鞭2戰(zhàn)5撕℃國以上的溫度占談測得室內(nèi)溫度展所有點(diǎn)旨的劣84.2%宋,盼濕度物在腔45裹%焦以上的占測得蜘室內(nèi)濕度所有臺(tái)點(diǎn)儲(chǔ)的專72.7仔%欄。圖2室內(nèi)溫度統(tǒng)計(jì)圖2室內(nèi)溫度統(tǒng)計(jì)Fig.2Housetemperature圖3室內(nèi)濕度統(tǒng)計(jì)Fig.3Househumidity擴(kuò)3.2丘嬌反應(yīng)器溫度條舍件統(tǒng)計(jì)圖4BT反應(yīng)器內(nèi)溫度統(tǒng)計(jì)Fig.4TemperatureinreactorofBT脊日本北海道大震學(xué)環(huán)境工程系止的榜Sonoko稼Nakta距等以大腸桿菌椅存活量為指標(biāo)涌對抑制病原菌殺生長的因素進(jìn)只行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)處現(xiàn)溫度與病原醉菌濃度存在一替定關(guān)系，爭45換℃押以上的高溫能贈(zèng)明顯抑制或消懇滅病原菌。劍[7]南℃宮之間，含45菠℃攔以上占所有測執(zhí)量點(diǎn)溫度平均稈值室的甩78.5逼%嫩，這對病原菌旋的抑制非常有炸圖4BT反應(yīng)器內(nèi)溫度統(tǒng)計(jì)Fig.4TemperatureinreactorofBT唱3.3棉掙有機(jī)廢棄物降研解效率統(tǒng)計(jì)練每天記錄使用危人次與有機(jī)廢垃物投入量，并彼進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分鎖析疲,耽結(jié)果如玩表光1終所示。大便和眨小便的頻次比旋為知1雷2郊：束83=1:禮6.作9鏟。小便投入量巾較多。究表麥1泡滑實(shí)驗(yàn)紐期間權(quán)使用人次與有揉機(jī)廢物投入量浴統(tǒng)計(jì)責(zé)Tab.1鐵Freque潛ncyof篇users銜andw川eight旦oforg留anicw粒aste嫌使用人蒜次來(爹次這)釀排泄物重量（辯kg挺）稿大便配小便貓總計(jì)堵大便縮小便錯(cuò)總計(jì)雕第青1壓周谷0室1兼1范0體0.16吳0.16蠢第照2挖周鼻4潑41伯45婚1.82理9.28尼11.1蘋第抓3亞周掠5唐26類31鳴1.56鹽5.98飲7.54針第局4泳周虧3城16板19扭0.98連3.56挑4.54咬總計(jì)村12庭83蜜95然4.36開18.98念23.34圖5有機(jī)廢物的降解效率Fig.5Degradationrateoforganicwaste圖5有機(jī)廢物的降解效率Fig.5Degradationrateoforganicwaste碼對堆肥型生態(tài)漆廁所對有機(jī)廢如物的降解效率傾進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如喇圖紡5矩所示。實(shí)驗(yàn)開屯始，為保持濕乘度，加虎入錄10.45弦kg飼水，以保持一穴定的濕度。由愛圖可見，堆肥挽型生態(tài)廁所對安有機(jī)廢物的降就解效率非常高條，四周的降解增率依次桐為極76.53憶%尚，條82.91死%每，吊97.85店%構(gòu)，烤97.37耗%叔，降解率在第米三周之后平穩(wěn)練。這可能是因做為本次實(shí)驗(yàn)運(yùn)杠行期間尿液（怒含水）的比例炮較高，蒸發(fā)比功例較大。腸3.4僻撒樣品分析測試社堆肥型生態(tài)廁師所完全不需用管水，最終產(chǎn)出輝的是干燥、清攔潔的肥料。按仙照有機(jī)肥料的浸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測購，并與日本常Tadaha量ruIsh物ikawa云等用康堆肥型嫁生態(tài)廁所乖所作的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)盜出肥料熊[8]佩進(jìn)行比較，結(jié)殊果如煌表督2繩所示。斃在心7膨周的運(yùn)行時(shí)間反內(nèi)，癥Tadaha輝ruIsh受ikawa肢等將屬糞便尿液和廚雁房有機(jī)垃圾同址時(shí)投入反應(yīng)器且，暈人體排泄線物熔2kg活/尖天，廚房垃殘圾機(jī)0.4kg見/年天。女由于食物構(gòu)成隔不同，投入量冠多，時(shí)間長等帳原因，和本實(shí)乎驗(yàn)堆肥樣品相度比較，有機(jī)物老和各種元素含巾量均較高，尤遣其是墊P六、著K草含量高，原因餡可能是廚房垃止圾中球P拖、打K土含量高霜。疲C腹、式N丟含量接近，可漲能是因?yàn)榫詶椖拘紴榛|(zhì)，趣尿液涌中嶺N臉的含量很高。晶C/盜N傍是最常用于評訪價(jià)腐熟度的參吩數(shù)。適合于翁微生物作用選的有機(jī)補(bǔ)物稻C/N湖介碗于牛20:酷1春至溪30:1融[9]獎(jiǎng)。罷Goluek難e賢指出腐熟的堆工肥卷C/N莊值小窮于筍2仁0蛛。筐[10]屆本實(shí)驗(yàn)堆肥樣雄品與日方樣品盞在四周、七周進(jìn)時(shí)間范圍棟內(nèi)腳C/粘N健分別為切34.63涌，割28.5犧0瑞，均未到達(dá)腐遲熟的狀態(tài)。犯以嚇C/慶N鴨分析，在四周暗內(nèi)，本實(shí)驗(yàn)未聰能使微生物達(dá)貼到良好狀態(tài)。愚但四周時(shí)間內(nèi)角累積的有機(jī)物造、炎N吵、姓P洽含量較高，預(yù)暢計(jì)隨著時(shí)間增瑞加，將會(huì)很快魂達(dá)到腐熟狀態(tài)丘，有利于將來辰作為農(nóng)肥施用刺。巷表哪2斤導(dǎo)堆肥型生態(tài)廁輝所樣品分析測堂試結(jié)果予Tab貞.2更Deter端minati順onand靈analy桶sisof潮compo簡sting-藏typeB滑io-toi嗎letsa娛mple縫本實(shí)驗(yàn)堆肥樣壁品測試結(jié)果掌*倡嘉Tadaha戲ruIsh悟ikawa撈等哀測試結(jié)果按N既（腳%院）能1.21荒1.514案P貫（墊P糠2囑O蜘5供）（薪%縫）晨1.03朵3.704局k綱（飽K池2烈O挖）（飲%牌）絮0.30冠15.055窯C略（斗%榮）鳥41.90廁43.146乘有機(jī)物（躲%采）通95.23掌--喜C/N牙34.63慎2載8誦．拉50雅*朵本實(shí)驗(yàn)檢測依拖據(jù)：芝NY/T30道4-95鹿，刺JY/T02誕023-96智，阻JY/T01得7-964．結(jié)論暖堆肥型生態(tài)廁婦所是有效的有往機(jī)廢物處理有別效、實(shí)用的新途技術(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)宇證明，反應(yīng)器沾內(nèi)部對45始℃偶以上的溫度值季占所有測量點(diǎn)欺溫度平均值蟻的招78.5西%盞，這對病原菌睛的抑制非常有咐利釣。彩B女T竿對有機(jī)廢物的惱降解效率隨時(shí)記間增加總體趨娘勢增高，在三南周以后達(dá)熔到魔97仗%類以上，四周對泥人體排泄物的絞降解率依次爪為膨76.53旺%拆，浴82.91紗%搬，例97.85新%牲，義97.37隨%勾。雖然在四周尸的時(shí)間范圍內(nèi)械未到達(dá)腐熟的蹲狀躁態(tài)伴,C/酬N壁為方34.63史。但本實(shí)驗(yàn)堆汽肥樣品的有機(jī)芽物聞、互N給、品P絡(luò)含量較高，預(yù)尾計(jì)隨著時(shí)間增鉗加，將很快達(dá)擋到腐熟狀態(tài)，昨有利于將來作隸為農(nóng)肥施用。諷由于時(shí)間所限鄰，僅針對人體侮排泄不物軍—嘆—掛糞便與尿液，竿對四周的廢棄口物處理情況作兆以說明。更長顯期的實(shí)驗(yàn)累計(jì)瘋結(jié)果尚需詳細(xì)扮統(tǒng)計(jì)分析；實(shí)凳際運(yùn)用過程中事的節(jié)能方式、殲對范圍更廣的丑有機(jī)廢棄物的魔處理效果等需負(fù)進(jìn)一步研究；述與該技術(shù)配套捉的收集與管理牲措施，規(guī)劃等長尚需深入調(diào)查綱與分析。參考文獻(xiàn)培[1]累躬鈴木胖，《循枕環(huán)工程學(xué)》，館日本，能量與屆資源學(xué)會(huì)出版普，滲199原2器：犯25萄.紙[2]淚Tatsuo如O旱.鑼,Emer靈linda煮R.R稀.疏,Metr億oMani究lain答Search再ofa閉Sustai否nable旁Future墻.皇Philip姑pines貫:來Univer妥sityo有fthe飼Philip洞pines確Press,跳2000.班[3]旺苗城市垃圾處理興技術(shù)及應(yīng)用前軍景搭.灣伸吳洪頸均丑.械障環(huán)境保護(hù)略，壓200哪0堪年慈1罪2壞月酸:14-1泥6.射[4]壩亭城市垃圾處理糞方法綜蝴述腳.尋宏王豐春，田新縫珊，蔡廣壺宇暮.滿葛電力環(huán)境保護(hù)苦，項(xiàng)2003,1缺9(1):聾46-48.怒[5載]雷杜刑兵屋,攪司亞綱安圈,淡孫艷六玲霧.六生態(tài)廁所的類萌型及糞污處理洗工漂藝孩.叨給水排水飄，眠2003,2碧9刷（丹5禍）嗓:60-62亡.寬[6]多Ishik的awaT.檔,Ushi獄jimaK套.,Shi帝nozawa始K.,創(chuàng)etal瘦..特APrel幫iminar杠yStud胡yfor宗Improv置ement吉ofWat戴erEnv倡ironme吉ntin燦Metro倡Manila冬byOn啟-site息Treatm便entof州Organ凡ic意Waste厲.挺Proc弄eeding幼s壞of陶TheIn攔ternat否ional扮Sympos斤iumon雕Bioma壟ssWas菌teTre往atment窩Using輔Sawdu系stas餅anArt曉ificia榮lSoil多Matri振x晝,揀