[發(fā)明專利]一種評(píng)價(jià)堆肥過程物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210394860.9
• 申請(qǐng)日: 2012-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN102928378A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何小松;席北斗;李丹;潘紅衛(wèi);張進(jìn)保
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01N21/33
• 分類號(hào): G01N21/33;G01N21/64
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周長(zhǎng)興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體廢物處理與資源化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過不同堆肥時(shí)段水溶性有機(jī)物結(jié)構(gòu)的相似性比較來評(píng)價(jià)堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率的方法。

背景技術(shù)

堆肥是有機(jī)固體廢棄物一種重要的資源化處理手段，在堆肥過程中，有機(jī)物發(fā)生礦化和腐殖化，生成二氧化碳和水，以及形成腐殖質(zhì)類物質(zhì)，最終達(dá)到穩(wěn)定。堆肥工藝參數(shù)如溫度、含水率、通氣量、翻堆頻率等，是影響堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率的重要因素。堆肥過程物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率的高低直接影響著堆肥成本：堆肥過程有機(jī)物轉(zhuǎn)化效率高，腐熟周期短，不但能節(jié)省堆肥場(chǎng)地，還能降低堆肥所需動(dòng)力成本；反之，堆肥過程有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化效率低，不僅會(huì)增加堆肥廠土建成本，還會(huì)增加單位堆肥產(chǎn)品的動(dòng)力消耗成本。

在堆肥過程中，有機(jī)物發(fā)生降解，產(chǎn)生二氧化碳和水，形成腐殖質(zhì)類物質(zhì)，因此，可以通過堆肥材料體積和質(zhì)量的減少速率、二氧化碳的生成量速率、氧氣消耗量速率以及腐殖化合成速率來評(píng)價(jià)堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，但這些方法或測(cè)定過程復(fù)雜，或不能從微觀結(jié)構(gòu)精確揭示堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，無(wú)法為改善堆肥工藝提供精確的指導(dǎo)。

堆肥是一個(gè)有機(jī)物演化的過程，隨著堆肥的進(jìn)行，有機(jī)質(zhì)不斷發(fā)生降解和腐殖化，其相似性不斷變差。因此，在間隔相同的兩個(gè)堆肥時(shí)間里，有機(jī)質(zhì)的相似性越高，表明堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率越低，而有機(jī)質(zhì)的相似性越差，表明堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率越高。

堆肥過程有機(jī)物只有溶于水后，微生物才能利用，水溶性有機(jī)物(DOM)組成比固相有機(jī)物更能有效反映堆肥物質(zhì)演化過程，因此，可以通過堆肥水溶性有機(jī)物結(jié)構(gòu)變化來判斷堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率。現(xiàn)代光譜技術(shù)，如紫外-可見吸收光譜、紅外光譜及熒光光譜，能夠用來研究堆肥有機(jī)物組成，從微觀揭示堆肥有機(jī)物結(jié)構(gòu)特征。另一方面，多元統(tǒng)計(jì)分析如聚類分析，能夠從統(tǒng)計(jì)學(xué)上揭示不同樣品的相似性，因此，當(dāng)把現(xiàn)代光譜技術(shù)和聚類分析結(jié)合起來，就可以比較不同堆肥時(shí)段有機(jī)物的相似性，進(jìn)而判斷堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的內(nèi)容在于提供一種評(píng)價(jià)堆肥過程物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率的方法，通過不同時(shí)日堆肥樣品中水溶性有機(jī)物結(jié)構(gòu)相似性的比較來評(píng)價(jià)堆肥過程物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的評(píng)價(jià)堆肥過程物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率的方法，主要步驟為：

A)樣品采集與水溶性有機(jī)物提取：堆肥過程中，以一定間隔時(shí)日采集堆肥樣品，在堆肥樣品中加水，震蕩離心后取上清液過濾，制得水溶性有機(jī)物；

B)水溶性有機(jī)物含量測(cè)定：測(cè)定水溶性有機(jī)物中的碳濃度；

C)特征紫外和熒光光譜參數(shù)測(cè)定：

(1)測(cè)定水溶性有機(jī)物在254nm下的紫外吸收值，將其除以水溶性有機(jī)物中的碳濃度，得單位濃度水溶性有機(jī)物的特征紫外吸收值SUVA₂₅₄；

(2)測(cè)定水溶性有機(jī)物在253nm和203nm下的紫外吸收值，計(jì)算其比值E₂₅₃/E₂₀₃；

(3)掃描水溶性有機(jī)物在254nm激發(fā)波長(zhǎng)下的熒光發(fā)射光譜，計(jì)算發(fā)射光譜中435-480nm范圍內(nèi)的熒光積分面積與300-345nm范圍內(nèi)的熒光積分面積的比值A(chǔ)₄/A₁；

(4)掃描水溶性有機(jī)物樣品一定波長(zhǎng)差下250-600nm范圍內(nèi)的同步熒光光譜，計(jì)算250-308、308-363、363-600范圍內(nèi)各自熒光積分面積占總面積的比分比，記為PLR、FLR及HLR；

D)相似性分析：以不同堆肥時(shí)日樣品的SUVA₂₅₄、E₂₅₃/E₂₀₃、A₄/A₁、PLR、FLR及HLR為參數(shù)，進(jìn)行變量聚類分析；

E)堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率評(píng)價(jià)：在聚類分析中，相同時(shí)間間隔堆肥樣品的距離值越大，則堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率越高；反之，相同時(shí)間間隔樣品的距離值越小，堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率越低。

所述的方法中，步驟A中在堆肥樣品中加水比例是堆肥干重固液比1g∶10ml。

所述的方法中，步驟A中加入的水是雙蒸水。

所述的方法中，步驟A中的上清液過濾是采用0.45μ濾膜進(jìn)行過濾。

所述的方法中，步驟B是將堆肥樣品中水溶性有機(jī)物的碳濃度調(diào)至小于10mg/L后進(jìn)行測(cè)定。

所述的方法中，步驟C中的第4步中所指的一定波長(zhǎng)差為30nm。

所述的方法中，步驟D中的變量聚類分析是采用在統(tǒng)計(jì)軟件SPSS上進(jìn)行；聚類方法采用組間連接法，距離度量采用歐幾里德距離的平方。