餐厨垃圾有机肥料生产问题分析

收稿日期:2009-05-09作者简介:涂强楠(1989-),女,东华大学应用数学系。��文章编号:1006-0456(2009)04-0406-03餐厨垃圾有机肥料生产问题分析涂强楠(东华大学应用数学系,上海201620)��摘要:通过分析确定餐厨垃圾生产肥料时真菌产量与食物浆、蔬菜下脚、碎纸以及投料时间之间的关系,从微生物生长机理着手,建立堆肥时间与底物浓度(即碳氮比)、环境温度的非线性模型。依据模型分析,提出了在不扩大生产规模的情况下,提高餐厨垃圾处理量的对策建议。关键词:餐厨垃圾:碳氮比;温度;微生物中图分类号:X701.2����文献标识码:AAnalysisontheProductionofOrganicFertilizerofFoodWastesTUQiang�nan(DepartmentofAppliedMathematics,DongHuaUniversity,Shanghai201620,China)Abstract:Therelationoffungusoutputandfoodwastes,vegetablewaste,shreddedpaperandfeedingtimeinproducingfertilizerwithfoodwastesisdeterminedthroughanalysis.Beginningwithgrowthmechanismofthemicro�organism,thenonlinearmodelofcompostingtime,substrateconcentration(carbon�nitrogenratio)andtemperatureisestablished.Basingonthemodelanalysis,thecountermeasuresimprovingwastehandlingcapacityofrestaurantwhentheproductioncapacityofrestaurantisnotexpandedareproposed.KeyWords:foodwastes;carbon�nitrogenratio;temperature;microorganism��随着社会的进步和城市的发展,人们生活水平在不断提高。目前城市生活垃圾成分中的有机物含量逐渐提高,餐厨垃圾的产生量有越来越大的趋势。由于高含水率,餐厨垃圾不能满足垃圾焚烧的发热量要求[1],直接填埋会造成有机物的大量浪费,直接排入下水道又可能造成甲烷气爆炸等问题。因此,餐厨垃圾的处理处置越来越引起全社会的关注。蒲红艳通过生物降解法对餐厨垃圾进行处理,筛选出高效餐厨垃圾降解菌,并对其进行鉴定,对生物降解餐厨垃圾的厌氧工艺进行了优化研究[2];孙营军等提出了餐厨垃圾发酵生物制氢研究的发展方向[3];曹先艳等通过批式试验探讨了温度对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响[4]。本文通过对实验数据分析,采取纯数据分析的建模思想,对影响微生物分解的底物浓度(即碳氮比)、温度与堆肥时间的相关关系进行分析,建立了堆肥时间与底物浓度(即碳氮比)、温度的非线性模型,为在不扩大生产规模的情况下,提高餐厨垃圾处理量提出对策建议。1�模型假设利用微生物将餐厨垃圾变成肥料是处理餐厨垃圾的有效途径之一。将残余的食物制成浆状物,并与蔬菜下脚及少量碎纸混合成原料,加入真菌菌种后放入容器内,真菌消化这些混合原料,转变为有机肥料。如何通过增加真菌活力的办法来加速肥料生产,进而提高餐厨垃圾处理量具有理论和实用价值。假设在餐厨垃圾的处理过程中:�没有可以人为控制温度的设备,所以培养器的温度完全由外界温度决定;相关人员中并不懂得如何堆肥的知识,所以堆肥的过程纯粹是靠细菌的自身和营养液的浓度;!真菌和培养液均在培养器中均匀分布,并且充满所在容器;∀培养液的堆肥能力是与其中所含真菌的数量是成正比的。根据相关资料可知[5],微生物的生长与营养液中所含碳氮比平衡是非常重要的。当碳的比例过高时,真菌将完全消耗其中的氮;而当氮过量时,全部消耗的将是碳;但无论如何,过多的碳或是氮对微生物的生长都是不好的。所以,营养液中碳氮比m(C)/m(N)是很重要的。因此影响堆肥时间的应该是营养液中碳氮比m(C)/m(N)。各个营养液元素的碳氮比分别为[6]:碎纸中的碳氮比为150�1;第31卷第4期2009年12月������南昌大学学报(工科版)JournalofNanchangUniversity(Engineering&Technology)Vo.l31No.4Dec.2009�蔬菜下脚(用草碎代替)为20�1;食物浆(用白饭代替)为15�1。用加权算法算出营养液中所含碳氮比m(C)/m(N)。公式为m(C)/m(N)=15a+20b+150ca+b+c(1)其