有機(jī)固廢堆肥過程的水分平衡模型研究進(jìn)展

石曉曉，陳同斌，鄭國(guó)砥*，高 定

（1．中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所環(huán)境修復(fù)中心，北京 100101；2．中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100049）

目前我國(guó)種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和食品加工業(yè)等的快速發(fā)展產(chǎn)生大量的秸稈、畜禽糞便、餐廚垃圾和酒糟等有機(jī)固體廢棄物，如果處理處置不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題。2015 年中國(guó)畜禽糞便量高達(dá)31.58億t，其中氮磷鉀養(yǎng)分資源總量有3832.9 萬t［1］。若將這些固體廢棄物通過堆肥，把不穩(wěn)定成分轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，則可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)固體廢棄物無害化、減量化和資源化［2］。

堆肥主要驅(qū)動(dòng)力是微生物，而物料中的水分是微生物活動(dòng)的重要介質(zhì)，且水分含量對(duì)微生物活性的影響大于溫度的影響，因此可以通過調(diào)節(jié)水分含量來提高微生物的活性［3］。水分是微生物進(jìn)行新陳代謝、生理和生化反應(yīng)的基礎(chǔ)，水分為微生物所需的可溶性營(yíng)養(yǎng)物提供載體［4］，還為堆肥中的化學(xué)和生物反應(yīng)提供介質(zhì)［5］。隨著堆肥技術(shù)自動(dòng)化水平日益提高，堆肥過程中自動(dòng)控制的參數(shù)控制也越來越重要。水分作為堆肥中重要的調(diào)控參數(shù)，建立堆肥過程中水分平衡模型將有利于對(duì)堆肥進(jìn)行自動(dòng)化控制，對(duì)調(diào)節(jié)堆肥工藝參數(shù)并達(dá)到堆肥優(yōu)化有重要意義［6-7］。

1 建立模型的重要性

1.1 水分的存在形式

有機(jī)固體廢棄物在經(jīng)過前處理進(jìn)行堆肥時(shí)含水量較高，水分在堆體中的存在形式?jīng)Q定了水分運(yùn)移的途徑和難易程度。研究人員根據(jù)污泥中水分和污泥絮體的結(jié)合方式不同提出了4 種不同形態(tài)的分布：自由水、表面吸附水、毛細(xì)管結(jié)合水和胞內(nèi)水［8］。……