[发明专利]一种评价堆肥过程物质转化效率的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废物处理与资源化技术领域，具体涉及一种通过不同堆肥时段水溶性有机物结构的相似性比较来评价堆肥物质转化效率的方法。

背景技术

堆肥是有机固体废弃物一种重要的资源化处理手段，在堆肥过程中，有机物发生矿化和腐殖化，生成二氧化碳和水，以及形成腐殖质类物质，最终达到稳定。堆肥工艺参数如温度、含水率、通气量、翻堆频率等，是影响堆肥物质转化效率的重要因素。堆肥过程物质转化效率的高低直接影响着堆肥成本：堆肥过程有机物转化效率高，腐熟周期短，不但能节省堆肥场地，还能降低堆肥所需动力成本；反之，堆肥过程有机质转化效率低，不仅会增加堆肥厂土建成本，还会增加单位堆肥产品的动力消耗成本。

在堆肥过程中，有机物发生降解，产生二氧化碳和水，形成腐殖质类物质，因此，可以通过堆肥材料体积和质量的减少速率、二氧化碳的生成量速率、氧气消耗量速率以及腐殖化合成速率来评价堆肥物质转化效率，但这些方法或测定过程复杂，或不能从微观结构精确揭示堆肥物质转化效率，无法为改善堆肥工艺提供精确的指导。

堆肥是一个有机物演化的过程，随着堆肥的进行，有机质不断发生降解和腐殖化，其相似性不断变差。因此，在间隔相同的两个堆肥时间里，有机质的相似性越高，表明堆肥物质转化效率越低，而有机质的相似性越差，表明堆肥物质转化效率越高。

堆肥过程有机物只有溶于水后，微生物才能利用，水溶性有机物(DOM)组成比固相有机物更能有效反映堆肥物质演化过程，因此，可以通过堆肥水溶性有机物结构变化来判断堆肥物质转化效率。现代光谱技术，如紫外-可见吸收光谱、红外光谱及荧光光谱，能够用来研究堆肥有机物组成，从微观揭示堆肥有机物结构特征。另一方面，多元统计分析如聚类分析，能够从统计学上揭示不同样品的相似性，因此，当把现代光谱技术和聚类分析结合起来，就可以比较不同堆肥时段有机物的相似性，进而判断堆肥物质转化效率。

发明内容

本发明的内容在于提供一种评价堆肥过程物质转化效率的方法，通过不同时日堆肥样品中水溶性有机物结构相似性的比较来评价堆肥过程物质转化效率。

为了实现上述目的，本发明提供的评价堆肥过程物质转化效率的方法，主要步骤为：

A)样品采集与水溶性有机物提取：堆肥过程中，以一定间隔时日采集堆肥样品，在堆肥样品中加水，震荡离心后取上清液过滤，制得水溶性有机物；

B)水溶性有机物含量测定：测定水溶性有机物中的碳浓度；

C)特征紫外和荧光光谱参数测定：

(1)测定水溶性有机物在254nm下的紫外吸收值，将其除以水溶性有机物中的碳浓度，得单位浓度水溶性有机物的特征紫外吸收值SUVA₂₅₄；

(2)测定水溶性有机物在253nm和203nm下的紫外吸收值，计算其比值E₂₅₃/E₂₀₃；

(3)扫描水溶性有机物在254nm激发波长下的荧光发射光谱，计算发射光谱中435-480nm范围内的荧光积分面积与300-345nm范围内的荧光积分面积的比值A₄/A₁；

(4)扫描水溶性有机物样品一定波长差下250-600nm范围内的同步荧光光谱，计算250-308、308-363、363-600范围内各自荧光积分面积占总面积的比分比，记为PLR、FLR及HLR；

D)相似性分析：以不同堆肥时日样品的SUVA₂₅₄、E₂₅₃/E₂₀₃、A₄/A₁、PLR、FLR及HLR为参数，进行变量聚类分析；

E)堆肥物质转化效率评价：在聚类分析中，相同时间间隔堆肥样品的距离值越大，则堆肥物质转化效率越高；反之，相同时间间隔样品的距离值越小，堆肥物质转化效率越低。

所述的方法中，步骤A中在堆肥样品中加水比例是堆肥干重固液比1g∶10ml。

所述的方法中，步骤A中加入的水是双蒸水。

所述的方法中，步骤A中的上清液过滤是采用0.45μ滤膜进行过滤。

所述的方法中，步骤B是将堆肥样品中水溶性有机物的碳浓度调至小于10mg/L后进行测定。

所述的方法中，步骤C中的第4步中所指的一定波长差为30nm。

所述的方法中，步骤D中的变量聚类分析是采用在统计软件SPSS上进行；聚类方法采用组间连接法，距离度量采用欧几里德距离的平方。