农村有机生活垃圾和秸秆快速好氧发酵技术参数研究

1.2.2试验装置设计
据表2的正交试验设计，将同一个通风量参数定为一组，即1、2、3号罐为第一组，由连接在鼓风机上的定时器控制每天等间隔通风6次，每次30min，合计3h；4、5、6号试验罐为第二组，由连接在鼓风机上的定时器控制每天等间隔通风4次，每次30min，合计2h；7、8、9号试验罐为第三组，由连接在鼓风机上的定时器控制每天等间隔通风2次，每次30min，合计1h。三组试验装置结构相同，见图1。图1中的3个罐体结构完全一样，A、B、C点之间等间隔30cm，其中A点距离罐顶为25cm，D点距离罐底为5cm。
1.2.3试验安排
根据前述李海青、王宝良、章北平、冯明谦等对好氧发酵技术工艺参数的研究结果表明，C/N最佳范围为25︰1～35︰1，含水率最佳范围为55％～65％，据此安排三因素三水平的正交试验如表3所示，具体试验步骤为：

图1试验装置示意图
1）根据表1所示的原料C/N和含水率，以垃圾和秸秆为主要原料，以畜禽粪便为辅料，配制C/N为25︰1、30︰1和35︰1的3种（3水平）混合物料；
2）测试上述3种混合物料含水率，然后再通过晾晒的方法，将每组混合物料的含水率尽可能地调节到55％、60%和65％的3个水平附近；
3）根据表2正交试验设计，一一对应将充分混合的物料装入1～9号罐；
4）按照试验方案对9个发酵罐进行通风，利用风速仪测量风速，并计算出每个罐体的通风量。每天两次定时测量发酵罐A、B、C点温度并记录。
表3正交试验安排、通风量及装料温度

2结果与分析
2.1正交试验分析
中国生产绿色食品的肥料使用准则NY-1999附录中对堆肥温度的卫生标准及要求为堆温达50～55℃以上持续5～7d[17]，据此，本试验以A、B、C3点中发酵温度最快达到50℃～55℃以上所需时间作为分析发酵效果的指标，优化快速发酵工艺参数。具体情况分析[16]如表4所示。
据表4中极差Rj的分析，三因素对应的极差Rj值分别为1.86、0.68和1.53，其中最大值对应的因素为最大影响因素，本试验中为通风量。由此得出对发酵效果（以温度上升速率℃/h表示）影响最显著的是a（通风量），其次是c（含水率），最后是b（C/N）。
表4正交试验分析

衡量好氧发酵效果的指标是温度上升速率越高越好，因此应选择指标数值大的水平为最佳方案。根据表4分析a（通风量）为最大影响因素，对应Tij中最大值为T3j=2.3；b（C/N）对应Tij中最大值为T1j=1.81；c（含水率）对应Tij中最大值为T2j=2.22；由此得出最佳因素水平搭配为a3b1c2，与此吻合的只有第7号试验，与试验结果最大值1.17相一致。为进一步论证极差分析结果，采用更加精确的方差分析[16]，结果如表5所示。
表5方差分析表

由于F0.05（2，9）=4.26，F0.01（2，9）=8.02，故因素a、c、作用显著，因素b作用不显著，3个因素的显著性分别为a、c、b，这与前面极差分析的结果一致。
2.2发酵温度测试分析
每日分别在12︰00和19︰00定时对发酵罐体A、B、C三点的温度进行测量并记录，结果发现：每个罐体在确定的时间，其每个点的温度变化趋势保持一致。随着发酵的进行，混合物料的高度逐渐降低，能够完整代表温度变化趋势的是B点和C点。本文选择12׃00时B点温度记录数据获得的线性图见图2，作为对正交试验分析结果的补充。

图2发酵罐B点每天12:00温度随时间变化情况