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生态卫生设备是一个千厕或是堆肥反应器,利用锯末作为微生物载体,通过生物转化将人体的排泄物转化为富含N、P、K的有机肥料或土壤改良剂。与传统的卫生设施相比,生态卫生设备既不浪费水资源,也不需要下水道系统,并同时灭活病原微生物,因此,系统的研究生态卫生设备具有重要的实际意义。试验的目的是在自然通风条件下,研究小型堆肥反应器对人粪便和粪臭素的降解效果。在反应器温度控制在50℃左右,含水率控制在50%—60%的试验条件下,研究了序批式和间歇式操作条件下的粪臭素和COD、TOC及总氮、有机氮、氨氮、硝酸盐氮和反硝化细菌和的变化特性,并对粪便中有机物的微生物降解进行了动力学分析。试验结果表明:(1)序批式操作下,8月27日粪臭素在六个小时内由刚开始的0.712mg/g、0.335mg/g降解到0.051mg/g、0.012mg/g,去除率达到了93%。此后粪臭素含量继续降低,24小时后去除率超过99%。9月6日粪臭素在六个小时后,粪臭素的含量分别由刚开始的0.735mg/g、0.303mg/g降解到0.074mg/g、0.057mg/g。去除率分别为89%、80.9%。24小时后去除率都超过99%。间歇操作下,在前12个小时,粪臭素降解的速度很快。12个小时后,四个反应器分别由开始的0.667mg/g、0.667mg/g、0.333mg/g、0.333mg/g降低到0.168mg/g、0.125mg/g、0.058mg/g、0.068mg/g,去除率超过了80%。24小时后的去除率都可达到90%左右,48小时后的去除率可达到93%左右。(2)TOC的降解为:在前2天,降解速度非常快。1、2、3号反应器2天后TOC的含量从刚开始的3.309mg/g、2.922mg/g、3.515mg/g降低到1.948mg/g、1.354mg/g、1.391mg/g,去除率达到50%左右。然后其降解速度明显下降。实验结束时,TOC的去除率分别为71.83%、60.58%、69.32%。COD的降解为:在前2天,降解速度快。2天以后,COD的去除率都超过了60%。然后降解速度明显下降。1、2、3号反应器在实验结束的时候去除率分别为72.59%、74.14%、80.57%。(3)氨氮的在前6天,含量直线下降,6天后,1、2、3、4号反应器中的氨氮分别由最初的0.919mg/g、0.919mg/g、1.073mg/g、0.983mg/g降低到0.391mg/g、0.289mg/g、0.246mg/g、0.212mg/g。十天后的氨氮损失率分别为66.137%、73.28%、77.65%、80.12%。总氮的损失是比较明显的,但损失速度变化不大。6天后,由试验刚开始2.394mg/g、2.394mg/g、2.396mg/g、2.195mg/g降低到6天后的1.392mg/g、1.487mg/g、1.300mg/g、1.156mg/g。然后总氮的数值只有很小的降低。试验结束时总氮的损失率分别为45.73%、43.36%、51.49%、50.01%。有机氮的损失较少。两个反应器的有机氮含量分别从最开始的1.437mg/g、1.172mg/g减少到0.932mg/g、0.812mg/g。实验结束时,有机氮的损失率接近于40%。硝酸盐氮的降解速度变化不大。损失持续进行。实验结束时,两个反应器的硝态氮从开始的0.0384mg/g、0.0397mg/g降解到0.0115mg/g、0.0129mg/g。损失率约为70%。反硝化细菌消失的速度很快,1号反应器在第7天,反硝化细菌消失了90%以上,而4号反应器,在第3天就消失了80%以上。三种形态的氮都有不同程度的损失,其中损失最大的为氨态氮,有机氮在微生物的作用下也有一定程度的损失,但损失不是很大,这主要是因为在高温的作用下,微生物的新陈代谢活动受到抑制,氨化和矿化作用大大减弱。这说明在模拟自然通风情况下,反应器中氮的损失主要是因为高温导致的氮的挥发作用。(4)动力学结果:采用分段模拟取得了较好的效果,TOC和COD的降解在前2天为零级反应,2天后为一级反应。实测值和拟合值相对误差较小。分别对TOC和COD在20d—50d的值进行预测。预测结果显示其含量将不会变化很大,维持在某个数量级。在整个过程中,反应器无臭无味,保持良好的卫生条件。由此可知,好氧堆肥反应器是一种可行的粪便处理设施,有效达到降解有机物,同时保持肥分的目的,在缺水或供水困难的条件下,不失为一种良好的卫生设备和堆肥设备。