【微生物處理人糞便適宜環(huán)境分析】 微酸環(huán)境下適宜生長(zhǎng)的微生物是

　　摘要：利用木屑和豆秸稈體積比1：1的復(fù)混物和豆秸桿兩種原料，分別作為免水資源綜合利用型生態(tài)廁所的反應(yīng)基質(zhì)。在不同反應(yīng)基質(zhì)下，通過(guò)比較生態(tài)廁所降解量、溫度、含水率、PH值的變化，分析能否用復(fù)混物或秸桿作為生態(tài)廁所反應(yīng)基質(zhì)和研究微生物處理人糞便適宜的環(huán)境，結(jié)果表明復(fù)混物或秸桿能夠作為生態(tài)廁所的反應(yīng)基質(zhì)，其混合物干重減少率主要分別處在35%～40%和50%上下范圍波動(dòng)；當(dāng)含水率為50%～55%，溫度45℃，PH值9～10時(shí)，微生物處理人糞便能力高。
　　關(guān)鍵詞：生態(tài)廁所；復(fù)混物；微生物；人糞便
　　中圖分類號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　
　　1引言
　　
　　聯(lián)合國(guó)人類居住研究所所長(zhǎng)Ignacio Armillas強(qiáng)調(diào)： “找到一項(xiàng)不必用水的馬桶是步入二十一世紀(jì)人類最大的挑戰(zhàn)……”［1］。近年來(lái),生態(tài)廁所正在全國(guó)各地發(fā)展并應(yīng)用起來(lái)。目前國(guó)內(nèi)外的生態(tài)廁所主要分為兩類:免水沖洗廁所和循環(huán)水沖洗廁所［2］。
　　我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈是豐富的自然資源。免水沖生態(tài)廁所就是一種免水生物處理制肥型生態(tài)廁所，與傳統(tǒng)的廁所相比,它既不浪費(fèi)水資源,也不需要下水道系統(tǒng),同時(shí)產(chǎn)物還可以作為有機(jī)肥。我國(guó)木材資源匱乏，需要尋找一種能夠替代木屑且能普遍應(yīng)用推廣的基質(zhì)。因此，作為廢棄秸桿作為生態(tài)廁所反應(yīng)基質(zhì)處理糞便，既可解決秸桿產(chǎn)生環(huán)境污染問(wèn)題，又可充分利用秸桿營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)處理廢物。
　　許多因素影響微生物正常的代謝活動(dòng)，如氧氣、溫度、含水率、PH值等影響因子，這就需要微生物降解糞便和反應(yīng)基質(zhì)必須滿足微生物正常生長(zhǎng)代謝的條件。因此，滿足微生物處理人糞便適宜環(huán)境的條件是非常重要的。
　　
　　2材料與方法
　　
　　2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
　　實(shí)驗(yàn)采用S15型生態(tài)廁所(如圖1)，其體積為1.00m×0.62m×0.62m, 容積為0.90m×0.46m×0.46m。裝置設(shè)有溫控系統(tǒng)和攪拌裝置，溫控系統(tǒng)為了保持微生物正常的降解溫度，攪拌裝置確保反應(yīng)物混合均勻和充足的氧氣。反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的氣體經(jīng)過(guò)排氣裝置排到室外。
　　2.2實(shí)驗(yàn)材料
　　生態(tài)廁所內(nèi)填充物采用木屑和豆秸稈（均來(lái)源于郊區(qū)的農(nóng)村），它們作為生態(tài)廁所反應(yīng)基質(zhì)具有疏松多孔、易于攪拌、養(yǎng)分易于被微生物吸收的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中木屑和豆秸稈體積比1：1，復(fù)混物成分含氮3.7%,磷0.16%,鉀1.32%，含水率48.03%，PH值6.63；純豆秸稈成分含氮1.17%,磷1.58%,鉀1.36%，含水率10.70%，PH值7.79。
　　2.3實(shí)驗(yàn)方法
　　2.3.1檢測(cè)方法
　　溫度為每天上午和下午用數(shù)字溫度計(jì)取六點(diǎn)測(cè)定，取其平均值。PH值、含水率分別參照PHS-3C型精密PH計(jì)，NY/T 302-1995。
　　2.3.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
　�。�1）糞便來(lái)源于每天用生態(tài)廁所的學(xué)生和老師，每天使用人數(shù)不同，投入的量也不同。第一周期加入體積比為1：1豆秸稈和木屑的混合物，重量為16.5kg，實(shí)驗(yàn)時(shí)間24周（中間去除4周寒假）；第二周期加入豆秸稈10.7kg作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
　�。�2）生態(tài)廁所內(nèi)設(shè)定六個(gè)點(diǎn)，每天上午、下午兩次記錄這六個(gè)點(diǎn)溫度值并每周取混合樣一次，每周生態(tài)廁所稱重一次。
　　
　　3結(jié)果與分析
　　
　　3.1重量變化
　　木屑和豆秸稈體積比1：1形成的復(fù)混物和純豆秸桿作為免水資源綜合利用型生態(tài)廁所反應(yīng)基質(zhì)處理人糞便，累積糞便投加量和每周稱重質(zhì)量（除去廁所皮重）變化分別如圖2、圖3。每周累積混合物投加量逐漸增加，而且隨著糞便投入量增多，每周稱重質(zhì)量基本上變化不大，分別處于20kg～40kg,20kg～35kg之間。這表明復(fù)混物和秸桿完全能夠作為生態(tài)廁所反應(yīng)基質(zhì)處理人糞便，在適宜微生物新陳代謝的環(huán)境下，吸收反應(yīng)基質(zhì)和人糞便中碳源和氮源，降解每天投入的人糞便。
　　3.2溫度、含水率和干重減少率變化
　　免水資源綜合利用型生態(tài)廁所內(nèi)部每天溫度、每周含水率和干重減少率變化如圖4、圖5�？傮w上其內(nèi)部溫度基本維持35℃～50℃，含水率變化維持30%～60%，干重減少率集中在35%～60%。復(fù)混物作為反應(yīng)基質(zhì)生態(tài)廁所內(nèi)部溫度集中40℃～45℃，含水率集中在50%，干重減少率集中30%～40%；而豆秸桿作為反應(yīng)基質(zhì)生態(tài)廁所內(nèi)部溫度集中45℃上下范圍波動(dòng)，含水率集中在40%～60%，干重減少率集中50%～60%。復(fù)混物和豆秸桿含水率和內(nèi)部的溫度變化都影響微生物處理人糞便的能力，結(jié)合圖4、圖5，說(shuō)明當(dāng)溫度處于40℃～45℃時(shí)，含水率在50%左右波動(dòng)時(shí)，微生物處理人糞便能力增強(qiáng)。
　　3.3微生物生長(zhǎng)條件
　　復(fù)混物和豆秸桿作為生態(tài)廁所反應(yīng)基質(zhì)，糞便中含有大量的微生物，通過(guò)有氧微生的放熱發(fā)酵，吸收反應(yīng)基質(zhì)和糞便的碳源、氮源、礦質(zhì)元素和能量。微生物菌種釋放出具有降解有機(jī)物功能酶，將大分子有機(jī)物降解為糖、脂肪酸和氨基酸等小分子有機(jī)物，微生物菌種以此為養(yǎng)分代謝出水、氣體和生物熱能，而其自身也以幾何級(jí)數(shù)繁殖。由此將糞尿中可生物降解的有機(jī)物完全氧化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物［3］。適宜環(huán)境能夠使微生物的新陳代謝更加旺盛，投加混合物干重、稱量混合物干重和混合物干重減少率分別通過(guò)投加混合物重量×（100-含水率）×0.01、稱量混合物重量×（100-含水率）×0.01、100×（投加混合物干重-稱量混合物干重）/投加混合物干重 計(jì)算獲得如表1、表2。結(jié)果表明在未達(dá)到微生物降解的量，主要影響降解量的是糞便的投加量；在投加糞便量超過(guò)微生物降解能力后，含水率、溫度和PH值是影響微生物處理人糞便的重要因素。根據(jù)圖3，圖4，表1，表2降解量、減少率和PH 值數(shù)據(jù)說(shuō)明含水率50%～55%，溫度45℃，PH值9～10，微生物能夠很好的處理人糞便。
　　
　　4討論
　　
　�。�1）秸桿含氮2.34%，含碳39.09%［4］，C/N為16.7，鋸木屑含碳48%~54%、含氮0.18%，C/N約為280［5］。其復(fù)混物C/N約為41.6。把粉碎后木屑和豆秸稈按體積比為1：1的復(fù)混物和豆秸桿作為生態(tài)廁所反應(yīng)基質(zhì)，兩種反應(yīng)基質(zhì)的理化性質(zhì)有很大差異，木屑和豆秸稈的復(fù)混物氮源和碳源含量都比豆秸桿含量高，更容易適應(yīng)微生物的生長(zhǎng)，不用在使用周期中填加反應(yīng)基質(zhì)，使用周期長(zhǎng)。因此，不同的反應(yīng)基質(zhì)對(duì)微生物處理人糞便能力有影響。
　�。�2）好氧性微生物適宜溫度40℃～50℃［6］，含水率維持在40%～60%之間，保證有氧情況下微生物降解。生態(tài)廁所攪拌裝置使反應(yīng)物充分與氧氣接觸，獲得生長(zhǎng)代謝所需要氧氣；大多數(shù)微生物生長(zhǎng)適宜PH值為中性和弱堿性。因此，在微生物降解能力范圍之內(nèi)，適宜的溫度、含水率、PH值是微生物能否最大能力降解人糞便重要因素。
　　
　　5結(jié)論
　　
　�。�1）以上表明復(fù)混物或豆秸桿作為生態(tài)廁所的反應(yīng)基質(zhì)，其混合物干重減少率分別處在35%～40%和50%左右，混合物干重減少率與微生物活動(dòng)有關(guān)，微生物活動(dòng)與溫度、含水率等因素相關(guān)，那么適宜環(huán)境下微生物處理人糞便能力明顯提高。
　　（2）把粉碎后木屑和豆秸稈按體積比為1：1的復(fù)混物和純豆秸桿分別作為生態(tài)廁所反應(yīng)基質(zhì)，經(jīng)過(guò)分析比較，此時(shí)微生物處理人類糞便總體適宜環(huán)境為含水率50%～55%，溫度45℃，PH值9～10，能夠代替木屑作為生態(tài)廁所的反應(yīng)基質(zhì)。秸稈在免水型生態(tài)廁所中的應(yīng)用，一方面充分利用了農(nóng)作物秸稈，另一方面解決了人類糞便產(chǎn)生的污染。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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