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目前,堆肥在全球废弃物管理战略中,依旧占据重要的地位。堆肥产品可作为土壤改良剂,回收大量的营养与有机物,对于人类来讲是一个具有环境与经济效益的选择。但未腐熟的堆肥在储存、销售以及使用过程中可能会产生许多问题,为了避免这些负面效应,腐熟度的评价则显得至关重要。近年来,国内外针对堆肥腐熟度的评价也提出了相关指标与方法,但行业内并没有统一的腐熟度评价标准。现行的腐熟度评价指标与方法,绝大部分存在过程繁琐、检测要求高、检测时间长等问题。因此,亟需一种快速、便捷、可现场使用的堆肥腐熟度方法或仪器。
主要研究内容如下:
(1)堆肥腐熟度快速检测方法的研究。分别运用分配层析原理与茚三酮显色原理,提出层析距离与色差这两种快检方法。前者根据有机肥滤液层析峰的迁移距离,进行堆肥腐熟度的评价;后者根据有机肥滤液色差的区别,进行堆肥腐熟度的判断。
(2)堆肥过程中各指标的变化趋势研究。对不同C/N处理堆肥过程中,进行温度、含水率、pH、电导率(EC)、糖度等12个评价指标的变化趋势分析,同时采用聚类分析法进行各指标间的相关性判定。可以得出,EC与全氮(TN)呈正相关,全碳(TC)与T值(即终点C/N与初始C/N的比值)为负相关,层析距离与种子发芽率(GI)呈正相关,其他各指标间并无明显相关性。
(3)堆肥腐熟度属性识别数据库的开发。运用数学理论建立腐熟度的属性识别模型,采用VF进行数据库的开发,同时选取高温持续时间、pH、T、GI四个相互独立的评价指标,建立了腐熟度属性识别评价方法,实现对腐熟度的有效评级。
(4)基于STM32的堆肥腐熟度检测仪器的开发。选取pH、EC、层析距离作为必选指标,色差、糖度、含水率作为备选指标;同时选用STM32芯片,运用C语言进行程序设计,开发基于STM32的腐熟度评价仪器。实现对腐熟度的快速评价,并且能够实现脱机工作,可在现场检测,拓宽了应用场景。
最后选用GI值、T值这两种业内常用的堆肥腐熟度评价方法,同属性识别模型、基于STM32的腐熟度检测仪器对五组C/N处理堆肥的腐熟度评价结果进行验证分析。结果表明,这两种方式的堆肥腐熟度评价结果可信度高,具有实际应用价值。
主要研究内容如下:
(1)堆肥腐熟度快速检测方法的研究。分别运用分配层析原理与茚三酮显色原理,提出层析距离与色差这两种快检方法。前者根据有机肥滤液层析峰的迁移距离,进行堆肥腐熟度的评价;后者根据有机肥滤液色差的区别,进行堆肥腐熟度的判断。
(2)堆肥过程中各指标的变化趋势研究。对不同C/N处理堆肥过程中,进行温度、含水率、pH、电导率(EC)、糖度等12个评价指标的变化趋势分析,同时采用聚类分析法进行各指标间的相关性判定。可以得出,EC与全氮(TN)呈正相关,全碳(TC)与T值(即终点C/N与初始C/N的比值)为负相关,层析距离与种子发芽率(GI)呈正相关,其他各指标间并无明显相关性。
(3)堆肥腐熟度属性识别数据库的开发。运用数学理论建立腐熟度的属性识别模型,采用VF进行数据库的开发,同时选取高温持续时间、pH、T、GI四个相互独立的评价指标,建立了腐熟度属性识别评价方法,实现对腐熟度的有效评级。
(4)基于STM32的堆肥腐熟度检测仪器的开发。选取pH、EC、层析距离作为必选指标,色差、糖度、含水率作为备选指标;同时选用STM32芯片,运用C语言进行程序设计,开发基于STM32的腐熟度评价仪器。实现对腐熟度的快速评价,并且能够实现脱机工作,可在现场检测,拓宽了应用场景。
最后选用GI值、T值这两种业内常用的堆肥腐熟度评价方法,同属性识别模型、基于STM32的腐熟度检测仪器对五组C/N处理堆肥的腐熟度评价结果进行验证分析。结果表明,这两种方式的堆肥腐熟度评价结果可信度高,具有实际应用价值。