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1、内江师范学院毕业论文 内江师范学院化学化工学院毕 业 论 文论文题目:柑橘皮渣好氧堆肥中碳氮比的分析 学生班级:2010级2班专业:环境科学学生姓名:李蔚学号:20101542001指导教师:雷光东职称:教授论文提交日期:2014年5月10日论文答辩日期:2014年5月20日论文评阅人:答辩小组长:2014年5月制柑橘皮渣好氧堆肥中碳氮比的分析李蔚 （内江师范学院，化学化工学院，四川 内江，641112）摘 要：以柑橘皮渣为原料，通过加入秸秆和家禽粪便，调节含水率和引入微生物，通过5组不同比例混合堆肥，进行好氧堆肥发酵，其主要研究了堆肥过程中，5组不同比例混合堆体中碳氮比的变化规律。结果表明，
2、不同比例混合的堆肥，经过了一个月的堆肥发酵，柑橘皮渣：秸秆：猪粪按照4:1:1的比例混合，其腐熟周期最短，经过13天便可腐熟。不同比例混合的堆肥处理，他们的全碳含量和总氮含量都呈现出下降趋势，并且全碳含量下降速率大于总氮含量的下降速率。所以碳氮比的变化总体呈现出下降趋势。不同比例混合的堆肥处理，按照柑橘皮渣：秸秆：猪粪=4:1:1的处理发酵效果较好。关键词：柑橘皮渣；好氧堆肥；碳氮比；腐熟度Analysis of Carbon Nitrogen Ratio of Orange Peels in Aerobic CompostingLI WEI(College of Chemistry and
3、Chemical Engineering, Neijiang NormalUniversity, Neijiang, Sichuan 641112, China)This article analyses the composting which is made up by the organic fertilizer and adding straw and livestock manure, regulating water content and the introduction of microorganisms, through 5 groups of different mixed
4、 ratio of composting, aerobic composting, it mainly studies the composting process, 5 groups of different mixed ratio of the pile of carbon nitrogen ratio variation law. The results show that, the composting of different mixed ratio of compost fermentation, after a month, citrus pomace: pig manure:
5、straw: according to 4:1:1 proportion, the maturity period, after 13 days to maturity. The result reveals that both of total carbon and total nitrogen decreased all the time, and total carbon was decreasing faster than total nitrogen. The carbon-nitrogen ratio decreased slowly. When the five kinds of
6、 composting finished, the best one was the 4:1:1= Citrus pulp-Straw-pig manure. Key words: Citrus pulp; Aerobic composting; carbon-nitrogen ratio; Maturity柑橘皮渣好氧堆肥中碳氮比的分析李蔚 （内江师范学院，化学化工学院，四川 内江，641112）1前言柑橘是世界产量较大的一类水果，自2008年起，我国柑橘的种植面积和产量就成为世界柑橘生产大国1。进入21世纪以来，我国柑橘生产快速发展，柑橘既是南方省、市、自治区促进农民致富的支柱产业，又极大
7、地满足了广大消费者对各种柑橘果品、加工品的需求。然而柑橘只有很少一部分被作为水果直接食用，大部分都被用于生产加工饮料，这样便会产生大量皮渣2。所以在柑橘加工产业迅速发展的趋势下，柑橘皮渣的处理已成为倍受关注的问题。柑橘皮渣中除了含有水分、木质素、纤维素外，还含有丰富的香精油、果胶和类黄酮等生物活性物质3-4，其综合利用价值极高。柑橘皮渣中香精油的提取方法有冷磨法、冷榨法、蒸馏法、浸提法、吸取法和超临界液体萃取法等。以出油率为基准，前面五种方法出油率仅为2%，其产率低，不适合大量生产。而Chouch等5用超临界液体法提取香精油，虽然超临界液体法产率高，但临界萃取设备昂贵，操作繁杂，对原料的水分、
8、粉碎程度等有较高的工艺要求。柑橘皮渣中果胶的含量高达20%的，一般采用酸提取-乙醇沉淀法，主要是利用在酸性条件下原果胶可水解成果胶，且果胶较易溶出的特性，用乙醇对其进行沉淀。虽然这种方法生产工艺简单，得到的果胶纯度高，色泽好，但乙醇用量大，生产成本较高。柑橘皮渣中还含有黄酮类物质主要为黄烷酮、黄酮、黄酮醇。目前柑橘黄酮中主要的研究对象是橙皮苷(甙)和柚皮苷(甙)。汤建国等6采用超声波辅助提取柑橘果皮中的橙皮甙。筛选出最佳工艺条件为：超声提取温度25、超声时间30min、饱和Ca(OH)2溶液与柑橘皮质量比4:1、超声频率25kHz，精制橙皮甙收率达2.32%，为常规浸提法的1.61倍。但其超声
9、处理设备昂贵，操作繁琐，产率较低，生产成本过高。综上所述，从柑橘皮渣中提取生物活性物质，其生产成本高，产率低，如要批量生产，这样便会浪费大量柑橘皮渣，造成资源的大量消耗，从经济和资源的角度分析都是不合理。然而传统做法是将这些柑橘皮渣进行生产加工饲料或填埋处理。柑橘皮渣中含有丰富的碳水化合物、脂肪、维生素和氨基酸等营养成分，但由于柑橘皮渣苦味重，适口性差，蛋白含量不高，且动物吸收不好，作为添加剂需求量较小；不仅如此柑橘皮渣在加工成饲料时通常需要干燥处理，这样还会消耗大量的能源，从经济的角度分析是不合理。柑橘皮渣的处理受经济效益影响，有的企业直接丢弃或简单填埋，这样极易发生霉变和发臭，会严重的污染
10、环境。如果把柑橘露天堆放则会造成更严重的危害，如：1、土壤污染。随着柑橘数量的增加，大量柑橘皮渣被堆放在露天土地上，经过了长时间的日晒雨淋后，发生霉变，霉变的柑橘皮渣中的有害物质通过渗滤进入土壤中，从而发生了一系列的反应，或者被植物根系吸收或被微生物合成吸收，造成土壤的污染。2、大气污染。柑橘皮渣在堆放过程中，经过长期堆放会产生有毒气体乙烯，一些腐败的柑橘皮渣还发出恶臭气味，影响空气质量。 3、水体污染。柑橘皮渣在堆放过程中，霉变的柑橘皮渣通过水流作用进入水体，污染地表水；通过渗滤的作用，污染地下水。所以寻找更好的处理柑橘的方法以非常重要了。通过实践证明，好氧堆肥发酵是处理柑橘皮渣一个有效途径
11、，有人通过直接加入生物菌种，来处理柑橘皮渣，而我们是通过加入家禽粪便，来引入生物菌种，加入秸秆调节其含水率，柑橘皮渣中含有丰富的营养物质，在堆肥过程中不需要添加任何营养物质。这样不仅处理了柑橘皮渣，还综合处理了家禽粪便和秸秆，不仅减少了柑橘皮渣的危害，同时还减少家禽粪便和秸秆对坏境的危害。在柑橘皮渣、秸秆和家禽粪便堆肥过程中，碳源的消耗，是因为其被转化为了CO2和腐殖质，氮则主要以氨氮形态散失，或转化为硝酸盐和亚硝酸盐，或被微生物生长代谢所吸收。因此，碳和氮的变化是反映堆肥过程变化的重要特征7。而碳氮比是用来判断堆肥反应是否达到腐熟的重要指标。同时，碳氮比也对微生物的生长代谢起着重要的作用。如
12、果碳氮比过低，则微生物分解速率快，堆肥周期短。碳氮比过高，则微生物分解速率慢，堆肥周期长8。赵由才认为，腐熟堆肥理论上讲应趋于微生物菌体的碳氮比，即16左右。一般认为，碳氮比从最初的2530降低到1520，表示堆肥已经腐熟，达到稳定程度9。2材料与方法2.1材料柑橘：试验所用柑橘来自内江市柑橘基地 玉米秸秆和小麦秸秆：试验所用玉米秸秆和小麦秸秆来自内江周围农场牛粪：试验所用牛粪来自内江市周围农场猪粪：试验所用牛粪来自内江市周围农场2.2仪器与试剂主要仪器：METTLER-AE240电子分析天平(梅特勒一托利多)、DHG一9140A型电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)、DFT一100
13、手提式高速万能粉碎机(浙江温岭市林大机械有限公司)、马弗炉（SX2-2.5-10/2.5KW）。主要试剂：30%过氧化氢、氢氧化钠、溴甲酚绿、甲基红、95%乙醇、硼酸、浓硫酸(p-1.849)。2.3 试验设计试验设1、2两组处理： 1、 猪粪+柑橘+稻草，其质量分别为：2kg、10kg、2kg（1:5:1）牛粪+柑橘+稻草，其质量分别为：2kg、10kg、2kg（1:5:1）2、猪粪+柑橘+玉米秸秆，其质量分别为 2kg、8kg、2kg（1:4:1）牛粪+柑橘+玉米秸秆，其质量分别为 2kg、8kg、2kg（1:4:1）猪粪+牛粪+柑橘+玉米秸秆，其质量分别为1kg、1kg、8kg、2kg（
14、1:1:8:2）试验初期，首先将柑橘用打碎机打成碎料置于圆桶中，再加入对应质量的粪便均匀混合，然后把秸秆用打碎机打成碎料倒入圆桶中，将其均匀混合。最后置于半径0.5m，高0.8m的圆桶内，在桶底部放入渗滤罩。并做好保温措施。每6天翻堆一次，堆肥时间为30d。每天测定堆体温度，测量时温度计插入堆体表面25cm以下，并同时记录周围环境温度。2.4 采样及测定2.4.1采样：分别在第3天、7天、11天、15天、18天、23天、30天取了7次样品。取样后带回实验室立即测定。2.4.2 pH值测定：取混合后的样品，用pH试纸测定其渗出液的pH值。2.4.3 水分的测定：烘箱温度调节105，烘8h至恒重，
15、冷却后测定其含水率。2.4.4全碳的测定：称取0.2000g试样放入已恒重的坩埚中；在马弗炉内用600温度燃烧15min；将坩埚移至干燥器中冷却并称重；两次称重的重量差即为挥发性固体(VS)的重量。 全碳(M)的估算公式为:M(g/g)=0.47VS，VS(g/g)=(a-b)/(a-c) a为试样加上坩埚的重量；b为燃烧后的试样与柑锅重；c为坩埚重。2.4.5总氮的测定：（1）试剂溶液的配制： 氢氧化钠配制成10 mol/L的溶液： 称取40g氢氧化钠（化学纯）溶于100ml水中； 硼酸配制成2的溶液：称取20g硼酸溶于水中，稀释至1L； 定氮混合指示剂：称取0.5g溴甲酚绿和0.1g甲基红溶于100ml95%乙醇中； 硼酸指示剂混合液：每升2%硼酸溶液中加入20ml定氮混合指示剂，并用稀碱或稀酸调至红紫色(pH约为4.5)，此溶液放置时间不宜过长，如在使用过程中pH有变化，需随时用稀碱或稀酸调节； 硫酸配制成0.05 mol/L的标准溶液：量取10ml浓硫酸倒入500mL蒸馏水中，定容于1L容量瓶中。（2）总氮测定实验方法10： 称取制备好的样品0.05 g
