[发明专利]一种快速检测堆肥腐熟度的方法及装置

说明书

本发明涉及堆肥腐熟指标检测技术领域，提供一种快速检测堆肥腐熟度的方法，利用每份测液中的电子供给能力(EDC)数据与取样时间建立时间‑电流曲线，判定堆肥腐熟程度。本发明还提供一种快速检测堆肥腐熟度的装置，具体包括用于将溶解性有机物溶液和含有电解质的缓冲液进行同时定量泵取样品的多通道进样器，连通多通道进样器的电化学反应池，以及用于对电化学反应池施加恒定电位的电化学分析仪，反应过程中电流信号由电化学分析仪检测输出。本发明可实现原位测试，测试结果准确度高、重复性强，减少了传统测试堆肥理化性质所需要化学试剂和大型仪器的投入，无需进行曝气，且干扰项大大减少，可广泛应用于堆肥工艺产品质量评价体系。

技术领域

本发明涉及堆肥腐熟指标检测技术领域，更具体地，涉及一种快速检测堆肥腐熟度的方法及装置。

背景技术

有机废弃物的处置方式主要有填埋、焚烧和堆肥三种方式。其中，堆肥以运行能耗低、污染释放少、就地处置和产品资源化等优势，被认为是“垃圾低碳化”的有效处置方式，符合“碳中和”的理念和方向。堆肥是指有机废弃物种的有机质，在高温、高湿环境下经过发酵腐熟、微生物分解而制成的一类有机肥料。在有机废弃物的堆肥处理过程中，堆肥产品的质量一般是由堆肥腐熟度来评价。若是将未腐熟的堆肥产品还田，会造成作物易受病虫危害；未腐熟堆肥在土壤中发酵产热产酸烧坏根系，影响农作物生长发育。因此，堆肥腐熟度的快速、准确测定是获得优质堆肥产品，评价其能否运用于作物生产的关键指标。腐熟度的评价指标一般包括：物理指标(温度、气味、颜色)、化学指标(有机质、氨氮、腐殖化、碳氮比和有机酸)和生物指标(呼吸作用、生物活性及种子发芽率)。然而，物理学指标难以定量化表征堆肥过程中堆料成分的变化，所以通常结合化学和生物指标评价堆肥腐熟度。

化学和生物指标的测定通常需要多种大型测试仪器或测试试剂盒，如TOC测定仪、凯氏定氮仪、气相色谱/质谱仪、微生物活性测定试剂盒等，并且需要追踪各类指标的变化，测试过程耗时耗力。重要的是，样品取样后需要运输到实验室进行以上各类测试，堆肥样品的性质可能会发生变化，影响数据的准确性。堆肥过程是有机质生物化学转化的过程，随着腐熟度增加，有机物逐渐转化成更稳定和更复杂的有机大分子。因此，堆肥腐熟度往往与堆肥过程有机质的转化有关。溶解性有机物(DOM)是堆肥过程中最活跃的有机质，研究发现溶解性有机物的组成与堆肥腐熟程度密切相关，并且溶解性有机物的演化可以反映堆肥有机质转化过程和堆肥稳定性。溶解性有机物具备氧化还原活性，能够介导生物地球化学反应。

中国专利文献公开了一种确定堆肥腐熟度的方法，通过测定水溶性有机质的电化学性质来判断堆肥腐熟度，其利用电子循环能力(ERR)≥75％，或者利用电子接受能力(EAC)大于1150μmol_e-(gC)^-1，可以判断堆肥的腐熟度。然而，溶解性有机物的电子转移能力很大程度上取决于堆肥原材料的组成及堆肥工艺，首先EAC测试结果受氧气影响很大，实验过程中要对样品大量曝气(N2)以消除氧气的干扰，并且需要防止气流过大干扰测试，该方法在样品测试时不稳定，不同的样品出现的峰值平衡所需要的时间差距明显，最后该方法需要对空白系施加电流，导致空白背景电流对结果也会有一定的干扰。因此仅凭固定的ERR和EAC数值很难实现快速、准确地指示腐熟程度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有判断堆肥的腐熟度的方法很难实现快速、准确地指示腐熟程度的不足，提供一种快速检测堆肥腐熟度的方法及装置。本发明提出将溶解性有机物的电子转移能力中的电子供给能力(EDC)作为预测堆肥状态腐熟度指标，EDC的测量不受气流影响、不需要曝气过程、化学试剂、大型仪器，可以实现原位、自动化、快速检测堆肥样品腐熟度

为解决上述技术问题，本发明提供了一种快速检测堆肥腐熟度的方法，具体包括如下步骤：

S1：对堆肥从0天开始随着堆肥的腐熟进程，按一定时间间隔进行堆肥取样，并提取每份取样样本中的溶解性有机物，制备溶解性有机物溶液；

S2：利用含有电解质的缓冲液作为流动相，将制备的所述每份溶解性有机物溶液与流动相共同泵入带印刷电极的电化学反应池：