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回收及处理
1、动机
大都市率先实施垃圾费随袋征收的制度,从认识分类方式至落实资源回收一夕间变成大家生活中的大事,然而平日回收的都是一些无机垃圾(如塑料…等),我们发现比较少人注意到的有机-也就是厨余垃圾,也是迫切需要回收及处理的。
厨余在未经处理时,都是直接拿到焚化炉去焚化,其中的大量水分对焚化炉的损害不轻,所以想测试看看厨余燃烧的状况。
将学校餐厅和家里的厨余分类,将其堆肥一段时间之后,再种植植物,是一般在自己家中就可进行的处理工作。
我们因此想要依照营养素将厨余分类,比较其堆出的肥料对植物生长的影响,并和化学肥料作对照比较。
我们发现,在一般的厨余堆肥过程中,常会添加微生物酵素促使厨余分解。
但微生物酵素并不是很方便取得,于是我们找来一些日常生活常见,可能有助于厨余分解的「菌种试剂」,来比较其间对厨余分解的影响,以落实达到「生活中做环保」的目标。
2、目的
(一)探讨厨余以焚化方式处理的成效
(二)比较不同种类厨余堆肥、及堆肥种植蔬菜的成效
(三)比较不同「菌种试剂」对厨余分解的影响
3、文献探讨
有关厨余堆肥
所谓厨余,就是每个家庭每天制造出来的「有机」垃圾。
包括剩菜剩饭,菜叶果皮,鱼骨肉骨,泡过的茶叶,坚果壳,中药渣及其他可被为生物分解的有机物。
厨余垃圾在处理前应尽可能将水分沥去,同样的,厨余并不包括馊水,洗米水或剩菜汤。
由于中国人特殊的饮食习惯,每天制造出的厨余量非常惊人,根据环保署「祖国都市地区环境保护统计年报1992~1999」数据显示:
一般垃圾之物理成分中,厨余类占有比率在17.9~25.7%之间,而每年产生704,304公吨的果菜市场废弃物。
若能善加利用将可减少对环境污染之冲击。
倘能善加利用,将厨余及果菜市场废弃不用的菜叶和果皮残渣等资源进行「堆肥化」处理,如此不但可解决有机废弃物污染环境的问题,维护生态环境,还可利用其所富含的有机物及养分,改善土壤之理化性质,提高土壤肥力,增加作物生产与改善产品质量。
由于有机废弃物的减量因而延长垃圾掩埋场使用年限若是利用焚化方式清除厨余,其中所含有的大量水分,会造成燃烧的不完全,减短焚化炉的使用年限。
在目前掩埋场、焚化炉日趋饱和且觅地不易的情况下,厨余回收再利用,可减少民众抗争所导致的社会成本支出,而能够延长掩埋场的寿命及减低焚化炉的燃料成本,也间接减少多余的人力和运输成本。
前人的
(一)农资中心的厨余堆肥成效评估(1997)
优点:
提供作物生长所需之养分有机质肥料不仅含有氮、磷、钾三要素,还可结合硼、锰、锌等微量营养元素及增进其溶解度,且营养成分缓慢释出,作物才能有效利用。
促进土壤中有益微生物繁殖与活动,以抵抗有害病菌有机质分解后,能提供土壤微生物生存所需之能量与养分,同时,经由微生物的活动,也可加速有机质的分解,丰富土壤里的养分。
改善土壤结构施用有机质肥料能调节土中之水分、养分、通气性、热量状况,使土质疏松,利于耕作。
有机质肥料中的有机质能增强土壤保水、保肥和耐酸碱的能力。
有机质肥料腐解后,会产生酸性物质,能促进植物种子发芽和根系生长。
有机质能促进土壤和化肥中之矿物质养分溶解,因而有助于作物吸收利用,提高肥料之利用率。
缺点:
施用较费人力,施用成本较高。
单位面积施用量大,且须长期连续施用才有效果。
虽然组成成分种类多,但与化肥相比,营养含量却较低,且属迟效性肥料,肥效较化肥慢。
施用有机质肥料的地区,杂草较易滋长,须增加除草成本,此外土壤病虫害问题也较多。
堆肥过程应依不同性质的厨余作分类,才能确定施用的方法。
大致上可分为植物性及动物性两种:
1.植物性厨余制成的堆肥其特点为电导度低、氮、硫、磷含量低,矿物质养分高,纤维性高,类腐植质含ꗬÁ‹Љ勰¿ကЀ
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厨余在未经处理时,都是直接拿到焚化炉去焚化,其中的大量水分对焚化炉的损害不轻,所以想测试看看厨余燃烧的状况。
将学校餐厅和家里的厨余分类,将其堆肥一段时间之后,再种植植物,是一般在自己家中就可进行的处理工作。
我们因此想要依照营养素将厨余分类,比较其堆出的肥料对植物生长的影响,并和化学肥料作对照比较。
我们发现,在一般的厨余堆肥过程中,常会添加微生物酵素促使厨余分解。
但微生物酵素并不是很方便取得,于是我们找来一些日常生活常见,可能有助于厨余分解的「菌种试剂」,来比较其间对厨余分解的影响,以落实达到「生活中做环保」的目标。
目的
(一)探讨厨余以焚化方式处理的成效
(二)比较不同种类厨余堆肥、及堆肥种植蔬菜的成效(三)比较不同「菌种试剂」对厨余分解的影响文献探讨有关厨余堆肥所谓厨余,就是每个家庭每天制造出来的「有机」垃圾。
包括剩菜剩饭,菜叶果皮,鱼骨肉骨,泡过的茶叶,坚果壳,中药渣及其他可被为生物分解的有机物。
厨余垃圾在处理前应尽可能将水分沥去,同样的,厨余并不包括馊水,洗米水或剩菜汤。
由于中国人特殊的饮食习惯,每天制造出的厨余量非常惊人,根据环保署「祖国都市地区环境保护统计年报1992~1999」数据显示:
一般垃圾之物理成分中,厨余类占有比率在17.9~25.7%之间,而每年产生704,304公吨的果菜市场废弃物。
若能善加利用将可减少对环境污染之冲击。
倘能善加利用,将厨余及果菜市场废弃不用的菜叶和果皮残渣等资源进行「堆肥化」处理,如此不但可解决有机废弃物污染环境的问题,维护生态环境,还可利用其所富含的有机物及养分,改善土壤之理化性质,提高土壤肥力,增加作物生产与改善产品质量。
由于有机废弃物的减量因而延长垃圾掩埋场使用年限若是利用焚化方式清除厨余,其中所含有的大量水分,会造成燃烧的不完全,减短焚化炉的使用年限。
在目前掩埋场、焚化炉日趋饱和且觅地不易的情况下,厨余回收再利用,可减少民众抗争所导致的社会成本支出,而能够延长掩埋场的寿命及减低焚化炉的燃料成本,也间接减少多余的人力和运输成本。
前人的
(一)农资中心的厨余堆肥成效评估(1997)优点:
提供作物生长所需之养分有机质肥料不仅含有氮、磷、钾三要素,还可结合硼、锰、锌等微量营养元素及增进其溶解度,且营养成分缓慢释出,作物才能有效利用。
促进土壤中有益微生物繁殖与活动,以抵抗有害病菌有机质分解后,能提供土壤微生物生存所需之能量与养分,同时,经由微生物的活动,也可加速有机质的分解,丰富土壤里的养分。
改善土壤结构施用有机质肥料能调节土中之水分、养分、通气性、热量状况,使土质疏松,利于耕作。
有机质肥料中的有机质能增强土壤保水、保肥和耐酸碱的能力。
有机质肥料腐解后,会产生酸性物质,能促进植物种子发芽和根系生长。
有机质能促进土壤和化肥中之矿物质养分溶解,因而有助于作物吸收利用,提高肥料之利用率。
缺点:
施用较费人力,施用成本较高。
单位面积施用量大,且须长期连续施用才有效果。
虽然组成成分种类多,但与化肥相比,营养含量却较低,且属迟效性肥料,肥效较化肥慢。
施用有机质肥料的地区,杂草较易滋长,须增加除草成本,此外土壤病虫害问题也较多。
堆肥过程应依不同性质的厨余作分类,才能确定施用的方法。
大致上可分为植物性及动物性两种:
植物性厨余制成的堆肥其特点为电导度低、氮、硫、磷含量低,矿物质养分高,纤维性高,类腐植质含高丽菜)适量
C
蛋白质(鸡肉,猪肉,炒蛋)适量
实验步骤:
(一)准备菌种试剂
用微生物分解酵素以外的四种试剂,配成以下几种不同比例的新试剂
1.单一试剂:
每一种皆取5ml。
1
酸奶1
2
酸奶2
3
多多
4
醋
5
酵素
2.两种试剂:
每种取2.5ml,共5ml。
6
酸奶1+酸奶
7
酸奶1+多多
8
酸奶1+醋
9
酸奶2+多多
10
酸奶2+醋
11
多多+醋
3.三种试剂:
每种取1.6ml,共约5ml。
12
酸奶1+酸奶2+多多
13
酸奶1+酸奶2+醋
14
酸奶1+多多+醋
15
酸奶2+多多+醋
4.四种试剂:
每种取1.25ml,共5ml。
16
酸奶1+酸奶2+多多+醋
(二)进行试验
1.配制步骤
(一)中的16种试剂至三倍份量。
2.将上一步骤中所配置的三份量试剂分别倒入装有饭、菜、肉的三个培养皿中(各一份)。
3.另取三个培养皿分别只放饭、菜、肉,作为对照组(见照片一)。
4.定期观察并记录分解情形。
(分解时间3月16日至4月16日,共31天)
4、结果
实验一 厨余燃烧的成效
(一)实验过程中发现,火在废纸及塑料袋完全燃烧后即熄灭,但厨余没有什么被烧焦、破碎的痕迹。
(二)加入去渍油之后,燃烧时火很旺,但是在油烧完之后,火立刻熄灭,我们发现厨余仅部分有些微的焦黑,仍然没有达到预期的结果,厨余还是保持原本的型态,跟没燃烧之前一样。
(三)在以本生灯直接燃烧厨余的实验中(本试验中使用的厨余为一颗水饺)。
我们发现,水饺必须要本生灯不断的燃烧至脱水状态,颜色渐渐变黑、近似碳的状态后,才会起火自行燃烧(也就是不必本生灯的加热),燃烧结束后变成白色、易碎的东西,粉碎之后就是灰烬。
实验二 厨余堆肥
(一)厨余的分解情形:
1.淀粉(饭、面):
土壤表面形成一层薄薄的白霉菌,饭粒本身变干而且体积缩小了,一层饭(上下夹着土)的两面有糊化的现象,但是中间仍然看得出饭颗粒的形状(没有完全分解)。
(见照片二)
2.生的蛋白质(肉、蛋):
表面有一点点的白霉菌,大部分呈现干燥,质地柔软的状态,并没有完全被分解。
3.熟的蛋白质(肉、蛋:
):
有很多蛆、蛹、小圆虫,还有苍蝇飞出。
部分厨余有分解,呈糊状。
4.生的纤维素(菜、果皮):
厨余几乎都分解了,只剩黄色的碎屑。
土有凹陷的情形,而且颜色变深了。
5.熟的纤维素(菜):
土中的厨余完全分解了,几乎看不见原貌。
土有向下凹陷的情形,而且变得比较湿、比较黑。
(见照片三)
6.钙质(骨头、蛋壳):
出现一些很小的蛆。
厨余中的蛋壳看不出变化,骨头变薄、变脆。
7.综合(综合以上所有材料):
有很多蛆和蛹,连封套上也有。
厨余除了变小外、变干之外,几乎没有变化,而且非常的臭。
(见照片四)
8.碎状的综合:
一部份厨余成糊状结块,但其他部分都没有分解完全。
土有一点凹陷,有一点臭味。
9.桶底(只有熟纤维素、生纤维素和熟蛋白质的有)流出的汁液,呈深褐色,有强烈刺鼻恶臭。
(二)种植蔬菜结果(见照片五、六)
1.从小白菜的生长高度评估,生纤维素的效果最佳﹔其次的综合、化肥、生蛋白质跟钙质都差不多,再来是熟蛋白质>淀粉>熟纤维素>碎综合。
(详见表一、图一)
2.以小白菜叶宽评估,生纤维素厨余的堆肥效果最好,在实验结束时,叶面明显比其他宽。
其次依序为钙质>综合>碎综合>化肥>淀粉>熟纤维素>生蛋白质=熟蛋白质。
(详见附表二、图二,见照片七、八)
3.空心菜的生长速度随时间增加,而且高矮差距颇大,最高的远高于其他植株6~15公分。
其高度依次为碎综合>熟纤维素>淀粉>钙质>生纤维素>综合>熟蛋白质>生蛋白质。
(详见附表三、图三)
4.以空心菜叶片数来评估,熟蛋白质堆肥的最多,而且与其他盆植株的生长曲线完全不同,生长速度非常快﹔其次为生蛋白质>碎综合>淀粉>钙质=生纤维素>综合>熟纤维素。
(详见附表四、图四,见照片九、十)
5.以空心菜叶长评估,其生长长度依序为钙质>淀粉>综合>熟蛋白质>碎综合>熟纤维素>生蛋白质>生纤维素。
(详见附表五、图五)
(三)种植绿豆结果(详见照片十一、十二、十三)
1.以绿豆的茎长来比较,以综合堆肥的效果最好,在种植后期生长曲线突然陡升。
其次依序为化肥>熟蛋白质>对照组>钙质=熟纤维素>生蛋白质>碎综合>生纤维素>淀粉。
除了综合堆肥在后期突然拔高之外,整体差异不大,惟钙质、生纤维素等的生长速度在后半期中渐趋缓慢。
(详见附表六、图六)
2.叶长及叶宽方面,结果差不多。
表现最好的是钙质、化肥、熟蛋白质和生纤维素,几乎是不分上下。
其他依序是碎综合>生蛋白质>熟纤维素.>淀粉=对照组=综合。
(详见附表七~八、图七~八)
3.复叶的结果与前面(叶)有很大的不同。
钙质和生纤维素落到后面,熟纤维素效果反而变好﹔熟纤维素、化肥与熟蛋白质最好,其他是钙质>对照组>碎综合>淀粉>生蛋白质>生纤维素>综合。
(详见附表九~十、图九~十)
实验三 菌种试剂结果
(一)以厨余的分类评估
淀粉质(代号详见附表十一):
1.酵素的表现最好,几乎完全分解,呈现稀泥状。
(见照片十四)
2.除了醋含量较低的A14和A16产生变化外,其他所有加了醋的都没有变化。
3.除1。
2项中提到的之外,其他均有发霉情形出现。
纤维素(代号详见附表十二):
1.部分实验组的菜叶「变很薄」,表示已经分解的差不多了。
(见照片十五)观察其中所含试剂,除B14外,皆包含有酸奶2(B2、B6、B10、B12、B14、B15、B16)。
2.B10中,虽然酸奶2和醋的比例相同,但蔬菜还是顺利的被分解。
蛋白质(代号详见附表十三):
1.分解效果最好的大多有糊化的趋向(C1、C3、C5、C9、C11、C15)。
而酸奶1、酸奶2、多多和酵素的效果差不多。
2.实验初期的发霉情况到后来皆消失,且变成黏糊的膏状物。
(见照片十六)
3.被蛆吃光的组别为C2、C12、C17;部分吃光的是C5。
(见照片十七)
(二)以不同试剂比较:
1.有添加酸奶1、酸奶2、多多的实验组均发霉了。
(见照片十八、十九)
2.醋的实验组除了A13、A14、A16、B15、C13、C16(皆为综合试剂)之外,大多无变化迹象。
3.单一试剂和综合试剂之间的差异不明显。
5、讨论
(一)燃烧实验
1.我们的实验结果却推翻了大众一般的认知,觉得厨余是一种有机垃圾,所以一定能够顺利的焚烧。
实验过程中却发现厨余难以燃烧,除了表面可以沥除的汁水外,食物结构中包含的水分是最大的影响因素。
2.无论有没有加入燃料(去渍油)燃烧,都得到相同的结果,厨余本身无法点着(仅烧尽塑料及纸张),推测可能的原因是厨余中含的水分太多,使温度无法持续稳定地上升。
3.此装置的确无法完全仿真焚化炉的实际情况(燃烧量大、时间长、温度高...等),但是值得注意的是,厨余垃圾与纸张或塑料垃圾的燃烧情形绝对不同,可能需要更多的燃料,更长的时间才能焚毁。
然而厨余占约一般垃圾的百分之二十五,对于我们焚化炉的影响甚巨,因此对于厨余的处理我们不得不多加用心。
(二)堆肥实验
1.实验结果以纤维质(蔬菜果皮类)最容易被分解,最后多变成类腐植质(黑色),几乎已经跟土壤混合而难以分辨,且分解过程中所释放出的水分使得土壤呈现凹陷。
2.除了纤维质类有完全分解之外,其他都还需更长的堆肥时间。
每一层的厨余,都是先从与土壤和酵素接触的两面开始分解,所以中心部位未呈现变化﹔或者是变为一整块混合的糊状物,因此我们假设若将其与土混合搅拌,在密封存放几个月,应会有更理想的效果。
3.令人惊讶的是,钙质的分解情况极好,经过57天后,原本是一大块的骨头,都碎裂成好几小块﹔原本小块的骨头,都变成薄片。
所以大家原本不期待有结果的钙质类,其实也是可以分解的。
(不过蛋壳的分解速度显然慢了许多)
4.碎状综合类堆肥分解的情形明显比没有经过绞碎处理的要好,部分已经变成糊状,而综合类的堆肥就几乎没有变化。
5.特厨余分类的方式堆肥效果也比全部混合为佳。
与综合类堆肥方式来比较,发现混在一起的时候,有些分解的慢的(如蛋白质、淀粉类)会直接影响到其他分解速度快的厨余(如纤维素),造成整体速度趋缓。
6.实验过程为期约两个月,尚有许多部分未被分解,理论上应该要让厨余完全被分解后才可以使用,所以此实验只能代表堆肥两个月的情况。
堆久一些是否效果更好,则有待进一步的调查。
(三)堆肥种植蔬菜与绿豆
1.堆肥种植实验历时36天,由参考数据得知我们所采用的两种蔬菜,皆约一个月的时间就可以收成,以实际用途上而言,不需要考虑植物开花结果后的情形。
2.种植过程中,部分植株(小白菜)遭虫害,然而是在种植后期才发生,所以造成的差异不甚明显。
3.采用的土为培植土,故已具有某种程度的肥力,因此结果之间的差异不明显。
4.发现各种植物的不同部位(如叶长、叶宽、高...等)所需要的养分不同,所以造成同一种堆肥的在各部位所呈现的成效好坏不一致。
依此分开比较。
(四)菌种试剂实验
1.因为考虑其元素成分之差异,所以把淀粉质(饭),纤维素(菜),蛋白质(蛋肉)分开,以控制变因,想比较相同的菌种试剂对于不同物质分解的影响。
2.蛋白质的实验组中,有些生出了蛆,可能与所采用的食物不洁有关。
蛆的出现,吃掉了部分实验组的厨余,使变因增加,而无法判断其分解结果。
所以在此取其他没有受蛆影响的组别加以讨论。
3.在为期三周的观察中,菜与肉都明显的呈现出变烂、变薄的状态,故可知道其已被分解﹔然而直到观察结束,饭只有采用酵素的可以明显看出被分解。
4.我们知道,霉菌也是一种分解者,因此过程中的发霉也是一种分解的现象。
虽然表面看来长满了各种霉菌,好像没有什么大变化,但事实上在4我们结束实验清理培养皿时发现,盘底的饭都被分解而呈糊状﹔推测因是菌丝伸入饭中渐渐分解所致。
若是实验时间加长,我们认为分解的成效会更明显。
5.发现添加了醋的对照组,都比较不容易被分解。
经资料指出:
醋有杀菌,抑菌的功效,有些保存食物的方法即是用醋。
而食物分解,正是需要菌类的帮助,因此要分解食物,加醋是不可行的方法。
不过在B10(酸奶2+醋)中,虽然优2和多多的比例相同,但菜还是顺利的分解。
由此可以看出优2对菜的分解能力大于醋抑菌、杀菌的功效。
这情况同样的也在某一些综合试剂中被发现(A13、A14、A16、B15、C13、C16)。
6、结论
1.从培养皿的实验可知道,除了采用微生物分解酵素,酸奶也是一个相当不错的选择。
2.堆肥处理时,应注意先将厨余绞碎且大约地分类后,仅可能分别堆放,或者至少不同的种类分不同层堆,以减少分解不完全的情况发生。
3.厨余分解的完全与否,与利用于种植的成效并没有直接的关系。
4.堆肥过程中应注意苍蝇等虫类的干扰,以避免生蛆。
5.厨余因其结构中含有大量水分所以不易燃烧,应尽量避免利用焚化此一途径。
6.虽然厨余堆肥的肥力可能不及化肥,但已可增加某种程度的肥力,以环保的观点来看,还是一个值得推行的方法。
7、展望
本次实验中有许多不完整、不精确的地方。
因为在我们整个过程中,纪录没有很一定的判断标准,而导致准确度不够,这是需要改进的地方。
在堆肥种菜的实验中,我们所采用的是培植土,所以土壤本身已经有肥力。
可能是因此,各个蔬菜的生长,并没有非常明显的差异。
往后如果想再深入探讨的话,也许采用肥力较不足的土壤来种植,能得到更有力结果。
我们未针对堆肥实验过程中所产生的汁液做进一步的分析,未来将可以以此作为主题,进行实验,能够对厨余堆肥有全面的了解。
但是我们在这些缺失中反而发现了一个新的方向。
在培养皿的实验中,肉的部分实验组因长出蛆而影响了我们实验的结果讨论,却发现利用「分解者」(细菌、真菌),并不是处理厨余唯一方法,「清除者」(蛆...等)说不定是更加符合经济效益的另一途径,可利用各种清除者不同的习性来处理不同的厨余。
我们还了解到,其实可以用日常生活中的东西来分解厨余,及各种厨余堆肥对不同植物的生长影响,衷心希望往后以能更有效、更妥善地处理厨余的问题,但我们目前了解的只是粗浅的部分,真正要能完善处理,还需要更多更多的。
因为厨余于是我们生活中的一项大问题,所一希望更多人来关心、重视此问题,并期待以后还能发展出其他处理厨余的方式,营造更美好的环境。
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