基于EEM与高通量技术分析中药渣投加对餐厨垃圾堆肥的影响

以中药渣作为调理剂与外加碳源,利用三维荧光（EEM）考察了不同质量配比对餐厨垃圾与城市污泥共堆肥过程腐熟程度的影响,并采用高通量测序技术对不同堆体中的微生物群落进行探究。EEM分析结果表明:中药渣的添加可加快堆体腐熟进程,且随着投加量的增加,效果不断增强。而通过高通量测序可知:随着中药渣投加量的增加,堆体中微生物的生物多样性逐渐降低,但微生物群落丰富度逐渐增大;中药渣的添加会降低变形菌门的相对丰度,但会提高厚壁菌门的相对丰度;添加质量分数为5%的中药渣可提高菌体中梭菌纲的数量,从而促进堆体中纤维素的分解,且可避免中药渣添加过多所引起的堆体局部板结。总体而言,质量分数为5%中药渣的投加对于餐厨垃圾与城市污泥共堆肥过程的促进作用最佳。     

垃圾渗滤液两级DTRO浓缩液生物蒸发处理研究

以生物膜海绵为微生物载体和膨胀剂,餐厨垃圾为补充碳源,生物蒸发处理垃圾渗滤液两级DTRO浓缩液.同时优化了生物蒸发过程中的COD浓度、最佳通风速率和每轮的投加量.结果表明:生物蒸发处理垃圾渗滤液浓缩液是可行的,且COD浓度越高,生物蒸发效果越佳,当COD浓度为160g/L时,四轮堆体最高温为72℃,水分总去除率为85.2%;虽然低风速堆体温度相对较高,但水分去除相对较少.所以综合堆体温度及水分去除效果,选择通风速率为0.5L/min作为生物蒸发最佳风速;混合液投加量为85%时水分和VS的去除效果最佳,所以选择最佳投加量为85%.     

不同通风方式对添加镁盐后猪粪堆肥过程中氮磷保存的影响

考察和比较了2种通风方式对添加氯化镁后猪粪高温堆肥过程中氮、磷养分保留的影响.结果表明,高温堆肥阶段结束后,采用间歇通风方式堆体的氨气形态氮素损失量为23.56 g,采用连续通风方式堆体的氨气形态氮素损失量为56.98 g,前者氨气形态氮素损失量仅为后者的41.35%,这导致前者堆料中的总氮(TKN)含量比后者高出9.8％.通风方式对猪粪堆肥过程中的水溶态磷、总磷和分级磷没有显著影响,但间歇通风堆体中易溶解态磷占总磷的比例从27.6％提高到66.5％,连续通风堆体易溶解态磷的从27.3％增加到64.9％.高温堆肥阶段结束后,2个堆体的总磷含量均为17.2 g/kg.2个堆体中都生成了含有镁盐的混合晶体.     

不同通风速率对厌氧残余物沼渣堆肥的影响

以牛粪发酵残余物沼渣为原料,设置不同的通风速率进行堆肥,堆体的通风速率分别是0.2,0.5,0.8L/(min·kg OM),分析堆肥20d过程中物理、化学和腐熟变化的特征,探讨不同通风速率对堆肥特性的影响.结果表明,通风速率为0.2,0.5L/(min·kg OM)的堆体维持高温阶段的时间为5d,而通风速率为0.8L/(min·kg OM)堆体维持高温阶段时间为4d;各堆体OM分解率分别是28.2%,32.9%,30.5%;通风速率对终产品p H值、电导率(EC)影响不大,p H值均能满足堆肥最优p H值,EC均未超过4m S/cm;通风速率为0.2L/(min·kg OM)的堆体终产品的NH4+-N含量超过400mg/kg,各堆体终产品NO_3~--N的含量分别是2545,3146,2735mg/kg;各堆体终产品C/N分别是16.5,14.1,15.6;各堆体终产品GI值分别是92.2%,96.6%,82.7%.通风速率为0.5L/(min·kg OM)堆体E465/E665(E4/E6)最小,其腐殖化程度最高.综合分析,0.5L/(min·kg OM)是沼渣堆肥最为合适的通风速率.     

餐厨垃圾堆肥理化特性变化规律研究

餐厨垃圾主要包括厨余和泔脚,二者的化学组成、物料结构以及初始微生物量均存在差异. 对厨余和泔脚分别与相同质量比的木屑混合堆制的一次好氧堆肥过程进行了比较研究. 结果表明,在相同好氧堆肥条件下,二者的特性变化不同:与厨余堆肥系统相比,泔脚堆肥系统初始水溶性w(C)/w(N)高,堆肥pH较低,高温持续时间长,CO₂释放率高,NH₃挥发少,氮素损失低,堆制后堆肥含氮量升高; 但泔脚一次堆肥所需时间偏长,应采取有效方法加速其堆肥进程. 厨余堆肥系统升温快,堆肥周期短, 但生物可利用碳的短缺造成系统氮素损失量大,可采用在厨余堆肥中添加适当碳源等措施来减少氮素损失.      

通风速率对厌氧残余物沼渣堆肥的影响

以牛粪发酵残余物沼渣为原料,设置不同的通风速率进行堆肥,堆体的通风速率分别是0.2,0.5,0.8L/（min·kg OM）,分析堆肥20d过程中物理、化学和腐熟变化的特征,探讨不同通风速率对堆肥特性的影响.结果表明,通风速率为0.2,0.5L/（min·kg OM）的堆体维持高温阶段的时间为5d,而通风速率为0.8L/（min·kg OM）堆体维持高温阶段时间为4d;各堆体OM分解率分别是28.2%,32.9%,30.5%;通风速率对终产品pH值、电导率（EC）影响不大,pH值均能满足堆肥最优pH值,EC均未超过4mS/cm;通风速率为0.2L/（min·kg OM）的堆体终产品的NH₄⁺-N含量超过400mg/kg,各堆体终产品NO₃^--N的含量分别是2545,3146,2735mg/kg;各堆体终产品C/N分别是16.5,14.1,15.6;各堆体终产品GI值分别是92.2%,96.6%,82.7%.通风速率为0.5L/（min·kg OM）堆体E465/E665（E₄/E₆）最小,其腐殖化程度最高.综合分析,0.5L/（min·kg OM）是沼渣堆肥最为合适的通风速率.     

固体废弃物堆肥过程中氮素转化及损失控制策略研究

好氧堆肥是一种有效处理城市固体废弃物的方法,不但操作简便,且能将废弃物转化为有机肥。而氮素作为重要的营养元素,其转化与损失是衡量堆肥效率的重要标准。在堆肥过程中,堆体中的氮素以有机氮、铵态氮、硝态氮等形态存在并相互转化,在转化过程中不可避免会产生氨气,而氨气的挥发是固体废弃物堆肥过程中氮素损失的主要途径。结合国内外专家学者的研究对污泥及餐厨垃圾好氧堆肥过程中氮素的转化过程、损失因素、损失机理及控制其损失的措施进行总结,并对城市固体废弃物好氧堆肥过程进行展望,以期为该领域的研究提供科学参考。     

通风模式对餐厨垃圾生物干化能效及氮素损失的影响

针对餐厨垃圾生物干化处理周期长、脱水效率低的问题,基于外源辅助加热的生物干化机,比较不同通风模式（温度控制通风设置4个处理:TFWD 45-50、TFWD 50-55、TFWD 55-60、TFWD 60-65;时间控制通风设置2个处理:TFSJ 20、TFSJ 60）对餐厨垃圾生物干化过程系统脱水能效及氮素损失的影响。结果表明:1）与温度控制通风的4个处理相比,时间控制通风的2个处理的总氮（TN）和铵态氮损失较小、发芽指数（GI）较高;2）连续通风TFSJ 60的水分去除效率最低（66.78%）,TN和铵态氮损失最小（分别为8.14%、12.96%）,腐熟度最高（EC为2.72 mS/cm、GI为75.00%）,单位质量水分去除能耗最低（1.10 kW·h/kg）;3）TFWD 50-55的水分去除效率最高（达到99%以上）,TN和铵态氮损失最大（分别为16.95%、57.83%）,腐熟度较低（EC为4.28 mS/cm、GI为19.58%）、去除单位质量水分的能耗较高（1.74 kW·h/kg）。Pearson相关性分析结果表明:TN、铵态氮与含水率呈显著正相关（P<0.05）,与温度、EC、耗电量呈显著负相关（P<0.05）。因此,生物干化后的物料若进行好氧堆肥处理制成有机肥后回归土壤,则建议采用连续通风（TFSJ 60）处理餐厨垃圾;生物干化后的物料若焚烧或者填埋处理,则建议采用温度控制通风（TFWD 50-55）处理餐厨垃圾。研究结果为餐厨垃圾快速生物干化处理通风模式的选择提供了参考。     

酸性物质对猪粪秸秆堆肥过程中氮素转化的影响

了解不同酸性物质对堆肥过程中氮素转化和NH_3排放的影响,是筛选保氮添加剂的重要环节,对于堆肥中氮素控制具有重要意义.以新鲜猪粪和小麦秸秆为堆肥原料,磷肥、腐烂苹果和食用醋为添加剂,在实验室进行40 d的静态高温堆肥试验,研究堆肥过程中温度、pH、EC、GI、氮素化合物和TOC含量的变化特征.结果表明,CK、P、A和V这4个处理高温期(50℃)均持续了10 d以上,达到高温堆肥化卫生标准.添加磷肥延缓了堆体进入高温期的时间,降低了堆体的pH值,使整个过程的EC值保持较高水平.各处理氮素损失分别为53.1%、36.2%、46.5%和41.5%,主要集中在0~16 d之间,而P和V处理在16~24 d之间仍有20%左右的氮素损失.其中NH_3-N损失占氮素损失的26.0%、11.8%、21.5%和20.2%.添加酸性物质有效降低了堆肥的氮素和NH_3-N损失,其中以添加磷肥效果最好.堆肥结束时,各处理GI均达到80%以上,达到了腐熟的要求.     

翻堆对强制通风静态垛混合堆肥过程及其理化性质的影响

为了了解翻堆对堆肥过程及理化性质的影响,开展了城市污泥、猪粪强制通风静态垛堆肥试验,试验共设4个处理,分别为升温期(3d)、高温期(10d)、降温期(20d)翻堆处理和不翻堆的对照处理.结果表明:翻堆处理能降低堆肥的挥发性固体含量,减轻其在堆体剖面的差异.升温期翻堆不利于堆体DOC含量的降低及腐熟度的提高.降温期翻堆会减小再次升温速率及其所达到的最高温度.升温期和降温期翻堆,虽然有利于堆体内湿度的均匀分布,但却会缩短高温持续时间、降低堆肥的减容率和脱水率.不同时期翻堆,堆肥的pH和EC有降低的趋势,但总体而言其影响并不是特别明显.在高温期翻堆的处理中高温期持续时间长达15d,堆体减容率高达29%,再次升温的升温速率和所达到的最高温度分别为4℃·d-1和60 5℃,且与其它处理相比,其堆肥的VS、DOC和湿度都较低,GI较大.由此试验表明,高温期翻堆的堆肥处理能提高强制通风静态垛堆肥的堆肥效率和质量.     

Turnover and loss of nitrogenous compounds during composting of food wastes

Few people have so far explored into the research of the dynamics of various nitrogenous compounds (including water-soluble nitrogen) in composting of food wastes. This study aimed to investigate the solid-phase nitrogen, water-soluble nitrogen, nitrogen loss together with ammonia volatilization in the process of food wastes composting. A laboratory scale static aerobic reactor in the experiment was employed in the composting process of a synthetic food waste, in which sawdust was used as the litter amendment. In the experiment, oxygen was supplied by continuous forced ventilation for 15 days. The results have shown that the concentrations of total nitrogen and organic nitrogen decrease significantly in the composting process, whereas NH₄ ⁺-N concentration increases together with little fluctuation in NO₃ ⁻-N. After composting, the total content of the water-soluble nitrogen compounds in the compost greatly increased, the total nitrogen loss amounted to 50% of the initial nitrogen, mainly attributed to ammonia volatilization. 56.7% of the total ammonia volatilization occurred in the middle and late composting of the thermophilic stage. This suggested that the control at the middle and late composting of thermophilic stage is the key to nitrogen loss in the food waste compost. __________ Translated from Environmental Science and Technology, 2006, 29(12): 54–56, IV–V [译自: 环境科学与技术]     

厨余好氧堆肥中的氮素转化与氮素损失研究

试验采用静态好氧工艺对厨余垃圾进行了堆肥化处理,实验结果反映了厨余堆肥各形态氮的转化规律及其氮损失的数量和氨挥发的阶段。堆制期间,厨余堆肥全氮、有机氮的含量呈显著下降趋势,铵氮含量呈上升趋势,硝氮含量变化不大;堆肥结束后,厨余堆肥水溶性氮组分大量提高,堆肥有机氮90%以上以水溶态形式存在,水溶性总氮达到了堆肥全氮的81%;一次发酵前后,厨余堆肥全氮含量下降了26.3%,总氮损失率达50.0%。氨挥发是厨余堆肥氮损失的重要途径,氨挥发主要集中在堆肥高温阶段的中后期。     

底物含氮量对厨余堆肥氮素转化及其损失的影响研究

采用静态好氧工艺研究了含氮量分别为32.4 g·kg-1、45.3 g·kg-1和58.2g·kg-1的厨余垃圾(N0、N1、N2)与木屑混合堆制时,堆肥过程中不同形态氮的转化及其氮损失规律.结果表明,堆肥中堆体全氮含量呈先升后降趋势,部分有机氮转化为铵氮导致堆体pH升高,在通风和高温的联合作用下,NH3挥发出堆体造成一定的氮损失.随着底物含氮量的增加,NH3挥发速率和氮损失率均呈上升趋势.堆肥结束时N0、N1、N2的堆体全氮含量分别下降了16.4%、26.3%和21.7%,NH3累计挥发量分别为7.0 g·kg-1、9.8 g·kg-1和29.4 g·kg-1,堆肥氮损失率分别为35.0%、49.9%和53.0%.NH3挥发主要集中在高温阶段的中后期,是厨余堆肥氮损失的主要原因.     

粪便与生活垃圾混合堆肥氮转化与腐熟度

采用静态仓强制通风进行粪便和生活垃圾混合堆肥,以玉米秸和石灰为调理剂,考察堆肥过程的氮转化与腐熟度。试验结果表明:堆肥中氮的损失量为26%～49%,堆体高温期持续时间长,导致氮的损失增加。添加石灰使堆肥前期的氮损失率增加,但加快了堆肥过程,总氮的损失没有加大。水溶性氨氮含量在堆肥升温期出现峰值5.61mg/gdw,堆肥结束时氨氮含量小于0.34mg/gdw;堆肥中硝态氮主要在降温期和腐熟期形成,达到1.84～4.05mg/gdw。氨氮和硝态氮之比小于0.16和水溶态有机碳与总氮之比小于1.10,较适合作为粪便与垃圾的混合堆肥腐熟指标。     

通风量对厨余堆肥氮素转化及氮素损失的影响

采用静态好氧工艺对厨余垃圾进行了堆肥化试验。堆肥设三个处理V0、V1、V2,其对应通风量分别为0.015m3(/kg·h)、0.030m3(/kg·h)和0.060m3(/kg·h),实验结果反映了不同通风量条件下,厨余垃圾堆肥的氨挥发及各形态氮的转化规律和其氮损失的数量。堆肥过程中,堆V0、V1、V2的厨余氨氮总释放率分别为6.02g/kg、8.54g/kg和5.74g/kg。堆制后,V0、V1、V2堆体全氮含量分别下降15.1%、17.1%和23.2%;有机氮分别下降46.5%、24.5%和23.0%;堆V0、V1的氨氮浓度分别提高364.8%和52.7%,V2下降25.7%。堆V0、V1、V2的氮损失率分别为33.3%、35.4%和48.9%,氨挥发占氮损失的比例分别为50.6%、58.2%和34.6%,堆V0、V1氮损失的途径主要是氨挥发,而堆V2的氮损失大部分来自有机氮物质的直接挥发。从堆肥效率、无害化程度和营养持留来看,厨余堆肥系统的通风比率以0.030m3(/kg·h)为宜,通风量过大会使有机氮的挥发增强,氮损失的比率加大。     

应用新型好氧堆肥反应器连续投加处理人粪便的研究

针对间歇式堆肥反应器处理效率低、不便移动、单次投加所需物料量大等不足,以及为更有效地处理分散型人粪便,使人粪便资源化,开发了梨形筒式好氧堆肥反应器。在获得该反应器的最佳通风与搅拌频率分别为3.0 L/min,5 min/h以及最佳m（粪便）︰m（锯末）为1︰2.5的条件下进行连续投加人粪便好氧堆肥。在不接种微生物的30 d堆制过程中,升-降温周期为36 h,平均温度为51.44℃,第15天时COD降解率达到63.99%并趋于稳定,TN损失率第17天时达到56.68%,GI于第21天时达到106.25%,堆肥完全腐熟,稳定期处理效率为23.81 g/（L·d）。接种土著菌种时,升-降温周期缩短至24 h,平均温度为53.96℃,COD降解率8 d可达65.28%,TN 损失率仅为25.75%,GI于第8天达到108.22%,稳定期处理效率可达35.71 g/（L·d）,比不接种时提高1.5倍,同时节约能耗50%。     

冷凝水回流对堆肥腐熟度和污染气体排放影响

为探究堆肥过程中高温水蒸气携带的冷凝水回流对腐熟度及温室气体排放的影响,本文以猪粪和厨余垃圾为堆肥原料,在60L密闭好氧堆肥反应器中进行48d的高温好氧堆肥实验.结果表明,堆肥高温期产生的饱和水蒸汽因发酵罐封闭体系不能及时排出,会在发酵罐壁形成冷凝水回流入堆体中,整个堆肥过程冷凝水产率为物料湿重的18%.此外,回流冷凝水中主要成分为NH₄⁺-N(11.40g/L)、溶解性有机碳(6.3g/L)以及无机盐离子,具有较高的EC值(41.05mS/cm)和pH值(9.22),而较高的NH₄⁺-N含量使冷凝水回流处理的堆肥产品种子发芽指数(GI)略达到腐熟(71.4%),与排出处理相比GI下降了25.5%.同时,冷凝水回流使NH₃和CH₄排放量分别增加了55.2%的60.2%,但是CO₂和N₂O排放量分别降低了16.8%的34.8%.研究表明,冷凝水回流可降低17.8%总温室效应.本文建议堆肥过程将高温水蒸气冷凝排出,一...     

复合菌剂强化餐厨垃圾好氧生物处理性能研究

为探索复合菌剂对餐厨垃圾好氧生物处理过程和腐熟效果的影响,利用4组自制的堆肥反应器进行小规模试验。以木屑为辅料,分别投加适用于常温条件下有机质分解的菌剂碧沃丰®除污(WD)、前期筛选制备的复合耐高温菌剂(TB)和WD+TB复合微生物菌剂,以不投菌为空白组(CK),通过测定堆体总重、温度、含水率、干基有机质含量、pH值、水溶性氨氮及硝态氮、腐殖化系数(E465/E665)、电导率(EC)、种子发芽率指数(germination index GI),研究处理过程。结果表明,初始含水率为(63.5±0.5)%,初始干基有机质含量为(96.6±0.9)%,初始碳氮比为34.9±2.7,辅料20%(质量分数),接种量25 mL/kg下,(WD+TB)组堆料高温期持续时间最长、温度峰值最高,可持续7d 50 ℃以上高温,最高温度达到72 ℃;总重减量率和有机质减量率最高,分别为80.7%和64.3%,日均有机质减量率是CK组的2.13倍;水溶性氨氮和E4/E6最低,种子发芽率指数 (96.3±26.7)%最高。说明WD+TB复合微生物菌剂可以有效提升餐厨垃圾好氧生物处理效果,并显著提高堆肥效率。     

低基质浓度下pH和DO对厌氧氨氧化反应效能的影响

在实验室稳定运行的ASBR反应器基础上,以人工模拟废水为原水,分别研究了p H值、DO对厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响,旨在找出厌氧氨氧化反应最佳的p H值范围,并考察过高的进水DO对厌氧氨氧化污泥脱氮效能的影响及厌氧氨氧化污泥对高浓度DO的抵抗性。结果表明:厌氧氨氧化反应器的最适进水p H为7.5~8.0,此范围内反应器脱氮性能良好且稳定,NH+4-N去除率达到90.2%,NO-2-N去除率达到91.1%。而厌氧氨氧化菌对DO十分敏感,水体中含氧量过高会产生明显的抑制作用,但控制进水溶解氧浓度后,厌氧氨氧化反应器脱氮性能可迅速恢复。一定时间内高浓度DO对厌氧氨氧化污泥的活性抑制是可以恢复的。     

城市生活垃圾好氧堆肥中氨气变化及其影响

堆肥过程中氮素损失比较严重,而氨气挥发是氮损失的主要途径。利用城市生活垃圾进行好氧堆肥,研究其堆肥过程中氨气变化规律及其对堆肥性质的影响。结果表明:在堆肥期间,氨气含量先增加后减小,最后基本稳定在5 mg/kg左右;而全氮含量先降低后增加;硝态氮含量先降低后增加;铵态氮是先快速增加,后缓慢减小至稳定;pH值先下降后升高,最终稳定在中性范围内;w(C)/w(N)先增加后下降;有机质含量显著下降。