混合堆肥过程中容重的层次效应及动态变化

城市污泥、猪粪混合堆肥表明:升温期和高温期堆体容重分别为0.82g·cm^-3和0.66g·cm^-3,堆体内的氧气仍能满足微生物生长所需;降温期容重为0.58g·cm^-3,通气较充分;腐熟期容重为0.54g·cm^-3,通风充分.升温期和高温期仓门附近堆料的容重具有层次效应,降温期大部分堆料的容重具有层次效应,腐熟期堆体容重的层次效应减弱.升温期堆体中轴线附近、高温期仓内壁附近、降温期整个堆体、腐熟期仓门和中轴线附近,堆体深度对容重具有显著影响.升温期和腐熟期,仓门对容重产生显著影响.各堆肥期堆体的容重随深度的增加而呈增大的趋势,容重与堆肥时间满足二级动力学方程.     

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.     

城市污泥-猪粪混合堆肥过程中湿度的层次效应及其动态变化

由城市污泥、猪粪混合堆肥试验表明:升温期堆体各剖面的湿度在50.82%～60.87%之间,高温期在38.7%～52.17%之间;升温期和高温期堆体中湿度的层次效应不明显,堆肥仓门、仓内壁以及堆体深度对湿度层次效应的影响较小;降温期堆体各剖面的湿度在24.54%～49.39%之间,湿度层次效应非常明显,仓门、仓内壁和堆体深度对湿度层次效应产生明显影响;后熟期堆体各剖面的湿度在19.18%～49.34%之间,湿度层次效应相对减弱,仓门和仓内壁是导致湿度层次效应减弱的重要原因.不同堆肥期堆体剖面的湿度差异由大到小为:后熟期>降温期>高温期＝升温期,堆体的湿度由大到小为:下部>中部>上部.堆肥过程中湿度随时间的变化满足二级动力学方程.     

混合堆肥过程中挥发性固体含量的层次效应及动态变化

城市污泥与猪粪混合堆肥表明:升温期和高温期堆体上部有机物降解的差异较大,降温期堆体下部各层有机物降解的差异较大,且堆体内挥发性固体(VS)含量已形成明显的层次效应,腐熟期堆体中部有机物降解的差异较大,堆体内VS含量的层次效应仍很明显;不同堆肥期堆体内VS含量的差异由大到小分别为:降温期≥腐熟期>高温期>升温期,不同部位有机物降解程度由大到小为:上部>中部>下部;VS含量随时间的变化满足一级反应动力学方程,城市污泥和猪粪混合堆肥过程中VS的降解速率约为0.3kg·d^-1,VS含量降低了8.2%.     

混合堆肥过程中自由空域(FAS)的层次效应及动态变化

城市污泥、猪粪混合堆肥试验表明:升温期和高温期FAS分别为42.3%、26.2%,在这2个堆肥期内堆体上部的FAS明显高于下部,堆体内的空气能满足微生物的需求;降温期FAS为52.4%,堆体上部的FAS高于中部,中部高于下部,FAS呈明显的层次效应;腐熟期FAS为54.7%,FAS的层次效应减弱,堆体上部和中部的通气性明显好于下部.不同堆肥期剖面上下部FAS的差异由大到小分别为:降温期>高温期>后熟期>升温期;堆体内FAS由高到低为:上部>中部>下部.FAS随时间的变化满足二级反应动力学方程.     

生活垃圾堆肥过程中细菌群落演替规律

应用PCR-DGGE技术研究生活垃圾堆肥过程中的细菌群落演替规律,对堆肥不同时期的宏基因组DNA进行提取,扩增16S rDNA的V3区,分析生活垃圾堆肥过程中细菌群落的变化. DGGE图谱表明,随着堆体温度的升高,DNA条带表现出了明显的动态变化,降温期出现了新的优势条带并趋于稳定,说明堆肥不同时期的细菌群落发生了更替. 对条带分布进行聚类分析,结果表明:以55 ℃为界,将14个堆肥样品划分为2个族,族间的相似性仅为13%,说明堆肥过程中常温期(<55 ℃)和高温期(>55 ℃)微生物群落结构差别较大. 对优势条带回收测序的结果表明:在升温期,堆肥堆体中检测到H. obtusa和人类排泄物中的细菌;但随着温度的升高,具有纤维素降解功能的嗜热微生物Clostridium thermocellum成为堆肥高温期的优势细菌;当堆体温度小于55 ℃时出现了大量的未培养微生物.      

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。     

覆盖处理对猪粪秸秆堆肥中氮素转化和堆肥质量的影响

为了探讨覆盖措施对堆肥化中氮素转化与堆肥质量的影响,在自制的强制通风静态堆肥箱中,模拟研究了覆盖腐熟堆肥后,下层猪粪秸秆堆肥及覆盖层中氮素形态和其他腐熟度指标的变化.结果表明:覆盖处理降低了下层堆肥中的含水率、种子发芽指数(GI值)、升温期和高温期的pH值,增大了降温期后的堆肥电导率EC值,而对堆温影响不大.覆盖处理未改变堆制初期下层堆肥中氨气的释放总量,只延缓了氨气的释放时间,但明显增加了降温期后堆肥中硝态氮和有机氮的含量.在堆制期间,覆盖处理的下层堆肥中硝态氮、有机氮、总氮和总磷含量的增幅分别比对照高66.7％、33.8％、32.7％和138.6％;而有机碳降解率、铵态氮和腐殖质含量的降幅则分别比对照低1.1％、8.0％和3.7％.覆盖层中pH值、铵态氮和硝态氮含量的变化说明腐熟堆肥能够吸收下层堆肥释放的氨气并进行硝化作用;覆盖层的腐熟堆肥总体上进行了矿化作用,从而影响了下层堆肥的氮素转化过程及质量.     

堆肥处理过程中猪粪有机物的动态变化特征

为了解猪粪堆肥过程中各种有机物的变化特征,并为判断猪粪堆肥腐熟度提供参考指标,进行42d的高温好氧堆肥.结果表明,堆体中的有机质含量呈下降趋势;水溶性有机碳(DOC)含量在第10d达到最大值,之后呈下降趋势;易分解有机质含量呈下降趋势,但在高温开始阶段呈上升趋势;腐殖质含量呈上升趋势.说明堆肥过程中有机物不断向腐殖化方向转化.在研究H/F变化时发现,它与判断堆肥腐熟度常用的化学指标(有机质、DOC)呈一定的相关性,而且与易分解有机质和腐殖质也有较好的相关性.     

城市污泥堆肥过程中H2S的释放动态及其控制策略

以城市污泥为对象，研究了不同堆肥原料配比对H2S释放的影响．结果表明，在堆肥过程中，尽管从释放H2S浓度的动态变化来看存在一定的波动，但总体趋势是：降温期〉高温期〉升温期．采用堆肥物料上、下分层的处理，堆肥所需时问较短，堆体腐熟时H2S的总释放量也最少；同时，采用大功率风机进行鼓风，堆体释放H2S浓度的最大值降低．因此，在城市污泥的堆肥中，采用堆肥物料上下分层与大功率风机相结合的措施，既可以减少H2S的释放量，又可以缩短堆肥时间，是一种有潜在应用价值的堆肥技术．     

静态垛好氧堆肥堆体中氧气浓度和耗氧速率的垂直分布特征

探讨堆体不同深度的氧气浓度和耗氧速率特征,对于改进堆体结构、改善堆肥工艺有重要意义.本文分析了猪粪好氧堆肥过程中,堆体不同深度氧气补充和消耗的特点及原因.在不同堆肥时期,通风充氧后,堆体各部位氧气浓度都可以恢复到17%～20.6%.停止通风后,堆体上部氧气浓度的减小速度比中、下部快,减小后氧气浓度较下部低,最低可至3%.随着堆肥的进行,停止通风后经过相同的时间,各部位通风前的氧气浓度逐渐升高,高温阶段中期以后,中、下部通风前的氧气浓度可以达到10%以上,氧气浓度的减小趋势也逐渐减缓.     

卧式螺旋式污泥好氧动态堆肥装置的试验研究——含水率对污水厂消化污泥一次发酵的影响

采用自行设计的卧式螺旋式污泥好氧堆肥装置 ,利用间歇式动态工艺 ,以木屑为调理剂 ,对厌氧消化污泥进行了中温堆肥的试验研究。本试验控制物料配比为污泥∶木屑 =10∶1 0 (湿重比 ) ,通气量为 5 0m3 h·t,采用 5组不同的含水率 (5 1 0 %～ 71 0 % )对物料进行一次发酵。研究了含水率对该螺旋式动态堆肥装置的影响 ,重点探讨了含水率与堆体温度、有机物去除和pH、TN、有机C变化的关系 ,确定了该装置的最佳含水率为 5 0 %～ 5 5 % ,并且认为在同等通气条件和物料配比下 ,在一定范围内 ,含水率越高 ,堆体温度越低 ,对有机物的降解也越不利     

不同碳源农林废弃物与厨余垃圾协同堆肥对腐熟度和臭气排放的影响

针对北京市生活垃圾分类后厨余垃圾含水率高,在堆肥过程中存在酸化严重、升温慢、渗滤液产率高、产品品质差和臭气排放严重等问题,研究了玉米秸秆、园林剪枝和西瓜秧作为外加碳源对厨余垃圾堆肥腐熟度和臭气排放的影响,其中3种辅料添加比例均为15%,采用机械强制连续通风,通风速率为0.5 L/（kg DM·min）。堆肥周期为16 d,每4 d翻堆1次。结果表明:纯厨余垃圾单独堆肥酸化严重,未升温,添加辅料高温期（>55℃）持续时间超过10 d。碳源辅料影响有机质降解难易程度,西瓜秧添加在堆肥前期升温迅速,园林剪枝在堆肥中期温度较高,玉米秸秆在堆肥中后期温度较高。添加玉米秸秆、园林剪枝和西瓜秧可分别减少95%、39%和17%的渗滤液生成。秸秆和西瓜秧处理的种子发芽率指数（GI）第12天达到100%,比园林剪枝缩短4 d。与西瓜秧相比,添加秸秆减少了66.6%硫化氢（H₂S）和86.3%甲硫醚（Me₂S）排放,园林剪枝减少了82.3% Me₂S排放。影响厨余垃圾堆肥腐熟度和臭气排放的主要理化因素为pH和温度。     

翻堆策略对猪粪沼渣好氧发酵特性的影响

为探究翻堆对好氧发酵过程及产品理化性质的影响,明确沼渣好氧发酵的最佳翻堆策略,开展7组不同翻堆时间和频率的猪粪沼渣好氧发酵试验,分别在好氧发酵高温中、后期和降温前、中、后期进行翻堆1次、2次或3次,对好氧发酵过程中的理化性质和腐熟指标进行分析评价。结果表明:翻堆可延长好氧发酵高温期,加快降温期的降温速度。在高温期和降温期进行翻堆2~3次,能够更有效促进可挥发性固体的降解,提高产品腐殖化程度和种子发芽指数。综合好氧发酵过程的无害化和腐熟度指标,最佳翻堆策略是在高温期后期、降温期中期（T2）和高温期中期、降温期前期（T3）进行翻堆2次。此外,经翻堆处理后好氧发酵20 d即可达到腐熟,因此可将发酵周期缩短至20 d。     

高水分蔬菜和花卉废物序批式进料联合堆肥的中试

以滇池流域典型蔬菜废物(西芹、白菜)和花卉废物(石竹)为原料,进行了序批式联合堆肥的试验研究.以西芹和石竹作为初始物料,控制初始混合物料的含水率在60%～70%,每隔4d添加一次白菜;采用温度反馈通气量控制的好氧静态堆肥技术,在堆体温度40℃左右时停止通风.试验分析了堆肥过程中堆体温度、通风速率、水分、pH值、有机质、灰分、体积、NH₄⁺-N,NO₃^--N等指标随时间的变化特征.结果表明:采用序批式进料、温度反馈通气量控制的静态好氧堆肥技术进行蔬菜和花卉废物联合堆肥可以有效控制堆肥过程,实现有机物料的快速稳定和去除水分,解决了滇池流域蔬菜废物量远大于花卉废物量时堆肥难以有效进行的技术难题.     

污泥堆肥处理过程中氧气消耗的动态变化与分布特征

对城市污水污泥、粪渣污泥和造纸污泥进行好氧堆肥试验,以研究不同物料堆肥过程中氧气消耗的动态变化、分布特征及其差异.结果表明.不同污泥堆肥时,耗氧速率和温度具有相似的动态变化阶段.在堆体刚进入高温阶段时,耗氧速率不断升高并达到峰值,之后则逐渐减小并趋于稳定,堆肥结束时的耗氧速率只相当于最大值的1/3～1/15.物料组成影响升温速率,耗氧速率的最大值及达到最大值的时间.有机物含量高时,堆体温度上升快、维持持续高温的时间长.堆体各部位耗氧速率存在差异;中间部位的耗氧速率始终较高,在升温期,上层的耗氧速率略高于下层,此后下层的耗氧速率高于上层.堆体上层和下层的氧气含量在堆肥过程中波动较小(>18%),而中间部位的氧气含量波动较大,在高温阶段其含量较低(约12%).使用无机调理剂(CTB调理剂)时,耗氧速率明显小于使用有机调理剂的处理,供氧所需的通风量减少35.9%;堆体升温较慢,温度变化较平缓.根据研究结果提出了优化通风控制的建议.