添加剂对厨余垃圾堆肥中H_2S和NH_3排放的影响

以大类粗分后的厨余垃圾为研究对象,玉米秸秆作为调理剂,以不添加菌剂的处理作为对照(CK),以添加腐熟堆肥、鼠李糖脂和固体专用菌剂为3个处理,研究菌剂添加对厨余垃圾堆肥过程中H_2S和NH_3排放的影响。研究结果表明:菌剂添加促进了堆肥腐熟;添加腐熟堆肥更能有效地降低厨余垃圾堆肥过程中H_2S排放,而鼠李糖脂的添加更能有效控制NH_3的排放。从恶臭气体控制、堆肥腐熟并结合H_2S和NH_3的检知嗅阈,优选腐熟堆肥作为厨余垃圾堆肥过程中实现H_2S和NH_3同时减排的添加剂。     

沸石粉和硝化抑制剂投加对污泥堆肥过程中氮素保存和温室气体排放的影响

沸石粉能够通过对氨氮的物理吸附作用,降低堆肥过程中的氮素损失;硝化抑制剂(如3,4-二甲基吡唑磷酸盐,DMPP)能够抑制氨氧化细菌的活性,阻止硝化反应中铵态氮向硝态氮的转化,从而从源头减少反硝化作用而造成的氧化亚氮温室气体的排放.目前国内针对沸石粉和硝化抑制剂(DMPP)作为添加剂对污泥堆肥过程中的保氮作用研究较少,其是否能够实现污泥堆肥过程中温室气体减排也值得深入探讨.本研究以脱水污泥作为研究对象,以蘑菇渣为辅料,设置空白对照、沸石粉和硝化抑制剂(DMPP)添加组,进行21 d的堆肥试验,研究沸石粉和DMPP的添加对污泥堆肥过程的氮素损失和温室气体排放的影响.结果表明,1%的沸石粉添加(湿重)不仅可以减少5%的温室气体排放,而且能够减少2.9%的总氮损失;而DMPP的添加虽然可以减少N_2O的排放,但会显著增加CH_4及NH_3的排放,从而导致温室气体排放和氮素损失的增加.     

双氰胺、氢醌与含磷添加剂联合使用对堆肥温室气体排放的影响

为实现堆肥过程N₂O、CH₄和NH₃的同步减排,在双氰胺和氢醌的基础上进一步研究磷石膏和过磷酸钙添加对猪粪堆肥温室气体和NH₃排放的影响.以猪粪和玉米秸秆为堆肥原料,设置3个堆肥处理：只添加双氰胺和氢醌（HD）、添加双氰胺、氢醌和磷石膏（HD+P）和添加双氰胺、氢醌和过磷酸钙（HD+S）,在60L的发酵罐中进行40d的堆肥实验.结果表明：在双氰胺和氢醌的基础上添加磷石膏和过磷酸钙可提高堆肥腐熟度,降低碳（7.58%~11.33%）和氮（25.03%~33.42%）的损失.3种添加剂联用可同步减少15.21%~16.91% NH₃和23.75%~38.30% CH₄排放,主要是由于含磷添加剂较低的pH值和磷酸成分,可以固定铵态氮,减少NH₃排放,同时硫酸离子会抑制产甲烷菌活性进而降低CH₄排放.在双氰胺和氢醌降低N₂O排放基础上,添加含磷添加剂会增加0.14%~20.57% N₂O排放,总温室效应降低7.60%~24.30%,其中双氰胺、氢醌和磷石膏处理总温室气体减排效果最佳.     

不同用量竹炭对污泥堆肥过程温室气体排放的影响

采用城市污泥为堆肥基质,设置4个堆肥处理,分别为添加2.5%竹炭(S1,占污泥的质量分数)、添加5%竹炭(S2)、添加10%竹炭(S3)和未添加竹碳(CK),研究城市污泥堆肥过程中温室气体的动态变化特征及添加不同用量竹炭的影响.结果表明,CH_4排放主要在升温期和高温前期,占排放总量的99.01%~99.81%.当竹炭添加量低于5%时,CH_4排放量随添加量的增加而减少;竹炭添加量高于5%时,其排放量又明显增加.CO_2排放集中在升温期和高温期,占排放总量的75.65%~86.58%;添加竹炭可减少3.37%~13.48%的CO_2排放,但处理间不存在显著差异(P0.05).N_2O排放集中在升温期和降温腐熟期,添加竹炭能减少16.37%~41.52%的N_2O排放,竹炭添加量越多,减排效果越好(P0.05).S1、S2和S3处理CO_2排放当量(以干污泥计)分别为37.57、35.10和35.44 kg·t~(-1),比CK处理减少了14.81%~20.41%.添加竹炭能降低污泥堆肥温室气体排放,其中,以S2处理的减排效果较为显著.     

EM发酵菌在畜禽粪便自然堆肥中的应用研究

畜禽粪便污染是农村主要环境污染,目前农村普遍采用自然堆肥方式处理.本实验模拟自然堆肥方式,加入EM菌微生物菌剂,在高温期进行翻堆通风,通过厌氧和好氧堆肥共同作用,粪便达到腐熟.堆肥过程中跟踪测量堆体温度、并对TOC、TN、TP、TK等技术参数检测,实验结果表明,加入EM菌剂后,发酵周期缩短为自然堆肥腐熟周期的1/3,有效提高高温期最高温度15℃,营养成分没有明显降低.     

VT菌剂对规模养猪场粪便高温堆肥腐熟进程的影响

为分析VT菌剂作为添加材料对农场尺度畜禽粪便高温堆肥腐熟进程的影响,以猪粪和发酵床垫料废弃物为试验材料进行了野外条垛式好氧堆制试验,监测堆肥过程中物料腐熟动态变化。结果表明:添加初始物料鲜质量0.2%的VT菌剂使堆肥49 d有效积温相对提高12%,水分散失速率相对提高46%,有机质累积降解率相对提高4%;VT菌剂的添加对堆肥过程中物料pH值、电导率(EC)、发芽率指数(GI)以及无机氮等腐熟指标变化规律产生了一定程度的影响,但总体影响较不显著;在添加VT菌剂的条件下,猪粪与垫料废弃物条垛式堆肥时间不宜少于35 d。     

不同石化污泥配比的堆肥处理对青梗菜生长的影响

试验针对石化污泥生物堆肥,开展了五种不同物料配比和是否添加微生物菌剂的对比试验。试验结果表明:随着堆肥物料中石化污泥配比的提高,堆肥的含水率增大,种植青梗菜的平均单株株高、株重减小,单位面积产量也降低。堆肥物料配比相同的处理Ⅱ与处理Ⅴ对比发现,堆肥处理过程中未添加微生物菌剂的处理Ⅴ的青梗菜的平均单株株高、株重、单位面积产量显著低于添加微生物菌剂的处理Ⅱ,甚至低于石化污泥配比为100%并添加微生物菌剂的处理Ⅳ,试验表明,堆肥过程中添加微生物菌剂,其作用不仅可以提高石化污泥生物堆肥的堆体温度,缩短堆肥周期,而且可提高堆肥在农业种植应用中的效果。     

微生物介导的稻田水土界面温室气体排放及其农事减排措施研究进展

农田生态系统排放的温室气体占全球人为温室气体排放量的12%左右.然而，稻田作为主要的农田生态系统，其微生物和农事减排措施对温室气体(CH₄、N₂O和CO₂)在水土界面之间的归趋及其机制仍不清楚.本文阐述了稻田温室气体产生机理与影响因素，以及稻田温室气体减排的农事管理措施.结果表明：稻田水土界面微生物主导的温室气体排放、土壤理化性质(如含水量、温度、氧化还原电位等因素)都可以直接影响土壤微生物群落结构组分及其微生物过程，从而影响温室气体排放.农事管理措施，如有效的水分调控、土壤养分管理及微生物调控，可改变土壤温室气体排放通量.微生物调控技术，如添加解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、促进甲烷氧化菌活性、探索含有N₂O还原酶基因的固氮菌等，在温室气体减排方面具有良好的减排潜势.然而，目前稻田温室气体排放的微生物机制研究多立足于室内试验，缺乏野外大尺度稻田试验数据支撑，对稻田微生物群落与生态系统功能的关联、农事管理介导微生物调控机制等鲜有报道.土壤微生物在稻田土壤温室气...     

冬季污泥堆肥过程温室气体排放特征

污泥堆肥处理是一种简便高效的污泥稳定化技术,但堆肥过程产生的温室气体也引起了国内外的广泛关注,我国关于污泥堆肥,特别是低温环境下的堆肥温室气体排放特征研究和基础数据还很缺乏.本实验采用城市脱水污泥,考察低温环境条件下不同调理剂混合污泥堆肥过程中温室气体的排放特征.结果表明,低温环境条件下污泥堆肥能够顺利进行,但高温期持续时间相对较短而腐熟期温度降低过快.木屑处理的总氮损失低于秸秆处理,然而温室气体总排放当量却高于秸秆处理,木屑和秸秆处理总的CO2排放当量(以干污泥计)分别为169.45 kg·t~(-1)、133.13 kg·t~(-1).木屑与秸秆CH_4累积排放量(以干污泥计)分别为0.648 kg·t~(-1)、0.689 kg·t~(-1),N_2O累积排放量(以干污泥计)分别为0.486 kg·t~(-1)、0.365 kg·t~(-1).CH_4的排放75%以上集中在堆肥前2周,而N_2O则90%以上出现在后腐熟期.整体而言,冬季堆肥高温期持续时间相对较短而腐熟期温度低,出现CH_4排放量相对较低而N_2O较高的现象,CH_4排放量均低于IPCC推荐值,N_2O则均高于IPCC推荐值.因此针对低温环境堆肥工艺,温室气体的减排应重点关注堆肥后期N_2O排放的降低策略.     

纤维素分解菌和EM菌协同作用在有机废弃物堆肥中的应用

从堆肥、马粪、果园土、污泥等原料筛选出活性较高的纤维素分解菌，采用紫外诱变技术培育优良菌株。利用培育的纤维素分解菌、EM菌及两者的混合菌种作堆肥对比试验，通过对比堆肥过程中温度、微生物数量、出口气体浓度，证明堆料中接种微生物菌剂，可以提高有益微生物的群体数目和质量，使微生物群落之间相互协调，形成复杂而稳定的生态系统，从而增强微生物的降解活性，使堆肥温度迅速升高并维持较长的时间，提高堆肥效率。     

翻堆频率对猪粪条垛堆肥过程温室气体和氨气排放的影响

我国畜禽粪便堆肥过程中有关温室气体(CH4、N2O)和NH3排放的基础数据十分缺乏,难以满足我国畜禽粪便温室气体减排的需求.本研究以猪粪为研究对象,通过现场试验和原位观测,考察翻堆频率对猪粪条垛堆肥过程中温室气体和氨气排放的影响.结果表明,翻堆频率对猪粪条垛堆肥过程的温室气体(CH4、N2O)和氨气排放均具有显著影响,不仅提高了温室气体和氨气的排放,而且加大了氨气排放所占总氮损失的比例(对照组42.2%、试验组70.05%).与N2O相比,CH4是猪粪条垛堆肥过程中CO2排放当量的主要贡献者.     

Effects of aeration method and aeration rate on greenhouse gas emissions during composting of pig feces in pilot scale

The aim of this study was to uncover ways to mitigate greenhouse gas(GHG) emissions and reduce energy consumption during the composting process. We assessed the effects of different aeration rates(0, 0.18, 0.36, and 0.54 L/(kg dry matter(dm)·min)) and methods(continuous and intermittent) on GHG emissions. Pig feces and corn stalks were mixed at a ratio of 7:1. The composting process lasted for 10 weeks, and the compost was turned approximately every 2 weeks. Results showed that both aeration rate and method significantly affected GHG emissions. Higher aeration rates increased NH3 and N2O losses,but reduced CH4 emissions. The exception is that the CH4 emission of the passive aeration treatment was lower than that of the low aeration rate treatment. Without forced aeration,the CH4 diffusion rates in the center of the piles were very low and part of the CH4 was oxidized in the surface layer. Intermittent aeration reduced NH3 and CH4 losses, but significantly increased N2 O production during the maturing periods. Intermittent aeration increased the nitrification/denitrification alternation and thus enhanced the N2 O production. Forced aeration treatments had higher GHG emission rates than the passive aeration treatment. Forced aeration accelerated the maturing process, but could not improve the quality of the end product. Compared with continuous aeration, intermittent aeration could increase the O2 supply efficiency and reduced the total GHG emission by 17.8%, and this reduction increased to 47.4% when composting was ended after 36 days.     

Carbon conservation strategy for the management of pig slurry by composting: Initial study of the bulking agent influence

The intensification of the livestock production systems implies a potential environmental risk, associated with the great generation of animal wastes and slurries and their storage and management. Manure management is associated with considerable emissions of ammonia (NH₃) and greenhouse gases (GHG). However, the potential for GHG mitigation is highly dependent on the waste treatment strategy considered. This laboratory study aims to evaluate the influence of the type of bulking agent used on the potential reduction of the carbon dioxide (CO₂) emission, dealing with carbon (C) conservation when the solid fraction of pig (Sus scrofa domesticus) slurry is managed by composting. For this, a composting experiment in batch reactors was run with four mixtures elaborated using the solid fraction of pig slurry (SPS) and different materials (maize (Zea mays) stalks, barley (Hordeum vulgare L.) straw, cotton (Gossypium hirsutum) gin and garden prunings) as bulking agents. The potential C conservation in the mixtures was evaluated by determining the CO₂ emissions; the evolution of the mixtures, the thermal profile developed and the thermodynamics of the process were also studied. The mixtures elaborated with cotton gin and garden prunings showed the fastest temperature development, and also the highest CO₂ emissions. However, the use of maize stalks as bulking agent reduced CO₂ emissions due to its slow degradability: this could constitute a suitable strategy to promote C conservation during the management of pig slurry by composting.     

污泥堆肥及其土地利用全过程的温室气体与氨气排放特征

目前我国污泥堆肥及其土地利用全过程的温室气体(N2O、CH4)与氨气(NH3)排放数据极其缺乏,难以满足温室气体减排和氮素保存的需求.本研究通过原位观测,首次开展污泥堆肥及其土地利用全过程温室气体和氨气排放特征的研究.结果表明,基于机械翻堆条垛(turning windrow,TW)工艺的全过程温室气体排放因子(eCO2/干污泥,196.21 kg·t-1)是基于强制通风+机械翻堆条垛(aerated turning pile,ATP)工艺的1.61倍.N2O主要来自土地利用过程,CH4主要来自堆肥过程.ATP工艺的温室气体排放当量(eCO2/干污泥,12.47 kg·t-1)远低于TW工艺(eCO2/干污泥,86.84 kg·t-1).TW工艺的氨气排放因子(NH3/干污泥,6.86 kg·t-1)略高于ATP工艺(NH3/干污泥,6.63 kg·t-1).NH3是全过程最主要的N素损失形式,其中TW和ATP堆肥工艺因NH3排放造成的氮素损失相当,均约占堆料TN损失量的30%.而N2O和CH4带来的N、C元素的损失可以忽略不计.这些结果表明ATP是一种环境友好的污泥堆肥工艺.     

基于双层规划模型的城市固体废物管理系统优化研究

采用变权重组合模型和情景分析法,对北京市的城市固体废物(MSW)产量进行有效地预测.预测结果表明,北京市垃圾产量增幅不大但处理设施容量存在缺口.在科学预测的基础上,构建以温室气体(GHG)控制为上层目标,系统成本最小化为下层目标的双层规划模型(BLPMGMC).该模型的结果表明,焚烧和堆肥将是北京市MSW的主要处理方式;在3个规划时段内,GHG总排放量达到1.67×106t(以CO2当量计),填埋场的CH4和焚烧厂的N2O是GHG排放的主要贡献者;系统总成本达到7.0×109元,其中,65%的成本来自于焚烧厂和堆肥厂.4种模型结果的对比分析表明,双层规划能提供综合经济和环境因素的管理方案.     

猪粪堆肥过程保氮固磷及温室气体（N2O）减排研究

针对畜禽粪便堆肥过程存在的氮素流失与温室气体（N2O）排放及畜禽粪便堆肥产品土地利用过程的磷素流失等不足,采用强制通风反应器堆肥系统进行小试规模的猪粪堆肥试验,以改性赤泥和改性镁橄榄石为添加剂,考察和比较了这2种改性金属盐添加剂在猪粪堆肥过程对氮磷保存与温室气体（N2O）减排的效果.结果表明,添加改性镁橄榄石（pH=7...     

城市废弃物处理温室气体排放研究:以厦门市为例

城市废弃物处理是城市人为活动产生温室气体的来源之一.参考IPCC国家温室气体清单指南2006推荐的方法建立了厦门市废弃物处理的温室气体排放计算模型,对厦门市2005～2010年废弃物处理的温室气体排放情况进行了估算,包括固体废弃物填埋、焚烧以及污水处理等过程.结果表明,2005年温室气体总排放量折合二氧化碳当量(CO2e)为406.3 kt,2010年温室气体总排放量(以CO2e计)达到704.6 kt,随着废水处理工艺的提高和城市生活垃圾量的迅速增长,主要排放源由废水处理转变为固体废弃物填埋.2005年填埋产生的温室气体排放占固体废弃物处理排放量的90%左右,2010年所占比例下降到75%.厦门市废水处理温室气体排放量2007年最高,以CO2e计达到325.5 kt,化学原料及化学品制造业从2005～2010年一直是厦门市CH4排放量最高的产业,占工业废水处理CH4排放总量的55%以上.     

北京市生活垃圾处理的温室气体排放变化分析

文章从城市垃圾处理与节能减排之间关系的角度,分析研究了北京市2001～2007年生活垃圾卫生填埋、堆肥和焚烧发展过程中直接和间接的温室气体排放量变化,结果表明,随着生活垃圾产生量的增加和物理组成的变化,北京市生活垃圾处理引起的温室气体排放急剧增多,总排放量从2001年约363万tCO2当量增加到2007年1157万t左右。目前卫生填埋、堆肥和焚烧三种方法每处理1t垃圾的单位排放量分别为2.1t、0.4t和2.0tCO2当量。虽然堆肥具有相对低的单位排放量,但由于市场等方面的原因,堆肥在北京生活垃圾处理中的比重并不大,2007年处理的垃圾量不到无害化总处理量的7%。2007年填埋产生CH4总量约48万t,若50%回收利用,其发热量相当于约40万t管道煤气,具有很大的节能减排潜力。焚烧垃圾进行供热或发电的技术在国内外正蓬勃发展,也是节能减排的有效途径。而加强垃圾回收与分类是从源头减少垃圾,实现节能减排的最好方法。     

Baseline options and greenhouse gas emission reduction of clean development mechanism project in urban solid waste management

The Clean Development Mechanism (CDM) was adopted in the Kyoto Protocol as a flexibility mechanism to reduce greenhouse gases (GHGs) and has been started with such projects as improving efficiency of individual technology. Although applying various countermeasures to urban areas has significant potentials for reducing GHGs, these countermeasures have not been proposed as CDM projects in the practical stage. A CDM project needs to be validated that it will reduce GHGs additionally compared with a baseline, that is, a predictive value of GHG emissions in the absence of the project. This study examined the introduction of solid waste incineration with electricity generation into three different cities, A, B and C. The combination of main solid waste treatment and fuel source are landfill and coal, respectively, in City A, incineration and natural gas in City B, and landfill and hydro in City C. GHG emission reductions of each city under several baseline options assumed here were evaluated. Even if the same technology is introduced, the emission reduction greatly varies according to the current condition and the future plan of the city: 1043–1406 kg CO₂/t of waste in City A, 198–580 kg CO₂/t in City B, and wide range of zero to over 1000 kg CO₂/tin City C. Baseline options also cause significant difference in the emission reduction even in the same city (City C). Incinerating solid waste after removing plastics by source separation in City B increased GHG emission reduction potential up to 730–900 kg CO₂/t, which enhances the effectiveness as a CDM project. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.