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。     

通风速率对厨余垃圾堆肥NH3和H2S排放及腐熟度影响

为了减少厨余垃圾堆肥过程中NH3和H2S产生,该研究以通风速率0.16m3/h的纯厨余堆肥作为对照,以添加15%玉米秸秆(湿基)的厨余垃圾堆肥作为处理,并设置3个不同的通风速率(0.08、0.16和 0.24m3/h),研究通风速率对NH3和H2S排放及堆肥腐熟度的影响.结果表明:纯厨余垃圾堆肥总氮含量有所下降,添加秸秆后总氮量都有不同程度的提高,通风速率为0.16m3/h的处理效果最好,总氮含量可提高39.05%.与纯厨余堆肥相比,添加秸秆可减排14%~53% 的NH3 和67%~80%的H2S.随着通风速率的增加,NH3累计排放量呈对数增长趋势;H2S排放无明显规律,但过低和过高的通风速率,都会导致较高的H2S排放.堆肥结束后, 4个处理均可达到无害化标准和腐熟要求.综合NH3和H2S控制效果,厨余垃圾堆肥合适通风速率为0.16m3/h.     

调理剂对厨余垃圾堆肥中H_2S和NH_3排放的影响

为了降低厨余垃圾堆肥过程中H2S和NH3这2种恶臭物质的排放,通过向堆肥原料中添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑3种调理剂,同时以厨余垃圾单独堆肥作为对照,研究调理剂添加对H2S和NH3排放的影响.结果表明,3种调理剂的添加均促进了有机物的降解和堆体的快速升温,与对照相比,使堆肥进入高温期的时间提前了3~4d;从电导率和发芽率指数来看,添加玉米秸秆处理的堆肥产品达到完全腐熟的要求,而添加木本泥炭和木屑处理的堆肥产品只是达到了无害化的要求;3种调理剂的添加均不同程度减少了厨余垃圾堆肥中H2S和NH3的排放,与对照相比,添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑使厨余垃圾堆肥中H2S的累积排放量分别降低了78.7%,50.3%和89.8%,NH3的累积排放量分别降低了53.8%、87.7%和63.9%,可见木屑更能有效控制H2S的排放,而木本泥炭更能有效控制NH3的排放.     

张红玉,张玉冬,顾军,李国学,袁京

为了降低厨余垃圾堆肥过程中H₂S和NH₃这2种恶臭物质的排放,通过向堆肥原料中添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑3种调理剂,同时以厨余垃圾单独堆肥作为对照,研究调理剂添加对H₂S和NH₃排放的影响.结果表明,3种调理剂的添加均促进了有机物的降解和堆体的快速升温,与对照相比,使堆肥进入高温期的时间提前了3~4d;从电导率和发芽率指数来看,添加玉米秸秆处理的堆肥产品达到完全腐熟的要求,而添加木本泥炭和木屑处理的堆肥产品只是达到了无害化的要求;3种调理剂的添加均不同程度减少了厨余垃圾堆肥中H₂S和NH₃的排放,与对照相比,添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑使厨余垃圾堆肥中H₂S的累积排放量分别降低了78.7%,50.3%和89.8%,NH₃的累积排放量分别降低了53.8%、87.7%和63.9%,可见木屑更能有效控制H₂S的排放,而木本泥炭更能有效控制NH₃的排放.     

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。     

秸秆添加对厨余垃圾堆肥时H_2S和NH_3排放的影响

厨余垃圾堆肥过程中NH3和H2S的排放不但降低了堆肥的养分含量,而且会引发严重的恶臭。以厨余垃圾为研究对象,以玉米秸秆为膨松剂,设置5%、10%、15%、20%(质量分数)4个添加比例(湿基)的堆肥处理,研究秸秆添加量对厨余垃圾堆肥过程中H2S和NH3排放的影响。结果表明:从温度来看,仅T4处理未达到无害化和腐熟的要求。氧气不足是造成H2S排放的主要原因,4个堆肥处理的H2S主要集中在前2周排放,随着秸秆添加量的增加,H2S的排放量逐渐降低。与T1处理相比,T2、T3、T4的H2S累积排放量分别降低了35.5%、44.7%、64.2%。各处理NH3的排放趋势与H2S类似,高温期为NH3释放的关键时期,NH3累积释放量占总释放量的62.2%~72.2%,与T1处理相比,T2、T3和T4的NH3累积排放量分别降低了36.9%、45.2%、76.3%。由此可见,添加适量的玉米秸秆不但能促进厨余垃圾堆肥的进行,明显降低堆肥过程中H2S和NH3的排放,而且可以实现玉米秸秆的资源化利用。     

通风量对厨余垃圾堆肥腐熟度和氨气排放的影响

以厨余垃圾和玉米秸秆作为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同通风量对堆肥氨气和腐熟度的影响。结果表明:从温度、pH、固相C/N、电导率(EC)和发芽率指数(GI)来看,只有A1处理的堆肥没有达到完全腐熟,其余2个处理均达到腐熟;从氨气的排放来看,通气量越小,NH3排放越少,氮的损失越低;反之,通气量越大,NH3挥发量越高,氮的损失越高。综合考虑堆肥无害化、最终产品的腐熟度、营养元素的保留以及动力成本,厨余垃圾堆肥(以添加质量为15%的玉米秸秆作为调理剂)的适宜通风量为0.2 L/(kg·min)。     

翻堆频率对厨余垃圾堆肥过程中H_2S和NH_3排放的影响

为研究厨余垃圾堆肥过程中翻堆频率对H2S和NH3排放的影响,以大类粗分后的厨余垃圾为研究对象,玉米秸秆为调理剂,设置4组翻堆频率不同的处理(每周2次,2周1次,2周1次和不翻堆)进行对比研究。结果表明:翻堆频率的变化对H2S的排放影响不大,对NH3的排放有显著的影响,翻堆频率过高会增加NH3的累积排放量,翻堆频率过低虽然能降低NH3的累积排放量,但会影响到堆肥产物的腐熟。综合厨余垃圾堆肥的无害化指标、H2S和NH3的排放以及最终堆肥产品的毒性检验,在实验条件下,翻堆频率设为每周1次在堆料腐熟的基础上对H2S和NH3减排效果最好。     

厨余垃圾、猪粪和秸秆联合堆肥的腐熟度评价

以厨余垃圾、猪粪和玉米秸秆作为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了厨余垃圾和猪粪、秸秆联合堆肥对腐熟度的影响。结果表明:从温度、pH、电导率(EC)、腐植酸光学特性(E4/E6)、固相C/N和发芽率指数(GI)来看,只有厨余垃圾单独堆肥的处理没有达到腐熟的要求,其余3个处理均达到腐熟。所以厨余垃圾、猪粪和秸秆联合堆肥可以更好地实现废弃物的无害化,促进堆肥腐熟。     

通风方式对厨余垃圾堆肥腐熟度的影响

以大类粗分后的厨余垃圾为研究对象,玉米秸秆为调理剂,按照通风方式设置4个处理,以考察通风方式对厨余垃圾堆肥腐熟度的影响。综合厨余垃圾堆肥的无害化指标和对堆肥产品的毒性检验,本实验条件下以2.2 m3/(m3·h)进行全天强制通风最有利于堆肥腐熟。     

碳氮比对厨余垃圾堆肥腐熟度的影响

以厨余垃圾和玉米秸秆作为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同C/N比对堆肥腐熟度的影响。结果表明:从温度、pH、电导率(EC)、腐植酸光学特性(E4/E6)、固相C/N和发芽率指数(GI)来看,只有C/N为21(T4)的处理没有达到无害化和腐熟的要求,其余3个处理均达到腐熟;建议采用C/N为17的方案,厨余垃圾和秸秆按照湿基质量9∶1的比例进行堆肥;如果秸秆资源比较丰富,可采用C/N为19的方案,此时厨余垃圾和秸秆湿基比例为5.7∶1。     

外加碳源对厨余垃圾生物干化效果的影响

为降低厨余垃圾含水率,选择木本泥炭和玉米秸秆作为辅料,研究其作为外加碳源对厨余垃圾生物干化效果的影响.结果表明,各处理生物干化过程中最高温度可达70℃以上,添加秸秆和木本泥炭处理可不同程度地缩短进入高温期的时间.经21d生物干化后,纯厨余处理和分别添加木本泥炭与秸秆的处理含水率分别降低了15.25%,20.3%和28.0%,有机质分别降解了26.8%,15.1%和19.3%,有机质和含水率之间存在显著的正相关关系,尤其添加秸秆处理利用较少的有机质降解实现了最大水分去除.纯厨余生物干化渗滤液产生率分别为0.16kg/kg,添加木本泥炭处理仅为0.04kg/kg,添加秸秆处理未产生渗滤液.纯厨余处理、添加秸秆和木本泥炭处理生物干化过程累积水分去除率分别为0.40,0.54和0.42kg/kg,水分去除率和温度存在显著正相关关系.作为主原料的厨余垃圾初始低位热值为266kJ/kg,经生物干化后含水率有所降低,低位热值仅提高到1331kJ/kg.添加木本泥炭处理干化产品热值可达6331kJ/kg,添加秸秆处理热值可增加至8400kJ/kg.     

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.     

不同物料堆肥腐熟度评价指标的变化特性

为探讨工厂化好氧堆肥的堆肥周期及腐熟度评价体系,提高工厂堆肥效率,选取上海地区不同来源典型的9种物料,采用工厂化工艺进行堆肥试验,对堆体的温度、含水率、pH、C/N、w(OM)、ρ(NH₄+-N)、ρ(NO₃--N)、ρ(DOC)、ρ(DOC)/ρ(DON)及GI(种子发芽指数)腐熟度评价指标变化规律进行研究. 结果表明:堆肥腐熟度受多方面因素影响,T〔(C/N)终点/(C/N)起点)〕与w(OM)、ρ(NH₄+-N)、GI、ρ(DOC)/ρ(DON)之间相关性显著,T、ρ(NH₄+-N)、GI 3个指标能准确有效地判断堆肥腐熟情况,堆肥结束后T在0.50~0.59之间,ρ(NH₄+-N)为301~346 mg/L,GI为81.31%~91.03%. 不同物料堆肥腐熟难易程度不同,通过聚类分析将9种物料分为5类:第1类,厨余、杂草、生活垃圾、园林垃圾;第2类,果蔬、污泥;第3类,秸秆;第4类,鸡粪;第5类,猪粪. 厨余、杂草、生活垃圾、园林垃圾、污泥、秸秆堆肥成分复杂较难腐熟,需要35 d达到腐熟标准;鸡粪及猪粪堆肥结构简单较易腐熟,29 d即可达到腐熟标准. 据此可适当将工厂化堆肥周期缩短为35 d.      

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.     

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.     

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。     

基于土地利用的污泥-餐厨蚯蚓堆肥中碳氮元素的转化特征

我国城市剩余污泥有机物含量低,与厨余垃圾协同处理处置引起广泛关注。以城市污泥和厨余垃圾为堆肥原料,锯末为调理剂,考察二者协同堆肥的工艺性能,探讨基于土地利用为目的的处置途径下碳、氮元素的转化特征。结果表明：在含水率为(73±2)%,温度为(23±1)℃的条件下,蚯蚓能够在剩余污泥和餐厨垃圾中存活和生长并提高堆肥稳定化程度;在为期60 d的堆肥周期后,蚯蚓组的TOC平均降解率为32.62%左右,而对照组的平均降解率为27.13%左右,蚯蚓组的TN增幅为18.90%～29.80%,而对照组为15.83%～27.40%,C/N在堆肥的前后都有所降低,且蚯蚓组的降解率更高;剩余污泥∶餐厨垃圾∶锯末=4∶3∶3(以干重计)堆肥环境下的蚯蚓生长繁殖特征更为优良。市政污泥、餐厨垃圾、锯末联合蚯蚓堆肥处理,可以有效加快堆肥进程,提高有机物的稳定化和资源化利用的程度,利于进行后续土地利用。     

厨余垃圾好氧堆肥优势细菌的分离及处理效率研究

以城市厨余垃圾为研究对象,筛选优势菌种,缩短堆肥周期。试验中,分别从升温、高温和降温3个阶段进行菌种筛选,通过基因测序鉴定,得到2种优势菌分别为甲基营养芽孢杆菌、巴伐利亚鸟氨酸菌。将2种细菌按1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1的接种配比,以1.5%的接种量投加到堆体中,并以空白组作为对照,进行堆肥对比试验。结果表明:2∶1的混合比例对厨余垃圾堆肥处理效果最佳,堆肥C/N和种子发芽率分别为4.89%、95.9%,堆肥周期由25 d缩减至22 d。其中含水率、有机质和TN分别比空白试验降低了1.90%、4.27%、11.96%,pH值和氨氮均达到堆肥产品稳定化、无害化程度的评价标准。     

外源酶对秸秆堆肥进程的影响及腐熟度模糊评价

为探讨外源酶制剂对秸秆堆肥腐熟进程的影响,通过模拟堆肥试验研究了分别添加纤维素酶、蛋白酶,以及纤维素酶与蛋白酶混合添加情况下堆肥各项指标的动态变化规律,并利用模糊综合评价法对堆肥腐熟度进行了评价.结果表明,纤维素酶与蛋白酶配合使用对堆肥中纤维素的降解及氮素释放都有较强的促进效果,与对照处理相比,纤维素含量降低了14.9%,C/N降低了18.4%,发芽指数提高了6.0%;单施外源纤维素酶主要是促进了纤维素类物质降解速率,显著提高了发芽指数;单施外源蛋白酶则显著促进了含氮物质的分解,铵态氮及硝态氮含量提高;通过对E4/E6、NH+4-N、NO-3-N、C/N、发芽指数等指标进行模糊综合评价,得出纤维素酶与蛋白酶的配合使用对于促进堆肥腐熟效果最佳,其次是纤维素酶堆肥和蛋白酶堆肥,常规堆肥腐熟程度最低.可见,纤维素酶与蛋白酶配合使用对堆肥腐熟有更好的促进效果,可以推测外源纤维素酶和蛋白酶对于促进堆肥腐熟具有协同作用.