解磷微生物强化堆肥磷组分转化研究进展

好氧堆肥是有机废弃物资源化的有效途径之一,但堆肥产品的供磷肥力较化肥相差甚远,使得有机废弃物堆肥产品在市场上存在竞争短板,因此,调控堆肥磷素资源有效性和磷组分转化具有重要意义。针对堆肥过程中可促进难溶性磷活化的解磷微生物,利用微生物强化和微生境调控手段,提高磷转化相关功能微生物在堆肥中的相对丰度和活性,能够显著改善堆肥过程磷组分形态,提升有效磷含量,但该过程易受到物料来源、堆肥过程工艺条件、微生物种间关系等多重因素影响。因此,综述了堆肥磷素转化规律及堆肥解磷微生物动态特征,阐述了外源接种解磷菌剂和堆肥添加生物炭等内源调控堆肥微环境的解磷微生物强化方法,讨论了堆肥内源、外源解磷微生物调控的关键限制因子(温度、C/N、含水率等),以期为探索堆肥磷素定向转化调控技术、开发富磷堆肥产品提供理论依据。     

基于文献计量学的2001—2020堆肥臭气研究进展

堆肥是有机固废资源化利用的重要方式,而堆肥过程中产生的组分复杂的恶臭气体,限制了该技术的发展与推广应用。为了解堆肥臭气控制领域的研究趋势与重点,通过CiteSpace软件对CNKI和Web of ScienceTM核心合集数据库中2001—2020年共20年关于堆肥臭气研究的文献进行可视化分析。结果表明:近20年以来,堆肥臭气控制领域的发文量呈增长势态。核心研究团队为中国农业大学李国学团队。研究热点主要关注畜禽粪便、污泥、厨余等富含蛋白质或碳水化合物等易产生臭气的堆肥物料,氨气和挥发性有机物等臭气种类,添加外源调理剂、生物作用等除臭手段。食物垃圾堆肥产生的臭气治理,微生物作用下的臭气减排作用机理,以及臭气、重金属与抗生素抗性基因等多种性质污染物间的协同控制可作为未来的研究前沿。综上,堆肥臭气研究领域正处于活跃的发展状态,未来的研究视角也将更为多样化。     

双碳背景下有机固废资源化处理处置技术发展思考

有机固废资源化是我国减污降碳和无废城市建设的重要任务,是绿色低碳循环发展的重要抓手。综述了我国不同来源有机固废的产量与处理现状,梳理了我国无废城市、减污降碳等有机固废相关政策文件。基于有机固废易腐败、高含水的特性,以及污染和资源双重属性,提出了以无害化为目标、以资源化为手段的基本理念。总结分析了有机固废作为多介质、多组分交互的复杂体系,在生物转化、热化学转化、固液分离、产物资源利用方面的研究进展和技术难点,并提出了有机固废未来重点突破方向,旨在为我国有机固废资源化处理处置的技术研究提供参考。     

牛粪便资源化利用的研究进展

随着规模化养牛业的迅猛发展,由牛粪便带来的环境污染问题日益严重,主要涉及恶臭气体的污染、氮磷污染、药物、添加剂污染、有害病原微生物污染以及重金属元素污染等。牛粪便资源化利用主要遵循生态效益、积极效益和社会效益最大限度统一平衡的原则,努力实现物质最大化利用。文章综述了牛粪对环境污染的现状以及国内外利用牛粪便的主要资源化技术途径,包括能源化、肥料化、饲料化、食用菌栽培和蚯蚓生物分解处理等,分析探讨了各个资源化技术的优缺点,认识到单一技术存在的局限性,如粪便饲料化,可能存在中毒等安全隐患,高温好氧堆肥技术则主要针对固粪的处理。因而提出了多种牛粪便资源化技术有效结合,以发挥最大的经济和环境效益,实现资源的综合循环利用,同时对各个技术统筹结合的发展方向进行了展望。     

污泥堆肥臭气的产生特征及防控措施

城市污泥堆肥过程中易产生和排放恶臭气体,造成二次污染。系统总结了污泥堆肥过程中主要恶臭物质:氨气(NH3)、硫化氢(H2S)和挥发性有机物(VOCs)的产生机理及其影响因素,并对常用除臭技术工艺进行了技术和经济比较分析。通过对污泥堆肥厂恶臭气体的产生和释放特征的分析,针对除臭工艺自身技术特点,建议采用组合式除臭技术解决污泥堆肥厂的恶臭污染问题。     

生物滤池去除恶臭气体工艺填料优选研究

生物滤池是生活垃圾处理厂处理恶臭气体的主要方式,影响生物滤池性能好坏的重要因素之一就是填料的种类.选用生活垃圾发酵后的堆肥产品作为生物滤池除臭填料,可在一定程度上实现资源循环利用.针对生活垃圾厂产生的甲苯、甲硫醇、氨气、硫化氢4种恶臭气体,通过柱试验模拟,采用二次发酵7 d、20 d及成品肥3种不同腐熟阶段的垃圾发酵产物作为生物滤池填料,考察其对恶臭气体的去除效果和除臭前后其理化性质的变化,并对成品肥填料微生物群落演替进行研究.结果表明:不同填料对氨气、硫化氢、甲苯、甲硫醇的平均去除率均在95%以上,成品堆肥填料对恶臭气体的去除率及其微生物种类丰度均最高.运行前期和后期成品肥细菌群落的同源系数较大,已形成以丝状菌属（Kineothrix）、芽孢杆菌属（Bacillus）、魏斯氏属（Weissella）等具有除臭功能的菌属为优势物种的稳定微生物群落.综上,比较不同填料的恶臭气体去除率、理化性质、微生物群落变化发现,成品肥填料对恶臭气体处理效果最好、理化性质稳定,并含有除臭功能微生物,可优选为生活垃圾处理厂除臭生物滤池填料.      

城市固体废物处理及资源化利用有效途径

文章简要分析了当前城市固体废物的处置及利用现状,并提出了城市固体废物处置的原则、必要性及相关技术应用,并从预处理、堆肥与厌氧发酵处理、化学处理处理和综合处理四个方面为提出了城市固废资源化利用途径,为做好城市固废处理,实行资源化利用,实现变废为宝提供参考.     

机器学习在有机固废全链条处置中的应用进展

有机固废热转化过程会发生一系列复杂的热化学反应，给深入理解其机理、优化转化过程技术参数及实现产物定向调控等带来挑战。基于数据驱动的机器学习建模方法可推动有机固废的智能化和精细化处置。综述了基于机器学习的智能建模方法在有机固废全链条处置中的应用，总结了机器学习对有机固废上游产生量与理化特性、中游热转化过程及产物特性、下游产物利用与效益评估等的预测并对比了不同模型的适用场景及优缺点，以期构建有机固废全链条智能化处置方案，实现集无害化、减量化、资源化、高值化及智能化于一体的有机固废高效处置模式，为实际固废的有效管理提供一定的指导意义。     

夏季有机生活垃圾堆肥过程恶臭排放特征及健康风险评估

为研究有机生活垃圾在夏季堆肥过程的恶臭污染物分布特征及对堆肥厂职业暴露人员的非致癌和致癌风险水平,以北方某有机生活垃圾堆肥厂为研究对象,利用冷阱富集-气质联用（GC/MS）技术对恶臭气体进行分析.结果表明:①堆肥过程中的恶臭物质以含氧有机物为主,其次是芳香烃,这两类物质分别占总恶臭污染物质量浓度的63.46%±2.65%和15.56%±0.67%.②各单元的主要恶臭贡献物质种类存在差异,卸料单元和粉碎单元主要为乙酸和甲硫醚,占这两个单元总异味活度值的83.07%和85.44%;发酵单元和腐熟单元恶臭贡献的主要物质是乙酸、乙醛、甲硫醚、α-蒎烯、二甲二硫醚、柠檬烯、b-蒎烯和乙醇,占两个单元总异味活度值的96.60%和92.51%.③从人群健康风险来看,腐熟单元HI（非致癌健康风险指数）最高（13.54）,其次是发酵单元（7.95）和粉碎单元（5.36）,卸料单元最低（4.94）,而苯是主要的致癌风险物[LCR（终生致癌风险）>10-4].研究显示,有机生活垃圾堆肥厂在夏季产生的恶臭污染物对人群可能产生较大影响,应加强堆肥过程中恶臭污染物的控制,另外加强对职业暴露人群的健康防护以及对恶臭物质的有效处理以减少对人群健康的不利影响.      

电子废物资源化循环转化过程与代谢规律研究

选择废印刷电路板和废CRT玻壳玻璃的资源化过程作为承载实体,进行了研究分析.建立了电子废物资源化技术过程的物质能量转化模型;分析了废印刷电路板和废CRT玻壳玻璃的资源化过程中的物质流、能量流、废物流以及污染物的释放与迁移;核算了物质、能量转化清单.分析结果表明,废印刷电路板资源化过程中的分选环节能耗较高,达100kW×h/t,而拆解和非金属材料的热压成型是控制污染物排放的重点环节;废CRT玻壳玻璃资源化过程中屏玻璃和锥玻璃的再利用环节能耗较高,利用屏玻璃制造泡沫玻璃和锥玻璃冶炼铅的能耗分别为600, 250kW×h/t,破碎、研磨、锥玻璃冶炼铅是控制污染物排放的重点环节.     

厨余垃圾堆肥过程中恶臭物质分析

恶臭污染已成为生活垃圾堆肥过程中的主要环境问题.以大类粗分后的厨余垃圾作为研究对象,利用嗅觉测定法和GC-MS分析了不同阶段堆肥尾气的臭气浓度和恶臭化合物的种类及其排放浓度,并对不同堆肥阶段臭气浓度和恶臭物质排放浓度的相关性进行分析.结果表明,厨余垃圾堆肥过程中共检测到43种挥发性有机物,其中含硫臭气物质5种,烃类化合物22种,芳香烃类化合物11种,其它物质5种.通过相关性分析,发现硫化氢、甲硫醇、1,3-二甲基苯和邻二甲苯与臭气浓度极显著相关(P<0.01),二甲二硫和对二甲苯与臭气浓度显著相关(P<0.05),因此在厨余垃圾堆肥过程中要对这6种臭气物质进行重点监测和控制.     

有机垃圾机械强化快速好氧发酵工艺参数优化

好氧发酵(堆肥)技术是实现有机固废无害化的重要手段,但传统自然堆肥技术发酵周期长、占地面积大、操作环境差等问题限制了该技术的广泛应用。以研发有机垃圾强化快速好氧发酵工艺为目的,通过筛选环境温度、微生物接种、辅料投加、搅拌通风频率等强化堆肥关键可控因素,系统研究各项参数对有机垃圾好氧发酵过程的影响。研究结果表明,提高环境温度(25 ℃),合理控制搅拌通风频率(每小时搅拌通风30 min),接种丰甜复合菌种,添加辅料等手段可有效缩短堆肥周期,提高发酵效率。该研究成果对机械强化快速好氧发酵设备的开发具有指导意义。     

发酵培养法筛选堆肥中产表面活性物质的菌种

微生物在城市生活垃圾堆肥中起着重要的作用 ,而某些微生物在一定条件下产生的生物表面活性剂有望改善堆肥的微环境 ,提高堆肥的效率。从不同温度的堆肥过程中 (45℃和 55℃ )筛选产生物表面活性剂的细菌 ,生物表面活性剂的产生通过测定其发酵液的张力值来判断。实验结果表明 ,堆肥过程中的确存在产生物表面活性剂的细菌 ,枯草芽孢杆菌是其主要菌之一。实验通过一系列培养条件的优化 ,使所筛选到的细菌产生活性较强、浓度较高的生物表面活性剂     

西北生态脆弱区城市生活垃圾处理厂适用性评价

针对西北生态脆弱区城市生活垃圾处理技术选择、处理厂选址和工程设计中存在的主观性较强、科学性和客观性不足的问题,将生命周期评价法与层次分析法相耦合,综合考虑环境影响、处置技术、地理气候与实际工程4个方面因素建立综合评价体系,并以兰州市城市生活垃圾处理现状为例,分别对9个生活垃圾处理厂进行技术适用性综合评价.结果表明：①兰州市城市生活垃圾处理厂适用性综合得分前3名分别为餐厨垃圾资源化堆肥厂（73.91分）、韩家咀村生活垃圾填埋场（72.93分）、中铺子垃圾焚烧厂（72.44分）;②城市生活垃圾处理技术评价体系中,各影响因素权重排序为环境影响因素（0.347）>实际工程因素（0.309）>处置技术因素（0.228）>地理气候因素（0.116）;③3种处理技术的环境影响潜值比较结果为：垃圾卫生填埋（0.3872）>垃圾焚烧（0.0330）>垃圾堆肥（0.0242）.     

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。     

抚顺西露天矿油页岩干馏废渣的浸淋特性分析

油页岩属于非常规油气资源,在低温干馏过程中会产生大量干馏废渣,长期堆积可能会对地下水体造成污染。以抚顺西露天矿回填油页岩干馏废渣为研究对象,在模拟抚顺降水条件下,探究了油页岩干馏废渣浸溶与淋溶过程中pH、电导率、SO₄2-、NO₃-的溶出特性。结果表明:在酸性条件下,废渣中的Ni和Fe溶出浓度超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类饮用标准,会对周围地下水环境产生一定影响。因油页岩干馏废渣中有大量的碱性氧化物、酸性氧化物以及有机质,其有较强的pH缓冲能力,但在浸溶5 d后,pH急剧下降至5.5,可能是废渣中的有机物发酵分解产生小分子酸。此外,油页岩干馏废渣中NO₃-的溶出规律存在明显特异性,在浸溶时,在酸性和中性条件下,NO₃-溶出浓度随着时间延长逐渐降低;而在淋溶时,NO₃-浓度逐渐提高至600 mg/L,并产生了大量的NO₂-。这可能是因为浸溶为缺氧/厌氧条件,油页岩干馏废渣中的反硝化菌等微生物可能在缺氧环境下将NO₃-还原。而淋溶为微氧/好氧条件,在氨化细菌、亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌等作用下,将有机氮逐渐氧化为NO₂-和NO₃-,导致NO₂-和NO₃-的大量累积。因此,可通过控制油页岩干馏废渣的氧化还原环境来减少有害物质的溶出。     

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.     

菌渣-发酵床废弃垫料堆肥中温室气体排放及与微生物的关系

堆肥是处理农业废弃物最适宜的技术之一,但堆肥产生的有害和温室气体排放导致环境污染问题.本研究以生猪养殖发酵床废弃垫料及菌渣为原料,利用强制通风静态堆肥技术研究垫料和菌渣不同配比及添加EM菌剂对堆肥过程温室气体排放和微生物区系的影响.结果表明,不同堆肥处理温室气体排放通量以堆肥前20 d较大,堆肥中后期降低;微生物总量和种类在不同堆肥处理间没有发生显著性变化;CO_2和N_2O排放速率与细菌、真菌和甲烷氧化菌间具有显著的正相关关系.整个堆肥期间,以菌渣为主料并添加EM菌剂的堆肥处理温室气体减排效果最佳,相对其他3个处理温室气体减排0.7%~10.2%.由此认为,以菌渣为主料和通过添加EM菌剂的堆肥方式可以作为降低菌渣-发酵床废弃垫料堆肥过程温室气体排放的策略.