堆肥腐熟度的研究进展

评价腐熟度是有关堆肥土地安全利用最重要的问题之一。腐熟度指标可分为三类：物理学指标、化学指标及生物学指标。物理学指标易于检测,常用于描述堆肥过程所处的状态;化学指标得到了广泛研究和应用;堆肥过程是一个生物过程,腐熟度与未腐熟堆肥中植物毒性物质有关,可采用生物学方法进行评价。现在还没有一种公认的堆肥腐熟度指标。采用化学和生物指标综合评价腐熟度是目前最为常用的评价方法。     

碳氮比对堆肥过程NH3挥发和腐熟度的影响

通过强制通风静态堆肥试验,研究了不同碳氮干质量比(简写为C/N)处理(17.6、24.0、32.4、40.3)对猪粪堆肥NH3挥发和腐熟度的影响.结果表明:(1)不同C/N处理间NH3变化存在极显著差异.低C/N处理的NH3挥发明显大于高C/N处理;(2)当C/N为17.6、24.0、32.4和40.3时,其氮素的损失率分别为32.19%、20.80%、13.65%和7.66%,说明C/N越低,其氮素损失越大;(3)低C/N堆肥盐分过高,会抑制种子发芽率,而高C/N会导致堆肥肥料养分含量不达标.相比之下,C/N为24.0和32.4的处理较有利于减小氮素的损失和促进堆肥的腐熟.因此,综合考虑各方面因素,堆肥的C/N控制在25～30为宜.     

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.      

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)。     

城市生活污泥与底泥混合堆肥试验研究

以污水处理厂的脱水污泥和太湖贡湖湾底泥的3种不同配比为主要原料的强制通风好氧有机堆肥进行了研究,研究结果表明:不同处理堆的有机肥的温度、含水率、pH值、有机质有一定的差异,3种配比的堆肥产物均可达到腐熟度的要求,以V(污泥)∶V(底泥)为3∶2～4∶1时,效果比较好.     

过磷酸钙和腐烂苹果联合添加对猪粪堆肥过程中碳素转化和腐熟的影响

调控堆肥过程中CO_2的排放,对于保证堆肥进程的有效进行和减少碳素损失具有重要意义.本文以过磷酸钙和腐烂苹果为添加剂,共设置4个处理:不添加添加剂(CK)、过磷酸钙处理(P)、腐烂苹果处理(A)及混合添加处理(1/2过磷酸钙+1/2腐烂苹果,PA),研究在自制堆肥反应箱猪粪堆肥过程中碳素转化特征及其对堆肥腐熟的影响.结果表明,单加过磷酸钙处理进入高温期的时间晚于其他处理3～4 d,而混合添加处理并没有出现高温期推迟的现象.整个堆肥过程中,CK、P、A和PA处理CO_2-C的累积排放量分别占起始碳素的37.0%、33.0%、40.1%和36.7%,碳素损失分别为54.1%、50.3%、59.4%和55.7%.虽然单加过磷酸钙处理降低了堆肥中碳素损失,但却抑制了有机质的降解,增加了电导率值,而混合添加处理促进了有机质的降解,并使腐殖质含量较对照提高了11.8%.此外,单加过磷酸钙处理的种子发芽指数在40 d时才达到80%,而混合添加处理在24 d时已达到80%.综上分析,1/2过磷酸钙+1/2腐烂苹果联合添加是一种可行的畜禽粪便堆肥添加剂使用方法.     

纤维素酶促进绿化废弃物堆肥腐熟的初步研究

为探索新型添加剂对绿化废弃物堆肥腐熟的促进效果,设计添加纤维素酶结合生物菌剂的绿化废弃物室内模拟低温堆肥试验,将纤维素酶分别以0%、2%、4%的比例与微生物菌剂、尿素和绿化废弃物混配,选取T值、HA/FA、GI、E4/E6共4项评价指标并运用模糊综合评价法对处理T1~T10的堆肥腐熟度进行评价。结果表明:纤维素酶与菌剂的结合有降低堆肥p H和提升EC的作用;添加4%纤维素酶与2%菌剂组合的腐熟效果最优;经纤维素酶与菌剂两因素极差分析表明纤维素酶对试验指标影响效果大于菌剂;添加0.8%尿素与酶、菌剂组合不能有效提高腐熟度,一定程度抑制了发酵进程。综上,纤维素酶与菌剂结合作绿化废弃物堆肥促腐添加剂具有可行性。     

好氧堆肥腐殖酸形成机制及促腐调控技术概述

基于堆肥腐殖酸形成机制,重点综述了工艺参数优化、外源添加剂等促进堆肥腐殖化进程的有效方法,系统地总结了各调控手段对堆肥腐殖酸形成过程的影响机理,旨在为堆肥快速腐熟调控技术发展提供理论依据.由于堆肥过程是不断波动变化的,多种调控手段在实际生产应用中并不能完全达到预期的效果.因此在堆肥实际生产应用中,应更多关注堆肥中与腐殖酸形成相关的因素或过程,进一步针对性地加强各种调控手段的研究并建立彼此之间的关联,优化其在堆肥过程中的影响,以实现提高最终产品质量的目标.     

污泥高温好氧堆肥的实验研究

城市污水污泥(简称污泥)含有丰富的N、P、K元素及有机质,同时还含有难降解有机物、重金属、病原菌等有害有毒物质,若不加以妥善处理便会造成严重的环境污染,并通过食物链危机人类健康,同时又是资源的极大浪费.本实验针对西北地区污泥特性,采用两阶段高温好氧堆肥工艺,用玉米芯、粉煤灰和麦草做添加剂,将实验堆肥物料的有机质含量调整到50%左右,含水率调整到60%左右,一次发酵采用温度-通风量联合自动控制,二次发酵采用自然通风、翻堆的方式,探讨了不同粒径的玉米芯粒经对污泥堆肥过程中的温度、含水率、有机质、硝态氮等参数的变化影响,以及对堆肥效果的影响.结果表明,添加玉米芯、粉煤灰等添加剂,可使污泥减量化、无害化,并且能够制得肥分较高的堆肥产品.     

电场促进畜禽粪便好氧堆肥中DOM演化的光谱学研究

好氧堆肥是畜禽粪便处置和资源化利用的主要途径.传统好氧堆肥（CAC）技术存在堆体温度低、发酵周期长、腐熟效果差等缺陷.最近研究发现,电场辅助好氧堆肥（EAAC）可快速促进堆肥腐熟,缩短堆肥周期,减少温室气体排放,具有潜在的应用前景.然而,电场促进堆肥过程中水溶性有机物（DOM）演化及腐殖化过程尚未清晰.基于此,本文采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和三维荧光光谱（3D-EEM）等多种光谱技术分析了EAAC过程中DOM的演变规律.UV-Vis与3D-EEM分析表明,EAAC过程中,蛋白类物质在3 d内几乎被完全分解,富里酸和腐殖酸类物质在高温期（6~18 d）大量形成.EAAC的腐殖化指数（HI=HA/FA）高于CAC,E₄/E₆低于CAC,说明堆肥过程中DOM芳香化和腐殖化的速度与程度均优于CAC. FTIR分析显示,EAAC过程中DOM的碳水化合物、脂肪类物质逐渐减少,芳香族化合物不断增加,其腐殖化趋势明显比CAC更快.相关性分析显示,P_Ⅴ,n/P_Ⅲ,n与A_240~400、SUVA₂₅₄、E₂₅₃/E₂₂₀等UV-Vis光谱指标呈显著正相关（r>0.8, p<0.05）,可以作为评价EAAC腐熟度的重要指标.上述结果表明,电场辅助好氧堆肥可加速DOM中蛋白类物质分解,加快富里酸和腐殖酸类物质形成,促进DOM结构的芳香化.