中试规模猪粪堆肥挥发性有机物排放特征

为监测堆肥过程挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)排放情况,该文开展了猪粪堆肥现场试验,采用苏玛罐采样,气相色谱-质谱法分析了猪粪好氧堆肥过程中VOCs浓度。结果表明:猪粪好氧堆肥过程中可以检测出的VOCs有81种,包括烷烃类34种,芳香烃类21种,卤烃类19种,胺类1种,含硫化合物3种,氟利昂类3种;其中检出率高且浓度远远超过其嗅阈值的VOCs包括三甲胺、二甲基硫、二甲基二硫和二甲基三硫,VOCs排放主要发生在堆肥的前2周。该研究将为控制猪粪堆肥过程中VOCs气体排放提供科学数据支持。     

猪粪好氧发酵过程中挥发性有机物组分分析及致臭因子的确定

为了控制猪粪好氧发酵中产生的挥发性有机物(volatile organic compounds)及主要致臭物质,开展了猪粪好氧发酵试验,通过连续监测猪粪好氧发酵过程中所排放的挥发性气体,研究猪粪好氧发酵中产生的VOCs组分及其致臭因子。研究表明,在猪粪好氧发酵过程中共产生33种挥发性物质,除氨气和硫化氢外,共有31种VOCs,包括芳香烃12种,醛类8种,硫醇硫醚类4种,卤代烃4种,酮类2种,胺类1种;猪粪好氧发酵中主要致臭物质为:二甲二硫、甲硫醚、二甲三硫、乙醛和硫化氢,并建议将甲硫醚作为猪粪好氧发酵中产生的恶臭污染指示物。该研究可为猪粪堆肥过程中恶臭物质的监测、制定控制策略提供参考。     

通风方式对猪粪堆肥主要臭气物质控制的影响研究

为控制堆肥过程中产生的臭气,开展了3种不同通风方式下的猪粪和秸秆堆肥试验,通过连续监测堆肥过程中氨气、硫化氢、总挥发性有机物(total volatile organic compounds,TVOCs)和二甲二硫、二甲三硫排放浓度的变化,优化堆肥通风方式。研究表明,在鼓风5 min间隔30 min、鼓风5 min间隔15 min和连续通风下,硫化氢和TVOCs的最大排放质量浓度和体积分数分别为29.4、18.9和10.3 mg/m~3以及420.3×10~(-6)、382.7×10~(-6)和326.5×10~(-6),每千克干物料硫化氢和TVOCs累积排放量分别为14.3、13.5、31.5 mg/kg以及1.26、2.00和6.08 L/kg;二甲二硫和二甲三硫的最大排放质量浓度分别为1 730.1、3 646.2和3 971.8 ng/L以及991.4、6 678.8和1 883.4 ng/L,每千克干物料中二甲二硫和二甲三硫的累积排放量分别为1.5、4.3和10.6 mg/kg以及0.37、4.37和4.94 mg/kg,增加通风频次有助于降低硫化氢和TVOCs的最高排放浓度,但会增加堆肥过程中硫化氢、TVOCs以及二甲二硫和二甲三硫的累积排放量,增加环境危害程度。该试验以降低臭气累积排放量为工艺优化目标,发现通风5min,间隔30min是最佳通风方式。研究结果可为有机肥生产过程中臭气的控制提供参考依据。     

生物过滤法去除死猪堆肥排放臭气效果的中试

为研究生物过滤法去除死猪堆肥发酵处理过程产生臭气以及挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的可行性,开展了死猪和猪粪混合堆肥试验,分析了死猪堆肥过程臭气浓度特性和VOCs组分特征,对生物过滤法去除臭气中VOCs的工艺关键参数-停留时间进行优化试验。死猪堆肥过程中排放VOCs种类达37种,其中主要致臭组分为三甲胺、二甲基硫、二甲基二硫、二甲基三硫;以腐熟猪粪堆肥作为滤料(添加3%活性污泥),在停留时间为30~100 s的条件下,生物过滤法对死猪堆肥排放臭气去除率达90%以上;停留时间60~100 s的条件下对VOCs中主要致臭组分的去除效率达82.2%~100%,生物过滤法去除死猪堆肥过程臭气浓度和VOCs的优化停留时间为60 s。研究结果能为死猪堆肥发酵过程排放臭气的处理和控制技术进一步研发提供科学依据。     

风干预处理对堆肥腐熟度及臭气排放量的影响

该研究以风干猪粪堆肥为处理,以新鲜猪粪堆肥为对照,在秸秆调理相同C/N基础上,对两个处理腐熟度和臭气排放进行比较分析。从温度、p H值、电导率和发芽率来看,利用新鲜猪粪和风干猪粪堆肥所得的产品均能达到腐熟和无害化标准;在硫化氢、羰基硫、二硫化碳、甲硫醚、乙硫醚、二甲二硫、甲硫醇和乙硫醇几种含硫臭气中,甲硫醚和二甲二硫占96%以上;风干猪粪堆肥比新鲜猪粪堆肥少排放71.09%的氨气,66.11%的甲硫醚和9.66%的二甲二硫。在不考虑风干环节存在的问题条件下,与新鲜猪粪堆肥相比,风干猪粪堆肥堆肥时间短,在堆肥品质提高的基础上,堆肥产品产量增加60%。通过降低水分和体积风干猪粪运输成本降低1/3,且对环境影响小,是远距离资源化处理畜禽粪便的较好途径。     

城市污泥与稻草混合堆肥的最佳通风量优化研究

以城市污泥+稻草秸秆混合物料为研究对象,运用好氧堆肥方法,研究不同通风量对污泥堆肥过程的影响,测定了堆肥过程中温度、含水率、有机质含量和种子发芽指数的变化规律,分析了堆肥过程中通风与未通风之间的差异性。结果表明:(1)通风能够有效保证堆料升温和维持高温期,温度高达74.20℃,高温持续时间达到6 d,温度上升速率达到24.03℃/d。(2)通风条件下,含水率呈现先升高,后降低,然后趋于稳定的变化规律。(3)堆肥结束后,各处理有机质含量均达到国家标准。(4)通风能够显著影响种子发芽系数,各处理GI值的大小顺序为3号箱2号箱1号箱4号箱5号箱。当通风量为1.00 m~3/h,高温维持时间最长(6 d),种子发芽指数最高(84.25%),堆肥效果最理想。     

猪场沼渣与玉米芯混合槽式堆肥氨气排放特征

堆肥既是粪便资源化利用处理的主要方式之一,也是重要的农业氨气排放源。针对猪粪沼渣堆肥的现场研究较少,实际生产过程中氨气排放数据缺乏,排放特征不明确的问题,开展了猪粪沼渣与玉米芯混合堆肥氨气排放特征的现场试验研究。本研究在实际槽式堆肥车间构建实时在线气体监测系统,对生猪养殖场沼渣槽式好氧堆肥车间氨气浓度变化进行连续监测,测算堆体氨气排放通量,分析氨气排放特征。结果显示:堆肥38d内槽式好氧堆肥车间氨气浓度变化范围为0.85～22.40mg·m~(-3),平均3.63mg·m~(-3)。由于翻堆对氨气扩散的促进作用,白天堆肥氨气浓度高于夜间,12:00-16:00氨气排放浓度最高(6.77±4.37mg·m~(-3)),其次为16:00-20:00(4.26±2.07mg·m~(-3))和8:00-12:00(3.62±1.46mg·m~(-3));堆肥车间单位体积堆肥原料的氨气排放通量为50.25～196.59mg·m~(-3)·h~(-1),平均103.99mg·m~(-3)·h~(-1),整个38d堆肥过程的氨气排放量为94.84g·m~(-3)。研究结果将为猪粪堆肥过程氨气的控制及减排措施的制定提供科学依据。     

农村有机生活垃圾和秸秆快速好氧发酵技术参数研究

近年来,中国农村有机生活垃圾和农作物秸秆废弃资源引发的环境问题日益严重,在现有农业废弃物资源化利用技术中,好氧发酵堆肥技术由于运行成本低、操作简便成为农村有机生活垃圾和秸秆的首选处理技术.该文通过正交试验方法分析通风量、含水率和碳氮比3因素对快速好氧发酵效果的影响.结果表明:通风量是首要影响因素,其次是含水率和碳氮比;适宜的通风量参数为0.148～0.173 m3/d,含水率为60%,C/N为25:1.本研究将为开展北方寒冷地区冬季好氧发酵设施增温保温技术研究提供理论依据.     

厨余堆肥污染气体减排的工艺参数优化

好氧堆肥处理厨余垃圾具有规模灵活、参数易调整、工艺适配性高等优点,但存在发酵周期长且易产生污染气体等问题,严重限制了就近就地处理利用的推广。污染气体产生与堆体内氧气供应与利用直接相关,为提高发酵速率、减少污染气体排放,优化厨余垃圾堆肥的工艺参数,该研究采用三因素三水平正交堆肥试验L₉（3⁴）,探究粒径、含水率和通风速率三大因素对堆体温度、O₂、pH值、EC值、GI值以及污染气体（H₂S、NH₃、N₂O及CH₄）的影响。结果表明,当初始物料粒径为0.5～10 mm时能够显著加快堆肥进程,在第11 天时GI值即可达80%以上,有效地缩短了堆肥周期。通过对污染气体做极差以及方差分析发现,物料粒径对H₂S排放影响显著,含水率和通风速率对H₂S和N₂O排放影响显著。综合堆肥周期以及污染气体减排效果,厨余垃圾堆肥最优的工艺参数组合为：初始物料粒径为0.5～10 mm、初始含水率为60%、通风速率为0.2 L/（min·kg⁻¹）,研究结果可为厨余垃圾利用提供参考。     

猪粪堆肥臭气产生与调控的研究

通过两次室外中型堆肥试验，研究在相同水分条件(68.8%)，不同调理剂、不同碳氮比(C/N)、不同通气方式以及不同添加剂对猪粪堆肥过程中臭气产生与控制的影响。研究表明：猪粪堆肥中，臭气的主要形式是氨气，主要产生在堆肥的升温及高温期。降低堆肥的pH值、增加微生物对NH⁺₄-N的固定等是控制臭气的有效措施；过磷酸钙添加量为1.5%时，可以降低堆肥的pH值，使NH₃浓度减小，促进NH⁺₄-N向其它形式的氮转变，且不影响堆肥的腐熟；除臭剂试验组堆肥过程中臭味小，堆肥结束后的物理性状最好，不影响猪粪堆肥进程，可在生产中推广。     

牛粪好氧发酵挥发性物质排放特征及恶臭物质分析

不同原料好氧发酵产生的臭气物质组分和浓度存在差异。以牛粪和玉米秸秆为原料研究好氧发酵过程挥发性有机物（Volatile Organic Compound，VOCs）的产排特征及主要致臭物质，开展牛粪好氧发酵试验，采用气相色谱-质谱法分析测定发酵升温期、高温期、降温期及腐熟期等不同发酵阶段的VOCs组分和浓度，硼酸溶液吸收，盐酸滴定法测定NH3，便携式检测器（Tion NH3-H2S 300 G）测定H2S，3点比较式臭袋法测定不同发酵阶段臭气浓度。结果表明，牛粪好氧发酵过程中共检出31种VOCs，其中含硫化合物42种，醇类1种，酯类1种，酮类1种，卤代烃4种，苯系物9种，烷烃类8种，烯烃3种；在好氧发酵高温期臭气浓度最高为724（无量纲），VOCs产生与排放主要在高温期。基于恶臭污染排放标准和恶臭物质气味活度值，并结合各物质检出率、GS-MS图谱及相关性分析，发现NH3、H2S、甲硫醚是牛粪好氧发酵过程的主要致臭物质；其次芳香族化合物对臭气浓度贡献也相对较大，应进行重点监测与控制。该研究可为牛粪好氧发酵过程臭气物质减控提供理论支撑。     

奶牛粪便与秸秆混合发酵过程通风工艺优化

通风是影响好氧发酵的重要技术参数,但目前对于奶牛粪便好氧发酵通风缺乏系统研究,导致发酵后物料质量参差不齐,为优化奶牛粪便好氧发酵过程中的通风参数,该研究采用响应曲面法,以通风速率、通停比、通风时间为3因素,通过中心组合试验设计方法(Box-Behnken Design)设计17组试验,以含水率和病原菌去除效率为响应值,...     

Influence of control parameters in VOCs evolution during MSW trimming residues composting

The influence of control parameters (aeration, moisture, and C/N ratio) during composting of a municipal solid waste (MSW)-legume-trimming residue (LTR) mixture was studied at a pilot plant scale. Factors measured included the composition of the main volatile organic carbons (VOCs) emitted including limonene, β-pinene, 2-butanone, undecane, phenol, toluene, and dimethyl disulfide. Polynomial models were found to reproduce the experimental results with errors at less than 10%. The relative influence of the independent variables on temperature and selected VOCs followed the order: aeration > moisture > C/N. A high aeration rate results in higher (strong negative effect) values on selected VOCs emissions (41-71% on emitted VOCs variation). Moisture had a positive and negative effect depending on the selected VOCs. A high C/N ratio caused lower production of VOCs except for undecane and 2-butanone. Providing an aerobic environment (0.05 Lair kg(-1) min(-1)), high C/N ratios (>50), and medium moisture (55%) minimize emitted VOCs during MSW composting, ultimately resulting in less odors in the surrounding environment.     

适量通风显著降低鸡粪好氧堆肥过程中氮素损失

【目的】研究不同通风量对鸡粪好氧堆肥过程中温度、含水率、种子发芽指数 (GI) 及氮素形态转化的影响，以期在达到鸡粪无害化要求的前提下，为减少鸡粪好氧堆肥过程中的氮素损失、提高堆肥成品品质、优化通风曝气工艺参数和节省能耗提供参考。【方法】试验在山东某有机肥厂好氧堆肥车间开展，以鸡粪和稻壳为原料，按照1∶1(质量比) 混合均匀之后作为堆肥初始物料。在间歇性强制通风和翻抛条件下，设置低、中、高3个通风水平，即通风量依次为0.1、0.2和0.3 m3/(m3·min)，好氧堆肥周期为28 天。通过现场定期采样，测定温度、全氮、NH₄+-N、NO₃–-N、pH、含水率和发芽指数等指标，研究不同堆肥阶段各指标的变化和氮素形态的转化。【结果】在整个好氧堆肥周期内，堆体温度呈现先升高后降低的趋势，低、中和高通风量的最高温度分别达到68.3℃、71.8℃和68.6℃，高温 (≥ 50℃) 持续时间均超过12 天，达到了畜禽粪便无害化卫生要求；含水率逐渐下降，各通风量处理分别由最初的63.2%、62.1%和64.5%降低到32.4%、30.1%和29.2%；pH先升高后降低，至好氧堆肥结束时，各通风处理的pH均处于7.5～8.0 之间；种子发芽指数 (GI) 均大于80%，说明经过28 天的好氧堆肥后，三个通风处理条件下的鸡粪堆肥成品均达到了腐熟度要求。NH₄+-N含量均呈现先增长后逐渐降低的趋势；NO₃–-N含量呈现明显的增加趋势；总氮 (TN) 含量在整个好氧堆肥周期内整体上呈现先降低后增加的趋势；经过28 天的好氧堆肥结束之后，低、中、高通风处理的氮素损失率分别为19.8%、20.2%和29.6%，低通风量与中通风量之间差异不显著，高通风量显著高于低通风量和中通风量 (P ≤ 0.05)。【结论】在鸡粪进行好氧堆肥过程中，通风量为0.1、0.2和0.3 m3/(m3·min) 下，堆肥成品均能达到腐熟度和无害化要求，其中采用中通风量0.2 m3/(m3·min) 时的氮素损失较少，且种子发芽指数较高。综合以上指标及实际工厂化运行过程的影响因素，在鸡粪好氧堆肥过程中建议采用的通风量为0.2 m3/(m3·min)。     

秸秆对猪粪静态兼性堆肥无害化和腐熟度的影响

为促进猪粪静态兼性堆肥产品无害化和腐熟,通过添加玉米秸秆调控堆体物理结构特性和碳氮比,采用传统自然发酵方式进行为期90d的静态兼性堆肥试验,分别设置纯猪粪处理(P)和秸秆调控处理(PC)研究静态兼性堆肥过程腐熟度指标、粪大肠菌群以及微生物群落结构演变特征。结果表明,秸秆调控增加了堆体孔隙率(提高19.41%),促进氧气向堆体内部扩散,增强了好氧微生物对有机质的降解,降低NH₄⁺-N,可溶性有机氮(dissolved total nitrogen, DTN)等植物毒性物质含量,提升了堆肥腐熟度,两组处理堆肥产品种子发芽指数分别为40.84%(P)和114.60%(PC)。静态兼性堆肥经过30～40 d自然发酵后,粪大肠菌群数量达到卫生安全标准,堆体温度、NH₄⁺-N和有机酸含量均会影响粪大肠杆菌的活性。堆体中微生物以厚壁菌门、放线菌门、变形菌门等与木质纤维素降解相关的菌门为优势菌门,堆体自上而下由好氧菌属演替为厌氧菌属,并形成好氧、兼性、厌氧的微生物分层。秸秆调控增加了堆体的好氧区域,促进和提高了猪粪...     

二氧化锰对微好氧堆肥腐熟、温室气体及臭气排放的影响

为探究锰矿物添加对微好氧堆肥过程腐熟、温室气体和臭气排放的影响,以由厨余垃圾、水稻秸秆、羊粪和尾菜组成的多元混合物料堆肥为研究对象,共设3个处理,采用间歇通风方式,将通风速率为0.14 L/（kg·min）设置为好氧堆肥对照（CK）,速率为0.06 L/（kg·min）为微好氧处理（T1）,添加二氧化锰（MnO₂）的微好氧处理为T2。结果表明：多元废弃物好氧或微好氧堆肥在堆制70 d后均能腐熟,但T2处理腐熟度显著高于T1。微好氧处理T1、T2减少了26.47%～30.29%的NH₃和33.19%～38.60%的N₂O的排放,总温室效应减少了29.26%～31.38%。臭气的排放集中在前14 d,T1、T2处理的H₂S和VOCs的释放量显著增加了320.35%～501.04%和39.82%～53.63%。因此,微好氧堆肥可达到减排目的,但却加剧臭气的排放;MnO₂可提高促进堆肥腐熟,降低温室气体和臭气的排放。     

通风量对粪渣与树叶共堆肥的影响

为实现园林废物的无害化与资源化并获得合适的通风量,以粪渣与树叶为原料,采用0.08、0.14和0.20 m3/(min·m3) 3个通风量进行了静态好氧堆肥,分析了不同通风量对堆肥过程中的堆体温度、二氧化碳浓度、发芽指数、肥效指标氮磷钾以及重金属质量分数等指标的影响。结果表明：在粪渣与树叶含水率分别为80%和8%左右,粪渣与树叶质量比例为3/1,通风量为0.078、0.14和0.20 m3/(min·m3)时,均可以实现高温好氧堆肥。通风量为0.14 m3/(min·m3)时堆肥效果较佳。所得堆肥产品肥效指标和重金属质量分数均符合国家相应标准。