过磷酸钙和双氰胺联用减少污泥堆肥温室气体及NH3排放

为研究添加剂过磷酸钙和硝化抑制剂双氰胺联用对脱水污泥高温好氧堆肥氨气和温室气体减排的影响效果,该文以脱水污泥和玉米秸秆为原材料,设置4个堆肥处理分别为:不添加任何添加剂作为对照(CK),只添加3.5%(湿基)过磷酸钙为SP3.5,在添加0.1%双氰胺基础上分别加入3.5%(湿基)过磷酸钙(SD3.5)和5.0%(湿基)过磷酸钙(SD5.0)控制材料,在60 L发酵罐中进行为期34 d好氧高温堆肥试验,监测堆肥过程中的温室气体、氨气排放速率及堆体总有机碳和总氮损失率。结果表明:添加过磷酸钙及硝化抑制剂双氰胺可以促进堆肥腐熟和提高堆肥品质,同时降低堆肥过程中的总氮损失、NH_3排放以及显著减少污泥堆肥总温室气体排放。2种添加剂联合使用使SD3.5和SD5.0处理氮素损失相比于CK处理减少10.92%和13.08%,总温室气体排放量比对照减少65.6%和74.8%。该研究可为污泥堆肥添加剂的选择以及污染气体的减排控制提供参考。     

添加玉米秸秆对胡萝卜尾菜堆肥过程的影响

为解决规模化胡萝卜种植过程尾菜处理难的问题，在通风速率为0.05 m³/min的条件下，探讨不同添加比例的玉米秸秆对胡萝卜尾菜堆肥过程中腐熟度、气体排放和酶活性的影响。通过分析腐熟度、气体排放和酶活性之间的响应关系，确定最优辅料添加比例，以期实现胡萝卜尾菜无害化、资源化利用。结果表明：不同胡萝卜尾菜好氧堆肥产品均能满足种子发芽率指数≥70%的无害化标准；NH₃和CO₂排放集中在前7 d，排放速率主要受温度、pH值等理化性质影响，同时鸡粪的添加导致NH₃ 累积排放量增加，不添加任何辅料的胡萝卜尾菜单独堆肥处理（CK）其CO₂ 排放速率最高； 胡萝卜尾菜单独堆肥处理（CK）及7.5%秸秆添加处理（T1）在堆肥期间含水率较高，易产生渗滤液；通过相关性热图、冗余分析对5个处理的气体排放、腐熟度、酶活性进行显著性、相关性分析，进一步证实NH₃、CO₂的排放与温度呈正相关，与pH值呈负相关关系；同时过氧化氢酶与腐熟度指标有显著正相关关系，纤维素酶活性影响堆肥产品的腐熟度。因此，胡萝卜尾菜好氧堆肥过程中，添加15%玉米秸秆辅料（T2）可以提高C/N比、孔隙度，降低渗滤液产出，同时CO₂ 排放量较胡萝卜尾菜单独堆肥（CK）降低6.63%。该研究可为胡萝卜尾菜无害化和资源化利用提供技术支持。     

生物炭和菌剂对羊粪微好氧堆肥腐熟度和温室气体排放的影响

为探究微好氧堆肥方式对羊粪堆肥腐熟度和温室气体排放的影响，该研究以纯羊粪为研究对象，设置对照（CK）、生物炭添加（BC）和VT菌剂添加处理（MC）3个处理，在60 L的敞口发酵罐中进行42 d的堆肥试验，堆肥前14 d微量间歇强制通风，后28 d停止强制通风。结果表明：羊粪微好氧堆肥均能满足种子发芽指数（Germination Index，GI）≥70%、pH值不小于8等腐熟标准，与CK相比，BC和MC处理分别提高27.8%和38.8%的GI，并延长堆肥高温期至10 d以上，满足堆肥无害化和腐熟标准。NH3、CH4和N2O排放集中在前14 d，排放速率主要受温度、腐熟度等理化性质影响，且添加外源功能材料可不同程度减少气体排放量，其中添加生物炭使NH3、CH4和N2O排放量分别减少38.68%、14.26%和31.54%，总温室效应降低31.11%；菌剂添加降低18.41%的NH3排放，增加21.10%的N2O排放，总温室效应增加20.70%。因此，在羊粪微好氧过程，生物炭作为调理剂可促进堆肥腐熟，减少堆肥过程温室气体排放，加速有机质矿化和腐殖化，增加堆肥产品养分含量，为羊粪轻简化堆肥提供数据支撑。     

膨松剂对厨余垃圾堆肥CH4、N2O和NH3排放的影响

厨余垃圾有别于混合生活垃圾,具有高有机质含量和高含水率等特点,单独堆肥会产生大量CH4、N2O、NH3和渗滤液,为减少厨余垃圾堆肥过程污染物的排放,该文以居民小区产生的经大类粗分后的厨余垃圾为研究对象,以菌糠为膨松剂,设置15%、25%、35% 3个添加质量比（湿基）的堆肥处理,以纯厨余垃圾单独堆肥为对照处理,研究菌糠作为膨松剂对厨余垃圾堆肥过程中CH4、N2O、NH3和渗滤液排放的影响及其最佳添加比例。结果表明,堆肥过程中,添加菌糠可以完全避免厨余垃圾堆肥过程中渗滤液的产生;堆肥结束时,添加15%和25%菌糠的处理堆肥达到腐熟标准,但添加35%的菌糠使堆肥高温期缩短,不利于有机质分解;与对照处理相比,添加15%、25%和35%比例的菌糠均可以减少堆肥过程中CH4和NH3的累计排放量,且减排量与添加比例正相关,但只有添加15%菌糠的堆肥处理明显降低了N2O的排放量;添加质量比为15%和25%菌糠的堆肥处理,CH4和N2O排放总量比厨余垃圾单独堆肥分别减少45.8%、19.6%,而添加质量比为35%的菌糠使CH4和N2O排放总量为厨余垃圾单独堆肥的1.14倍（每t物料,干基）。综上,菌糠作为食用菌种植废弃物,可用作厨余垃圾堆肥膨松剂,在适宜的添加比例条件下,能够在避免堆肥过程中渗滤液产生的同时,减少CH4、N2O和NH3的排放量。研究结果可为厨余垃圾堆肥过程温室气体减排、氮素损失控制和工艺改进提供理论依据和试验基础。     

木本泥炭添加比例对猪粪堆肥腐熟度和污染及温室气体排放的影响

针对当前猪粪好氧堆肥过程中存在的腐熟度低、氮素损失严重、污染气体排放量大等问题,该研究以木本泥炭作为添加剂与猪粪进行联合堆肥,研究了不同木本泥炭添加量(添加比例依次为占物料湿基质量的5%、10%、15%和20%的4个处理)对猪粪好氧堆肥产品腐熟度和堆肥过程中CH4、NH3和H2S等污染气体排放变化的影响。结果表明:在猪粪堆肥中添加木本泥炭作为调理材料,堆体可成功启动升温,在第2~4天堆体可进入高温期,并持续7 d以上,达到无害化卫生标准;经28 d好氧堆肥以后,堆肥产品p H值为8.0左右,电导率值为1.47~1.82 m S/cm,发芽指数均大于80%,达到腐熟标准;木本泥炭添加量增加至15%以上时,有机质分解程度高,物料干质量降解率达22%左右,28 d堆体含水率下降35%左右,CH4、NH3和H2S排放量分别减少82.12%~89.48%、53.47%~63.31%、50.98%~62.76%,总温室气体排放当量减少70.34%~83.26%,堆体总氮损失减少率达44%~63%,保氮效果显著。因此,建议木本泥炭用作猪粪堆肥添加剂的最优添加量为15%~20%(以物料总湿重计)。     

蚯蚓辅助堆肥处理蔬菜废弃物及其温室气体减排效果

蚯蚓辅助堆肥是近年兴起的处理有机废物的有效方法,为探明蚯蚓辅助堆肥法处理蔬菜废弃物的效果及其温室气体排放规律,该文以牛粪和新鲜番茄秧作为原料,在蚯蚓养殖场分别设置蚯蚓辅助堆肥和常规堆肥处理,对比研究了腐熟度指标变化和温室气体排放规律。结果表明:蚯蚓辅助堆肥堆垛温度较低,达不到无害化温度标准(50～55℃以上持续5～7d),但可满足蚯蚓生存需求,蚯蚓生物量在堆肥前期(0～10d)较低,为14.6×103～20.8×103条/m3,其后随着堆体温度的降低逐渐增长,至堆肥结束时达到90.2×103条/m3。综合pH值、电导率(EC)、碳氮比(C/N)、发芽率指数(GI)等腐熟度指标分析,蚯蚓辅助堆肥处理的腐熟度优于常规堆肥处理,并提前达到腐熟,堆肥周期缩短;蚯蚓辅助堆肥氮素损失较常规堆肥减少30.8%,CH4、NH3和N2O排放比常规堆肥分别减少12.8%、17.4%和46.1%,温室气体总量减排35.9%,因此蚯蚓辅助堆肥可有效降低堆肥过程中的氮素损失和温室气体排放量。研究结果可为有机固体废弃物循环利用和温室气体减排控制提供参考。     

添加小麦秸秆生物质炭对猪粪堆肥腐熟程度及温室气体排放的影响

以猪粪堆肥为对象,研究添加小麦秸秆生物质炭对猪粪高温好氧堆肥腐熟程度和温室气体排放的影响。结果表明,在整个堆肥腐熟过程中,纯猪粪、猪粪与生物质炭分别以12∶1、5∶1和2.3∶1比例混合的堆体达到的最高堆肥温度分别为44℃、58℃、63℃、60℃,其中5∶1和2.3∶1比例混合的处理均比12∶1处理提前2天进入高温腐熟阶段,并且提前5天完成腐熟过程;12∶1和5∶1生物质炭处理可显著降低堆体的EC值,但高比例(2.3∶1)添加下EC值超出堆肥安全施用范围;与CK相比,添加生物质炭处理堆体NH4+-N含量较对照提前11天降到最低值并趋于稳定;堆肥结束时,生物质炭添加比例为12∶1、5∶1和2.3∶1堆体的NO3--N含量分别比对照提高了53.70%、148.36%和27.61%。且堆肥结束后添加生物质炭12∶1、5∶1和2.3∶1比例的堆体全氮损失率较对照分别降低32.07%、60.78%和50.18%;添加生物质炭显著降低堆体CH4排放总量82.03%~96.93%;5∶1和2.3∶1处理的CO2排放总量较对照显著降低20.21%和41.10%,而12∶1处理与CK相比无显著性差异;12∶1和5∶1处理的N2O的排放总量较CK显著提高66.61%和50.11%,而2.3∶1处理比CK显著降低了40.87%。     

碳氮比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放的影响

为确定鸡粪堆肥最优碳氮比（C/N比），该研究以新鲜鸡粪为堆肥原料，添加玉米秸秆调节初始C/N比为14、18和22进行好氧堆肥，研究不同C/N比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放（NH3和H2S）的影响。结果表明：C/N比为14的处理堆肥产品未腐熟，C/N比为18和22的处理均达到腐熟。C/N比为18的处理NH3累积排放量和总氮（TN）损失率最高；C/N比为18～22时，C/N比越高，NH3累积排放量和TN损失率越低。C/N比为14的处理H2S累积排放量和总硫（TS）损失率最高；C/N比为18和22的两个处理，H2S累积排放量显著降低，且无显著差异。此外，C/N比为18处理的微生物群落多样性在整个堆肥过程中显著高于C/N比为14和22处理。堆肥的理化指标、臭气排放与微生物群落之间的相关性分析表明，高温、高pH和缺氧环境会增加Firmicutes丰度，进而促进NH3和H2S的排放，相反地，低温、低pH和氧气充足的环境更有利于Actinobacteria增殖，有利于减少NH3和H2S的排放。综合考虑堆肥产品腐熟度和臭气减排效果，建议低C/N比鸡粪堆肥的初始C/N比为18～22。当秸秆资源不足时，建议初始C/N比为18；秸秆资源充足时，建议初始C/N比为22。     

微生物菌剂对厨余垃圾堆肥温室气体减排的影响

为对厨余垃圾堆肥过程中的温室气体进行减排,在60 L强制通风静态堆肥装置中进行为期35 d的厨余垃圾和园林废弃物的联合好氧堆肥试验。在堆肥原料中分别添加复合微生物菌剂VT1000（VT）、枯草芽孢杆菌（BS）和地衣芽孢杆菌（BL）三种菌剂,并以不加菌剂的堆肥处理（CK）作为对照,监测堆肥过程中的CH4和N2O排放,以研究不同微生物菌剂对于厨余垃圾堆肥温室气体排放的影响。结果表明：微生物菌剂的添加会加快堆体升温和促进腐熟,同时能够实现不同程度的温室气体减排。堆肥过程中N2O的排放量在总温室气体二氧化碳排放当量中占比远高于甲烷,达到总排放当量的76.83%～88.57%,排放高峰期分别出现在堆肥初期和腐熟期。甲烷的排放高峰期出现在堆肥降温期,累计排放量达到温室气体总排放当量的1.65%～2.40%。各处理的总温室气体排放当量分别为95.84 kg·t-1（CK）、52.31 kg·t-1（VT）、42.03 kg·t-1（BS）和62.49 kg·t-1（BL）。与CK处理相比,BS处理的总温室气体的减排效果最好,减排率为56.15%,BL处理的减排率最低,为34.80%,VT处理减排率为45.42%。相较于CH4,菌剂对N2O的减排效果更好,可达35.32%～61.86%。结合堆肥过程的温度及各腐熟度指标,该研究选取的微生物菌剂能够在保证堆肥效率和产品质量的前提下有效减少温室气体排放。     

稻壳-鸡粪好氧高温堆肥体系中磷石膏消纳能力的研究

为探究堆肥体系中磷石膏的消纳能力,增加磷石膏资源化利用强度,该研究以稻壳作为主要原料,以鸡粪为辅料,添加基于堆肥有机物料(干质量)的0、10%、20%、30%和40%磷石膏(CK、P10、P20、P30和P40)作为堆肥调理剂,研究其对高温堆肥过程中堆肥的物理、化学、生物指标以及堆肥腐熟后堆料品质性状的影响,从肥料化的角度,探究稻壳-鸡粪堆肥体系中磷石膏的消纳能力。结果表明,相比于CK而言,磷石膏添加量在10%~30%明显促进了堆料温度的快速上升和高温时间,增加堆肥的发酵强度。当磷石膏的添加量超过20%以后,随着磷石膏添加量的增加,堆肥持续高温期的时间有明显减少。添加40%磷石膏处理稀释效应太明显,堆肥结束以后,堆肥的总有机碳的绝对含量较低,导致堆肥产物的有机质含量(34.3%)不达标。添加磷石膏可以提高堆体的种子发芽指数,到堆肥结束时,CK、P10、P20、P30和P40的种子发芽指数分别为65.43%、86.54%、97.52%、81.35%和71.40%。但P40处理到堆肥结束时,水溶性铵态氮含量还高达528.2 mg/kg。与CK处理相比,P10、P20和P30处理的养分含量增加显著,且均符合NY525-2012标准要求。各处理重金属含量均未超过NY525-2012标准的要求,但磷石膏的添加仍有增加堆肥重金属的风险。综合添加磷石膏对堆肥腐熟度的影响和堆肥品质的影响来看,在稻壳为主要原料的堆肥体系中,添加有机物料干质量的30%的磷石膏,是本堆肥体系磷石膏最大的消纳量。     

废弃烤烟茎秆与鸡粪堆肥化利用的研究

采用特制的堆肥箱,对废弃烤烟茎秆与鸡粪的堆肥化利用进行了研究。结果表明,烤烟茎秆＋鸡粪（处理A）混合堆肥处理的堆温保持在50℃以上的时间为10d,而烤烟茎秆＋碳酸氢铵（处理B）处理的仅为2d。堆肥30d时,处理A的碳素含量基本趋于稳定,C／N为15．8;处理B的碳素含量仍不稳定,C／N为23．5;处理A的铵态氮与硝态氮的比值为0．43,处理B的达0．60。堆肥20d时,处理A堆料浸出液浸种后的种子发芽指数比处理B的高15个百分点,差异达极显著水平。堆肥50d时,两处理的种子发芽指数差异不明显,种子发芽率均达到100％。烤烟茎秆与鸡粪堆肥成品的有机质和总养分（N、P2O5、K2O）含量、重金属（As,Hg,Ph,Cd,Cr）含量控制标准等完全达到有机肥质量的要求。     

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。     

Effect of Woody Peat as an Additive on Maturity and Gaseous Emissions During Pig Manure Composting

Woody peat was used as an additive to compost with pig manure in 1.2 m³ composting reactors under aerobic conditions for a 77?days period to estimate the effect on the compost maturity and gaseous emissions (NH₃, N₂O, and CH₄). Pig manure was also composted with cornstalks (the traditional method) as a control treatment. The results showed that both cornstalks and woody peat composts reached the required maturity standard. Composting with woody peat as a bulking agent was found to reduced NH₃ emissions by 36% than the cornstalks amended treatment. Although CH₄ emission increased by adding woody peat, N₂O emission was considerably reduced, resulting in a slight decrease in total greenhouse gas emissions. More importantly, woody peat could reduce the losses of total carbon and total nitrogen, improve the compost quality as fertilizer.     

The Effect of Different C/N Ratios on the Composting of Pig Manure and Edible Fungus Residue with Rice Bran

The aim of this study was to determine the effects of initial C/N ratio (16.3, 19.1, 24.1, and 29.6) on decomposition rate and nitrogen loss during the composting of pig manure and edible fungus residue with rice bran. The results showed that all composting piles reached a temperature greater than 55°C for at least 7 days (which meets the requirements for destroying pathogens), and the maturity times of composts with low initial C/N ratios were shorter than in composts with high initial C/N ratios. The nitrogen loss in the composting pile with initial C/N of 16.3 was significantly higher than the other treatments. Furthermore, the statistics analysis showed that the initial C/N ratios of the composts, which varied from 16.3 to 29.6, had a significant negative linear correlation with the loss of total organic matter (R = ?0.9661) and loss of total nitrogen (R = ?0.9365). Therefore, for treating more agricultural wastes and achieving high-quality final product as well as the reduction of nitrogen losses, this study recommends that initial C/N ratios ranging from 20 to 25 are suitable for composting pig manure and edible fungus residue.

Highlight:

Various agricultural wastes can be successfully composted with initial C/N ratios 16:1–30:1.

Nitrogen loss had a significant linear negative correlation with the initial C/N ratio.

Compost with a low C/N ratio was beneficial to dispose of more pig manure since reducing the addition of carbon materials.     

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。     

堆肥含水量与腐熟度对其粉碎度的影响研究

以鸡粪和麦秸为原料，通过堆肥不同腐熟度和不同含水量下粉碎度的测定，表明堆肥含水量是控制粉碎度大小的首要因素，堆肥粉碎度随含水量的增加而降低，两者满足二级动力学方程。粉碎度的临界含水量为20％，含水量低于20％时，粉碎度的变化较小。含水量大于20％时，腐熟度对粉碎度的影响增强。腐熟的堆肥更容易粉碎。粉碎度与GI(发芽指数)、EC、pH值等腐熟度指标并不存在相关关系。但与TOC呈负线性相关，与全N、C/N比呈显著负二次相关。粉碎度与堆肥化学参数：纤维素、半纤维素含量呈负线性相关，与木质素无相关性。     

外源微生物对堆肥理化性质及酶活影响的研究

利用牛粪和稻草为原料进行堆肥实验,通过测定堆肥过程中的温度、含水率等物理、化学指标以及酶活性的变化,研究了接种外源微生物对堆肥过程的影响。结果表明,接种外源微生物比对照提前2d达到高温期,并且维持时间长。大肠杆菌数量及植物毒性比不接种大幅度降低,纤维素酶、脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶均有所增加。说明接种外源微生物可以使堆肥中微生物数量增多,加速堆料中有机物的分解,加快堆肥腐熟,缩短堆肥反应的进程,对优化堆肥工艺具有重要的意义。