通风量对厨余垃圾堆肥过程中H2S和NH3排放的影响

厨余垃圾堆肥过程中H₂S和NH₃的排放不但会引发臭气污染,而且会降低堆肥产品的养分含量。通风量是影响这2种恶臭气体排放的重要因素。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,设置4个水平的通风量,分别为每立方米物料0.5、1.0、2.2、3.2 m³·h^-1,研究通风量对厨余垃圾堆肥过程中H₂S和NH₃ 排放的影响。结果表明,4个处理均满足无害化和堆肥腐熟的要求,NH₃的排放量随通风量的增加而增加,H₂S的排放量随通风量的增加而减少,但过大的通风量会增加H₂S的吹脱,使其排放量增大。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结果,实验条件下每立方米物料的通风量为2.2 m³·h^-1的持续通风处理,既能有效控制H₂S和NH₃的排放,又能保证堆肥的无害化和堆肥产品的腐熟。     

Fe2O3对鸡粪堆肥过程中含硫臭气排放的影响

本文以新鲜鸡粪和玉米秸秆为原料,在60 L密闭式发酵罐内进行联合好氧堆肥,研究了Fe₂O₃作为添加剂对鸡粪堆肥含硫臭气排放和堆肥产品腐熟度的影响。研究结果表明,在为期35 d的堆肥过程中,两处理的高温期（≥ 50℃）均持续10 d以上,满足堆肥产品无害化要求;种子发芽率指数（GI）均超过70%,达到完全腐熟,添加Fe₂O₃不会影响堆肥温度和堆肥产品腐熟度。鸡粪堆肥添加Fe₂O₃可有效降低含硫臭气排放,可使鸡粪堆肥过程中硫化氢（H₂S）、二甲基二硫醚（Me₂SS）和甲硫醚（Me₂S）分别减少38.81%、73.59%和42.59%,累计减少总硫损失63.17%。总体而言,外源添加Fe₂O₃不会影响堆肥进程和腐熟度,可显著降低含硫臭气排放,增加产品中硫含量。     

不同填充剂对农村厨余垃圾堆肥氮转化及相关功能基因的影响

试验以农村厨余垃圾为堆肥原料,设置添加15%锯末（SD）、15%树叶（FL）和15%玉米秸秆（CS）3个处理。研究不同填充剂的添加对农村厨余垃圾堆肥过程中与腐熟度相关的各种理化指标,氮转化及其相关功能基因的影响。结果表明,添加3种填充剂的厨余垃圾堆肥产物均达到无害化处理标准,相比较SD处理,FL和CS处理提高堆体的最高温度并延长高温期的持续时间,FL处理腐熟程度最好,CS处理次之。相较于SD和CS处理,FL处理的NH₃累积排放量分别减少33.81%和5.22%,N₂O累积排放分别减少61.75%和29.10%,堆肥前期的反硝化基因降低明显。冗余分析结果表明,C/N、pH和全氮是造成厨余垃圾堆肥氮转化功能基因变化的主要因素。     

花生壳生物炭用量对猪粪堆肥温室气体和NH3排放的影响

为研究不同花生壳生物炭添加比例对猪粪堆肥过程中温室气体和NH3排放的影响。利用强制通风静态堆肥技术,研究0(对照)、3%、6%和9%花生壳生物炭添加比例(质量比)对猪粪堆肥过程CO_2、CH_4、N_2O和NH_3排放和堆肥性质的影响。结果表明:添加生物炭能够延长堆肥高温期持续天数,使pH提高0.09～0.13个单位,EC提高11.7%～50.6%;各堆肥处理CO_2、CH_4和N_2O排放速率均随发酵时间的延长呈先升高后降低的趋势,且CO_2、CH_4和N_2O排放速率均与pH具有显著的相关性;随生物炭用量的增加,猪粪堆肥过程中CO_2排放速率表现为先升高后降低的变化趋势,其中以3%生物炭添加比例处理最高,其平均CO_2排放速率比对照增加12.9%;N_2O排放和NH_3挥发均以9%生物炭添加比例处理最低,分别比对照降低12.5%和29.9%。综上,在整个堆肥过程中,花生壳生物炭的添加降低了N_2O和CH_4的累积排放量,且随花生壳生物炭添加比例的增加,温室气体减排效应增大。     

通风模式对垃圾渗出液微生物循环接种强化堆肥的影响

采用小风量连续通风和大风量间歇通风两种方式,进行2组自制菌剂接种堆肥和1组未接种堆肥的对比试验,研究了不同通风方式对垃圾渗出液微生物接种堆肥的影响。结果表明,与接种间歇通风组相比,接种连续通风组耗氧速率高出30%以上,堆肥过程中纤维素酶活性平均高出28.7%,呈现出明显的优势,堆体内微生物更为活跃,表明连续通风更有利于堆肥的腐熟稳定,间歇通风在一定程度上削弱了菌剂接种的有效作用。     

不同地面形式自然通风奶牛舍冬季温室气体和氨气排放量

研究不同地面形式对我国自然通风奶牛舍气体排放量的影响。选取河南省郑州市中荷奶牛培训中心2个典型的带有放牧场自然通风奶牛舍,牛舍地面分别为漏缝地板和实体地面,使用CO_2平衡法计算通风换气量,同时测试分析舍内冬季温室气体和NH_3的排放量。结果表明:1)采用改进的CO_2平衡法计算的自然通风牛舍通风量与奶牛的生产阶段有关;2)漏缝地板牛舍内CO_2、N_2O、NH_3和CH_4的质量浓度均显著高于实体地面牛舍(P0.05),2栋奶牛舍内CO_2和CH_4浓度存在一定的正相关关系(R~2=0.37～0.65);3)漏缝地板牛舍的NH_3和CH_4排放量显著高于实体地面牛舍(P0.05),其NH_3排放量分别为19.83和11.45 g/(HPU·d),CH_4排放量为117.22和32.66 g/(HPU·d)。漏缝地板牛舍的N_2O排放量和实体地面牛舍无显著差异,其排放量分别为0.12和0.11 g/(HPU·d);4)温度可以显著影响舍内NH_3排放量,舍内温度与氨气的排放量呈现正相关关系(R~2=0.76)。实体地面奶牛舍内温室气体和NH_3的浓度和排放量均低于漏缝地板奶牛舍,主要原因是实体地面的清粪次数明显高于漏缝地板。因此,漏缝地板牛舍需要增加粪坑中粪尿的清除次数,以此降低舍内有害气体的浓度和排放量。     

鸡粪好氧堆肥过程氨气与温室气体排放特征及协同减排机制

为研究畜禽粪便好氧堆肥过程氨气(NH₃)与温室气体的排放特征及协同减排机制,以鸡粪与蘑菇渣为原料,设置9组不同条件的好氧堆肥正交实验,并进行为期45 d的跟踪监测,了解好氧堆肥过程基本理化参数变化,分析NH₃和温室气体的排放规律及最佳减排条件,探究微生物群落与环境因子、气体排放通量之间的相关性。结果表明:含水率与碳氮比(C/N)变化影响整个堆肥进程,经45 d堆肥后,大多数处理组的堆肥均已经完全腐熟,且添加一定比例的椰壳生物炭与钙镁磷肥可以提高堆肥腐熟度。NH₃和4种温室气体(CH₄、N₂O、CO、CO₂)在堆肥前期(1~22 d)排放通量较高,人工翻堆会增加气体排放通量。NH₃和温室气体排放的影响因子和最佳减排条件各不相同,存在"此消彼长"的关系。对NH₃、CH₄、N₂O排放影响较大的因子是椰壳生物炭占比、钙镁磷肥占比和通风速率,有利于这3种气体协同减排的条件为含水率60%、椰壳生物炭0或5%、钙镁磷肥0或5%或10%、通风速率0.12 L·min^-1·kg^-1,其中含水率60%、椰壳生物炭占比5%、通风速率0.12 L·min^-1·kg^-1是NH₃和CH₄协同减排的最佳条件。整个堆肥过程中,门水平与属水平的微生物群落相对丰度均发生明显变化,C/N和温度是微生物群落变化的主要驱动因素;堆肥前期(22 d前),门水平的优势菌为Firmicutes、Actinobacteria、Bacteroidetes和Proteobacteria,其中Firmicutes对NH₃与温室气体的排放具有显著影响。研究表明,鸡粪好氧堆肥过程中影响NH₃和温室气体排放的因子很多,通风条件下进行调理剂种类及配比优选有望实现NH₃、CH₄和N₂O的协同排放。     

易利用碳的添加对厨余堆肥氮素转化与氮素损失的影响

[目的]探讨添加不同量易利用碳（蔗糖）条件下,厨余垃圾堆肥的氨挥发及各形态氮的转化规律和氮损失量。[方法]堆肥化试验采用静态好氧工艺,堆体通风量为0.03 m^3/（kg·h）。堆肥设T0、T1、T2 3个处理,其对应的厨余与易利用碳的干基比分别为1.0∶0,1.0∶0.2和1.0∶0.5。[结果]堆肥过程中,堆肥T0、T1、T2的厨余氨氮总释放率分别为8.50、8.28、0 g/kg。堆制后,与各堆肥的初始值相比,T0、T1堆体全氮含量分别下降17.1%、10.2%,而T2堆体上升6.7%;有机氮含量分别下降24.5%、23.2%和5.3%;堆肥T0、T1、T2的氨氮浓度分别提高69.4%、761.7%和2 057.7%。堆肥T0、T1、T2的氮损失率分别为35.4%、42.1%和38.1%,氨挥发占氮损失的比例分别为69.2%、58.3%和0%;堆肥T0、T1氮损失的途径主要是氨挥发,而堆肥T2的氮损失绝大部分来自有机氮。[结论]在厨余堆肥过程中加入易利用碳,降低了堆肥氨挥发,增加了堆制后堆肥的全氮含量,但并没有减少堆肥氮损失。     

易利用碳的添加对厨余堆肥水溶性碳氮的影响

[目的]探讨易利用碳(蔗糖)的添加对厨余垃圾堆肥水溶性碳氮等理化性质的影响。[方法]堆肥化试验采用静态好氧工艺,通风量为0.03 m3/(kg.h)。堆肥设3个处理,其对应的厨余与易利用碳的干基比分别为1.0∶0、1.0∶0.2和1.0∶0.5。[结果]易利用碳加入量越多,堆体初始水溶性碳的值越高,堆肥冷凝水pH的酸化期越长,厨余混合物CO2-C的释放率越低,堆肥小分子有机酸等形式的碳损失越剧烈。易利用碳加入量越多,堆制后堆肥氮的可溶态比例越高,并且其堆肥水溶性氮中的有机氮比例越高,水溶性氨氮的比例越小。[结论]从减少堆肥氨挥发、维持适宜的堆肥效率、堆肥无生物毒性等方面考虑,少量添加易利用碳的堆肥过程较理想。     

双氰胺和氢醌添加对堆肥温室气体排放的影响

为实现畜禽粪便堆肥过程温室气体和NH₃的同步减排,在添加一定氢醌的基础上,探究双氰胺添加比例和添加时间对堆肥温室气体和NH₃排放的影响。以猪粪和玉米秸秆为堆肥原料,设置5个堆肥处理：对照处理,添加0.03%氢醌处理,在氢醌的基础上第19 d添加0.1%的双氰胺处理、第0 d添加0.2%的双氰胺处理和第0 d与19 d各添加0.1%的双氰胺处理。在60 L的发酵罐中进行40 d的堆肥试验。结果表明：添加干质量0.1%~0.2%的双氰胺和0.03%的氢醌并未对猪粪堆肥腐熟度造成影响;氢醌作为脲酶抑制剂对堆肥NH₃和温室气体排放影响较小,在此基础上添加双氰胺可减少8.88%~12.94%的NH₃排放、6.79%~13.55%的CH₄排放和24.71%~35.83%的N₂O排放,总温室效应可降低18.61%~19.97%。考虑到经济成本和减排效果,建议在堆肥降温期添加双氰胺。     

天津市畜禽粪污处理工艺对抗生素抗性基因的去除效果

为了探究工厂化条件下不同添加剂对猪粪秸秆好氧堆肥过程中氮素和硫素转化规律的影响,掌握其对堆肥过程中NH_3和H_2S气体减排效果,本文共设置4个处理:沸石(质量分数10%)、过磷酸钙(质量分数5%)单独添加及二者同时添加,同时以无添加剂的处理作为对照。结果表明,不同添加剂对堆肥温度影响差异较小;与对照处理相比,单独添加沸石的堆肥产物全氮和全硫含量分别提高17.5%和17.1%,而单独添加过磷酸钙则分别提高26.1%和40.6%,二者同时添加保氮效果最佳,全氮含量提高32.1%,全硫增加52.8%;沸石通过吸附作用可以使堆肥过程中NH_3和H_2S的排放分别减少8.2%和9.4%。过磷酸钙能够通过提高堆体铵态氮含量,减少NH_3释放,减排率达37.6%,但由于过磷酸钙中含有较多的硫,导致H_2S排放量增加;两种添加剂同时添加对NH_3和H_2S减排效果与单独过磷酸钙添加处理差异较小。综合考虑堆肥品质和NH_3减排效果,工厂化堆肥过程中添加一定量过磷酸钙可以达到很好的除臭、保氮效果,过磷酸钙与沸石同时添加并没有协同强化作用,但过磷酸钙添加应该配合恰当的工艺参数,否则有增加H_2S释放的风险。     

腐熟堆肥为滤料的生物滤池对堆肥气中NH3的去除效果

为了研究腐熟堆肥作为生物滤池滤料对好氧堆肥过程中产生的NH_3的定量化去除效果,实验设计了将生物滤料进行灭菌和不灭菌两个处理,通过滤池对NH_3的去除率以及滤料物理化学性质的变化,分析腐熟堆肥作为生物滤料对于NH_3的去除机理以及定量化物理吸附作用和微生物转化作用的贡献大小。结果表明,腐熟堆肥作为生物滤料,在一定的滤池高度下可100%去除NH_3。在对NH_3的去除过程中,腐熟堆肥物理吸附作用贡献率为75%~80%,微生物转化作用的贡献率为10%~25%。NH_3在生物滤池中先通过物理吸附作用以铵态氮的形式被固定,然后经微生物转化为硝态氮。滤池最底部滤料承担着去除NH_3的主要作用,随着滤池高度的增加,滤料对NH_3的累积去除量逐渐减少。滤池不同高度与NH_3累积排放量的关系可用拟合方程表示,通过方程计算可知:对于灭菌的滤料,当滤池高度为50 cm时,NH_3去除率可接近100%;而未灭菌的腐熟堆肥滤料仅25 cm高度就可完全去除NH_3。腐熟堆肥∶砂土=4∶6(湿基质量比)混合而成的生物滤料,经过28 d的过滤处理后,滤料未发生酸化现象。     

添加生物炭对海南燥红壤N2O和CO2排放的影响

为探讨海南燥红壤N_2O和CO_2排放对生物炭添加的响应,通过室内培养试验分析生物炭加入后对土壤化学性质、NH_4~+-N和NO_3~--N含量以及N_2O和CO_2排放通量及累积排放量的影响。试验设置CK(不施生物炭)、B1(2%生物炭)、B2(4%生物炭)、B3(6%生物炭)4个处理。结果表明:添加生物炭后,土壤有机质、全氮和速效钾含量显著提高,较CK增幅分别为67.4%～246.6%、38.6%～90.9%和696.0%～1 764.7%。相比于CK,不同量生物炭添加后均导致了NH_4~+-N和NO_3~--N含量降低,总体上,不同处理NH_4~+-N浓度表现为CKB3B2B1,NO_3~--N含量表现为CKB1B2B3;随培养时间增加,各处理NH_4~+-N浓度呈下降趋势,NO_3~--N含量呈上升趋势。生物炭施用延后了N_2O排放通量出现峰值的时间。各处理之间N_2O和CO_2排放通量的变化过程大致表现出一致的趋势,即随培养时间延长,N_2O排放通量先升高后降低,CO_2排放通量先升高后趋于稳定。和CK相比,生物炭添加不同程度地促进了N_2O和CO_2排放,B1、B2和B3处理下N_2O累积排放量分别增加了399.2%、494.2%和194.5%,CO_2排放总量分别增加了87.6%、153.3%和147.6%。本研究结果显示,生物炭施用短期内促进了土壤N_2O和CO_2的排放通量。     

堆肥中不同氮素原位固定剂的综合比较研究

为综合比较磷酸+氧化镁(PMO)、过磷酸钙(SP)和磷酸(PA)等3种氮素原位固定剂在堆肥化过程中对氮素损失控制、温室气体排放、堆肥品质以及成本的差异,进而选择合适的氮素原位固定剂,试验以猪粪和玉米秸秆为原料,采用强制通风模式(通风率均为0.25 L·kg~(-1)DW·min-1),在60 L发酵罐中进行模拟堆肥。结果表明,PMO处理能降低55.4%的NH3排放,但对N2O和CH4排放无显著影响;PMO堆肥产品充分腐熟,最终产品的晶体中鸟粪石相对含量达到78.3%。SP处理能降低37.5%的NH3和76.4%的CH4排放,对N2O无显著影响;氮素主要以氨氮形式固定。SP处理的成本最低,计算固定营养元素的价值后可实现利润4.0元·t-1。PA的NH3挥发率最低,仅为初始总氮的12.4%,但因氨氮积累导致堆肥未能彻底腐熟。鸟粪石沉淀技术是控制堆肥化过程中氮素损失的重要技术,在未来的研究中应当寻找磷酸的替代材料,以降低该技术的成本。     

通风量对堆肥化过程中氮素转化及nirK基因多样性和数量的影响

通过研究不同通风量对堆肥化过程中nir K基因多样性和丰度的影响,阐明通风量与氮素转化和氮损失之间的关系。堆肥共设置3个处理,即对照不通风(静态堆肥CK)、通风量0.05 L·min-1·kg-1(微好氧堆肥TF1)和通风量0.2 L·min-1·kg-1(好氧堆肥TF4),分析不同时期堆肥样品的铵态氮、硝态氮、全氮等理化指标,以及不同时期堆肥样品中反硝化功能基因nir K基因数量和63 d样品中nir K基因多样性的变化规律。结果表明,堆肥过程中,CK、TF1、TF4三个处理的氨气速率和氮素总损失量随着通风量增大而增大,NO-3-N含量和总氮在堆肥结束时均达到最大,与通风量呈正相关。通过对堆肥样品中nir K基因多样性和数量分析发现,CK、TF1、TF4三个处理堆肥63 d样品中nir K基因克隆文库中OTU数量分别为9、5、3个;在堆肥高温期和腐熟期,nir K基因拷贝数与通风量呈现负相关。实验结果证明通风量显著影响堆肥化过程中各种形态氮的转化以及nir K基因多样性和数量,并增加了总氮和硝态氮含量。     

添加菌糠对猪粪渣堆肥过程及氨排放的影响

以规模化养猪场固液分离后的猪粪渣为试验对象,以菌糠为调理剂,设置猪粪渣和菌糠1∶0.2、1∶0.3、1∶0.4、1∶0.5共4个不同质量比例(湿基)堆肥处理,以纯猪粪渣单独堆肥为对照处理,研究了菌糠作为猪粪渣堆肥调理剂对堆肥过程和NH_3排放的影响。结果表明:添加菌糠有利于各堆肥处理缩短进入高温期的时间,且有利于各处理堆肥的脱水;随着菌糠添加比例的增加,各处理的干物质降解率和有机碳损失率均降低;堆肥后,对照和处理组的全氮、全磷和全钾含量均比堆肥前有所增加,而其中全磷、全钾含量的增加量随着菌糠添加量的持续增加而相应减少;当菌糠的添加比例大于0.3时,有利于减少猪粪渣堆肥过程中NH_3的排放;堆肥36 d后,对照及各处理堆肥均达到腐熟,且总养分和有机质均符合《有机肥料》(NY 525—2012)标准。     

腐熟堆肥筛上粗颗粒对堆肥化过程中温室气体排放的影响

以猪粪和玉米秸秆按湿重7:1混合为原料,研究腐熟堆肥粗颗粒在堆肥化过程中减排温室气体作用。试验在1.2 m³发酵仓中进行,采用自然通风,每周翻堆一次,设混匀、覆盖、覆混、对照4种处理。试验结果表明:混匀处理能提高堆体的通气性能,提高堆肥产品的腐熟度,同时降低CH₄排放41.8%,但不能显著降低NH₃排放。覆盖处理能降低NH₃排放49.1%;腐熟堆肥覆盖层具有CH₄氧化能力,降低CH₄排放67.4%。覆混处理既能在堆肥翻堆前降低氨气排放(22.7%),又能在堆肥翻堆后减低甲烷排放(46.6%)。同对照相比,混匀和覆混处理分别减少N₂O排放35.7%和74.1%。腐熟堆肥粗颗粒中含有大量亚硝酸盐氧化菌,混入堆肥后可促使亚硝酸盐向硝酸盐的转化,减少通过反硝化途径产生N₂O,但是在堆肥初期将促进硝化途径产生N₂O。堆肥结束后,覆盖、混匀、覆混处理的总温室气体排放分别下降35.2%、50.4%和58.1%。覆混处理因其操作便捷性、良好的减排效果,可以在实际生产中推广应用。     

不同施氮措施对枸杞园土壤NH3挥发和N2O排放的影响

为明确适宜氮肥用量配施硝化抑制剂对柴达木枸杞园土壤NH₃挥发和N₂O排放的影响,在柴达木地区枸杞园开展研究,共设置9个处理:N667、N534、N400、N267、N133、N0处理分别表示施用纯氮667、534、400、267、133、0 kg·hm^-2,N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理分别表示在N400、N267、N133处理基础上配施2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(nitrapyrin)2.00、1.33、0.67 kg·hm^-2,采用通气法和静态暗箱法采集NH₃和NO₂,连续流动分析仪和气相色谱仪测定气体含量。结果表明:NH₃挥发速率与累积量均随施氮量的增加而增加,相同施氮量下配施硝化抑制剂对NH₃挥发无显著影响。N667处理2019年及2020年的NH₃挥发速率峰值分别为0.48 kg·hm^-2·d^-1和0.57 kg·hm^-2·d^-1,NH₃挥发累积量分别为34.49 kg·hm^-2和35.11 kg·hm^-2,显著高于其他处理。两年相同施氮量处理下配施与未配施硝化抑制剂处理的NH₃挥发累积量均无显著差异;N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理较农民习惯施氮(N667)处理显著降低了N₂O排放。2019年和2020年N667处理的N₂O累积排放量较N400处理分别增加了43.10%、16.11%,N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理的N₂O累积排放量较N400、N267、N133处理降低了28.52%~41.37%。2019年和2020年N400I2.00处理的产量较N667处理显著提高了9.26%及6.67%,且净收益提高了9.80%、7.10%。研究表明,与农民习惯施氮量相比,减施氮肥且配施硝化抑制剂可显著降低NH₃挥发和N₂O排放,同时可提高枸杞产量与经济效益。施氮量为400 kg·hm^-2且配施nitrapyrin 2.00 kg·hm^-2为柴达木高肥力枸杞园较优的施氮组合。