余热和菌剂对垃圾堆肥效率及温室气体减排的影响

为探讨生活垃圾堆肥过程中同时添加外源菌剂和使用循环热风对缩短堆肥周期的影响,该文以15～80 mm生活垃圾为原料,设置了无添加菌剂和无余热回用堆肥（对照）与添加菌剂和余热回用堆肥（处理）强制通风隧道发酵仓对比试验。结果表明：菌剂和余热利用后堆肥高温达到55℃的时间缩短了1～2 d,高温堆肥时间7 d,堆肥周期缩短为27 d;按600 t/d处理规模计算,菌剂和余热利用处理全年的温室气体比对照少排10 150.65 t（ 以CO2计）;日进仓数由3个增加到4个,处理能力可以提高到800 t/d。菌剂和余热利     

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。     

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。     

我国城市厨余垃圾好氧堆肥研究综述

随着社会经济的发展,我国2000年之后逐渐开展城市厨余垃圾的好氧堆肥研究,且厨余垃圾好氧堆肥相关理论技术研究成果逐渐增多,源头处理、动态堆肥等新课题相继提出。本文介绍了好氧堆肥的一般机理,总结了厨余垃圾好氧堆肥预处理、微生物选择与接种、工艺条件控制、腐熟度判定、堆肥形式的研究成果。好氧堆肥处理厨余垃圾需要对原料进行一定的预处理,过程控制主要是通风量和搅拌,堆肥周期和对环境的影响因堆肥形式而异,堆垛式、槽式、容器式、蚯蚓和蝇类抗菌肽堆肥技术特点和优缺点有所不同,适用场所也不一,但都应达到相同的腐熟标准,已有实时、在线监测系统用于腐熟度测定。厨余垃圾堆肥的未来发展是基于源头容器式动态或静态堆肥,生产可就近使用的有机肥或能集中至堆肥厂再经规模化堆制加工为成品肥。     

接种菌剂对堆肥微生物数量和酶活性的影响

以牛粪和蘑菇渣为原料进行好氧堆肥,研究接种外源菌剂对堆肥中微生物数量和酶活变化的影响,为微生物菌剂的应用和堆肥工艺的改进提供依据。结果表明,加菌处理微生物数量高于CK处理。堆肥中酶活分析结果表明,各类酶活变化趋势有所不同。其中过氧化氢酶是由低到高的趋势,堆肥中加入外源菌剂对过氧化氢酶活性没有影响,加菌和CK处理最终活性为原始值的2倍以上;脲酶和纤维素酶的变化趋势都是先升高,再降低。加菌和CK处理脲酶活性峰值分别为37．38和30．17mgNH3-N·g^-1·24h^-1;纤维素酶活性峰值分别是51．84和30．62μg·min^-1,外源菌剂对二者酶活性均有明显提高。转化酶也是由高到低的变化趋势,但出现两个波峰。加菌处理转化酶活性峰值分别在第3和第14d出现,峰值为14．20和21．70．mg葡萄糖·g^-1·24h^-1;CK处理出现在第3和第21d,其峰值分别为11．77和20．71mg葡萄糖·g^-1·24h^-1。外源菌剂不仅可提高转化酶活性,还可以使其提前到达峰值。多酚氧化酶与其他酶有较大差别,它是降低-升高-降低的趋势。加菌和CK处理多酚氧化酶活性峰值分别为36．30和47．55mg没食子素·g^-1·3h^-1。以上结果表明,在好氧堆肥中接种外源菌剂可以加快堆肥中有机质分解和转化,促进腐熟。     

厨余垃圾堆肥对烤烟土壤酶活性和细菌群落结构的影响

以滇中植烟土壤为研究对象，设置不同厨余垃圾堆肥(基肥)施用量：不施肥对照(CK)、低施肥量8 t/hm² (FWL)、中施肥量16t/hm² (FWM)、高施肥量24t/hm² (FWH)，研究厨余垃圾堆肥施用后土壤酶活性和细菌群落结构的变化特征，为厨余垃圾堆肥农田推广使用提供依据。结果表明：与CK相比，FWH处理可显著提高土壤的p H、有机碳、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、脲酶活性、酸性磷酸酶活性、荧光素二乙酸水解酶活性(↑0.39%～89.42%)、土壤细菌OUT数目(↑12.91%)、Chao指数(↑11.20%)、Ace指数(↑11.37%)。变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度随施肥量的增加而增加，而酸杆菌门(Acidobacteria)则相反；细菌群落的膜运输和碳水化合物代谢功能均在施肥后显著增强。脲酶活性、酸性磷酸酶活性、p H、全氮、全磷、碱解氮、有效磷指标对土壤细菌的群落组成和多样性均有影响，其中碱解氮和脲酶活性是调控菌群最主要的因子。     

农林废弃物对厨余垃圾堆肥腐殖化的影响与微生物驱动机制

高碳源农林辅料复配是实现厨余垃圾好氧堆肥促腐提质的关键技术,但不同辅料对厨余垃圾堆肥过程腐殖化的影响及其相应的微生物驱动机制仍不清楚,从而限制了对辅料的有效筛选与利用。为此,该研究选用园林废弃物、玉米秸秆和西瓜秧3种典型高碳源农林废弃物为辅料,探究其对厨余垃圾堆肥过程有机质腐殖化的调控效果与机制。研究结果表明：相较于园林废弃物和西瓜秧,添加15%玉米秸秆（湿质量）作为辅料,能够有效调节堆体物料结构,富集功能微生物,促进厨余垃圾堆肥产物腐熟度提升,种子发芽指数可达139%。具体而言,西瓜秧蛋白质含量较高,作为辅料能够在堆肥初期促进堆体快速升温,但不利于高温期延续,且产物腐殖化程度较低。相比之下,园林废弃物和玉米秸秆添加可以在高温期和降温腐熟期富集更多Ureibacillus、Bacillus Oceanobacillus和Flavobacterium等具有木聚糖降解和纤维素降解功能的细菌,促进有机质转化为多酚、氨基酸等腐殖质前驱物,进而推动稳定的腐殖酸生成。特别是玉米秸秆作为辅料时有效增加了具有木质纤维素降解功能的细菌,从而能够加速有机质的降解,促进腐殖化提升75%,研究结果为选取适宜的辅料强化厨余垃圾堆肥产品品质提供参考。     

竹炭添加对厨余垃圾好氧堆肥过程的影响

为了探讨竹炭对厨余垃圾好氧堆肥过程的影响,向厨余垃圾添加稻草调节堆肥原料初始含水率为70%后,分别添加0%和5%的竹炭(竹炭与堆肥原料湿基比)进行为期15 d的好氧堆肥,研究了堆肥过程中堆体温度、厨余垃圾和稻草有机物降解率及堆肥腐熟程度的变化。结果表明:竹炭的添加增加了厨余垃圾好氧堆肥高温(> 55℃)持续时间,且高温阶段的前4天,添加5%竹炭堆体温度都明显高于对照;竹炭的添加提高了堆肥过程中有机物的降解率,堆肥结束时,与添加5%竹炭堆体其厨余垃圾和稻草的有机物降解率分别比对照提高了20.6%和29.2%,表征腐熟化程度的SUVA254和SUVA280值分别提高了15.6%和12.4%。以上结果表明,竹炭的添加促进了厨余垃圾堆肥过程有机物的降解,提高了堆肥产品的腐熟程度。     

接种微生物菌剂对猪粪堆肥的效果研究

研究了接种微生物菌剂对猪粪堆肥的效果。结果表明,添加菌剂堆肥温度第4 d达到50℃,50℃以上持续时间达10 d,第25 d粪大肠菌群值减少到102个/g,种子发芽指数达89%,NH4 -N含量为64.9 mg/kg,C/N下降为18.6∶1,上述指标均达到腐熟要求;对照堆肥温度第7 d达到50℃,50℃以上持续时间为4 d,第25 d粪大肠菌群值为9.6×103个/g,NH4 -N含量为916 mg/kg,C/N为21.0∶1,种子发芽指数为46.5%,均未达到腐熟要求。说明接种微生物菌剂能明显加速堆肥的腐熟进程。     

盐含量对餐厨垃圾好氧堆肥腐殖化过程及微生物演变的影响

含盐量过高会对堆肥有机质腐殖化过程产生抑制作用,但作用规律仍不清楚。该研究以餐厨垃圾为研究对象,以不添加盐分的处理为对照,设置添加食用盐的处理作为试验组（添加质量分数分别为0.5%、1%和1.5%）,进行好氧堆肥,研究不同盐分含量对基本腐熟度指标、有机质组成、腐殖质（Humus,HS）的影响,并结合微生物群落结构和相关性统计分析阐明其作用规律。结果表明,4个处理温度、碳氮比（C/N）、有机质组成等达到腐熟要求,但盐分添加提高了堆体电导率（Electrical Conductivity,EC）,添加比例达到1.5%时,高温期缩短至13 d,种子发芽指数（seed Germination Index,GI）降低至65.5%,总有机物降解率降低6.5%,有机质腐殖化过程受到限制。高通量测序和相关性分析的结果表明,添加1.5%盐分主要通过抑制高温双岐菌（Thermobifida）、糖单孢菌（Saccharomonospora）和曲霉（Aspergillus）、毛孢子菌（Trichosporon）的活性,降低总糖、木质纤维素等有机物质的降解和后续HS形成,从而限制餐厨垃圾堆肥过程中腐殖化效果的提升。该研究将为餐厨垃圾等农村有机废弃物处理技术应用提供理论指导。     

牛粪堆肥方式对温室气体和氨气排放的影响

为明确堆肥过程中温室气体和氨气排放规律以及产生的总温室效应,在云南省大理州开展堆肥试验,并以奶牛粪便为试验材料,研究了农民堆肥(FC)、覆盖堆肥(CC)、覆盖-翻堆堆肥(CTC)和覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)4种堆肥方式对温室气体和氨气排放的影响。结果表明:覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)可提高堆肥腐熟度,有效降低CH4和N_2O排放,但并没降低CO2和NH_3排放;与农民堆肥(FC)相比,覆盖堆肥(CC)的CH4排放量增加了48.7%,而N2_O和NH3排放量与农民堆肥(FC)基本一致;覆盖-翻堆堆肥(CTC)虽然提高了腐熟度,但CH_4、CO_2和NH_3排放量较大;堆肥结束时,4个处理的总温室效应分别为25.6、32.9、38.1及18.0 kg/t;温度与CH_4、CO_2、N_2O和NH_3排放速率均极显著相关,pH值显著影响N_2O和NH_3的排放。因此,覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)不仅能够满足堆肥产品的腐熟度要求,而且能够减少总温室效应,再加上其操作简便,能够在生产中推广应用。     

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。     

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。     

冬季堆肥中翻堆和覆盖对温室气体和氨气排放的影响

为明确冬季条垛堆肥过程中温室气体排放规律和主要影响因素,以猪粪和玉米秸秆为原料,研究了冬季条垛式堆肥过程中翻堆和覆盖作用对温室气体和氨气排放的影响。试验结果表明,在冬季堆肥高温期能维持2周以上,达到良好的卫生化效果;而在腐熟期堆体温度迅速下降,微生物活性停滞,堆肥腐熟进程受抑制。初始总有机碳的0.14%～0.76%以CH4损失,NH3和N2O的挥发则分别占到了初始总氮的10.3%～29.5%和0.81%～3.93%。数据分析结果显示,翻堆能够显著减少堆肥化过程中N2O和CH4排放,但增加NH3的排放。覆盖能够减少NH3的挥发,增加甲烷的排放,对N2O排放的影响不显著。     

不同促腐菌剂对有机废弃物堆肥效果的研究

为了促进当地农业有机废弃物资源的循环利用,以牛粪、鸡粪、食用菌渣为堆肥原料并协调碳氮比为30∶1,添加不同的微生物菌剂进行堆肥,研究堆肥过程中的温度、pH值、全氮、铵态氮、硝态氮和发芽指数的变化趋势,比较不同菌剂处理在堆肥前后养分含量的差异。结果表明,枯草芽孢菌剂和EM菌剂处理堆肥初期升温快,发酵基和速腐剂处理堆肥初期升温相对缓慢;枯草芽孢菌剂处理高温阶段温度基本上维持在70℃上下,堆肥前后氮素损失率最大为33.18%,发芽指数最低,而EM菌剂处理的高温阶段温度维持在55~68℃,氮素损失率最小为10.73%,发芽指数在堆肥21 d为51.55%,达到了基本腐熟,堆肥35 d为84.27%,达到了完全腐熟,堆肥腐熟快于其他处理。因此,在利用牛粪等有机废弃物进行高温好氧堆肥过程中,需要选择具有多种微生物能够相互协调作用并适应高温堆肥的菌剂,并且菌剂用量适宜,以达到减少氮素损失,提高堆肥的效果。     

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。     

规模化奶牛场温室气体排放量评估

为了对组织层次上温室气体排放进行量化,为企业选择最有效的减排措施提供依据。该文以河北保定一规模化奶牛场为案例,利用气候变化框架公约（UNFCCC）清洁发展机制理事会批准的相关方法学、IPCC排放系数法及相关文献,在组织层次上量化了该奶牛场运行过程中的温室气体的排放与清除。案例研究结果表明,采用规模化运行管理方式及粪便管理系统时,该2 300头存栏的奶牛场年排放温室气体为11 333.2 t CO2-e或者说每头存栏奶牛年排放温室气体 4.9 t CO2-e,并提出了组织温室气体的减排建议。这对同类牛场温室气体排放量的评估具有参考意义。