調(diào)理劑對廚余垃圾堆肥中H2S和NH3排放的影響

張紅玉，張玉冬，顧 軍，李國學(xué)，袁 京（.北京建筑材料科學(xué)研究總院，固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 0004；.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林 長春 08；.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 009）

調(diào)理劑對廚余垃圾堆肥中H2S和NH3排放的影響

張紅玉1*，張玉冬2，顧 軍1，李國學(xué)3，袁 京3（1.北京建筑材料科學(xué)研究總院，固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100041；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林 長春 130118；3.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193）

為了降低廚余垃圾堆肥過程中H2S和NH3這2種惡臭物質(zhì)的排放，通過向堆肥原料中添加玉米秸稈、木本泥炭和木屑3種調(diào)理劑，同時以廚余垃圾單獨(dú)堆肥作為對照，研究調(diào)理劑添加對H2S和NH3排放的影響.結(jié)果表明，3種調(diào)理劑的添加均促進(jìn)了有機(jī)物的降解和堆體的快速升溫，與對照相比，使堆肥進(jìn)入高溫期的時間提前了 3～4d；從電導(dǎo)率和發(fā)芽率指數(shù)來看，添加玉米秸稈處理的堆肥產(chǎn)品達(dá)到完全腐熟的要求，而添加木本泥炭和木屑處理的堆肥產(chǎn)品只是達(dá)到了無害化的要求；3種調(diào)理劑的添加均不同程度減少了廚余垃圾堆肥中H2S和NH3的排放，與對照相比，添加玉米秸稈、木本泥炭和木屑使廚余垃圾堆肥中H2S的累積排放量分別降低了78.7%，50.3%和89.8%，NH3的累積排放量分別降低了53.8%、87.7%和63.9%，可見木屑更能有效控制H2S的排放，而木本泥炭更能有效控制NH3的排放.

廚余垃圾；堆肥；調(diào)理劑；H2S；NH3

廚余垃圾已經(jīng)成為生活垃圾的主要組成部分，其含量占生活垃圾質(zhì)量的 60%～80%［1］.廚余垃圾的特點(diǎn)是含水率和有機(jī)物含量高、熱值低、易腐敗，因此廚余垃圾的“無害化、減量化和資源化”一直是社會關(guān)注的熱點(diǎn)［2-3］.廚余垃圾經(jīng)過堆肥處理不但能實(shí)現(xiàn)其無害化和減量化，而且生產(chǎn)的有機(jī)肥可以改良土壤結(jié)構(gòu)，使［4-7］農(nóng)作物增產(chǎn)，緩解我國化肥資源短缺的現(xiàn)狀.然而，由于原料配比、通風(fēng)等控制不當(dāng)，在堆體內(nèi)部厭氧區(qū)會產(chǎn)生惡臭分子［8-9］.張紅玉［10］的研究表明從排放濃度來說，廚余垃圾堆肥過程中NH3和H2S的排放濃度最高，從對臭氣濃度貢獻(xiàn)大小來說，H2S的貢獻(xiàn)最大.因此從提高堆肥養(yǎng)分含量和減少惡臭污染角度而言，降低廚余垃圾堆肥過程中H2S和NH3的排放尤為重要.近年來多數(shù)研究人員都集中在堆肥NH3和氮素減排方面的研究，通過向堆肥物料中添加鎂鹽、鈣鹽或調(diào)節(jié)物料的C/N實(shí)現(xiàn)NH3和氮素減排［11-13］.Mahimairaja等［14］分別利用木屑、廢紙、麥稈、泥炭、沸石、土壤與畜禽糞便混合堆肥，發(fā)現(xiàn)麥稈、泥炭和沸石能有效降低NH3的排放，分別使 NH3減排 33.5%、25.8%和60%.泥炭作為干雞糞的調(diào)理劑使得堆肥過程中的NH3減排24%，在新鮮雞糞堆肥中添加燕麥稈可明顯減少NH3的排放，由此使得堆肥過程中氮素?fù)p失從占總氮的 44%降到 9%［15-16］.蔣建國等［17］的研究表明向污泥中添加少量的工業(yè)石灰，均勻混合條件下，可以明顯降低污泥的惡臭強(qiáng)度.

目前對垃圾堆肥過程中 H2S的減排技術(shù)研究較少，已有的研究多關(guān)注于有機(jī)廢棄物厭氧發(fā)酵過程中H2S的控制，主要通過添加赤鐵礦、氧化鎂、亞硝酸鈉和鉬酸鈉等化學(xué)試劑抑制 H2S的產(chǎn)生［18-19］.調(diào)理劑是快速堆肥中必不可少的添加劑，它可以起到調(diào)節(jié)物料C/N比、含水率、自由空域、堆肥養(yǎng)分等作用，保證堆肥的快速高效進(jìn)行［20-22］.然而對于調(diào)理劑添加對廚余垃圾堆肥過程中臭氣排放影響的研究相對較少.本研究以廚余垃圾堆肥中典型惡臭氣體（H2S和NH3）作為研究對象，分析了玉米秸稈、木本泥炭和木屑 3種調(diào)理劑添加對H2S和NH3的減排效果，為廚余垃圾堆肥過程中調(diào)理劑的優(yōu)選提供理論依據(jù)和參考.

1　材料與方法

1.1堆肥材料

采集北京市南城地區(qū)馬家樓轉(zhuǎn)運(yùn)站篩分的15～80mm 粒徑段垃圾，經(jīng)人工進(jìn)一步大類粗分為廚余垃圾、其他和可回收垃圾，將廚余垃圾作為堆肥原料.廚余垃圾的濕基物理組成為：蔬菜29.25%±1.6%，果 皮16.95%±1.0%，主 食39.87%±2.1% ，肉類 2.41%±0.8，蛋殼、貝殼和骨頭6.37%±1.9%，果殼和果核為5.15%±1.3%.堆肥選用玉米秸稈、木本泥炭和木屑3種調(diào)理劑，其中玉米秸稈和木本泥炭均取自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊試驗(yàn)站，木屑取自上莊木材加工廠，各堆肥物料的基本性狀見表1.堆肥試驗(yàn)在60L密閉發(fā)酵罐中進(jìn)行，發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)見文獻(xiàn)［23］.

表1　堆肥初始物料的基本性狀Table 1 Characters of the initial material of the composting

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)和堆肥方法

以廚余垃圾單獨(dú)堆肥作為對照（CK），分別以添加玉米秸稈（T1）、木本泥炭（T2）和木屑（T3）3種調(diào)理劑的堆肥作為處理，3種調(diào)理劑的添加質(zhì)量比均為 15%（占初始物料總質(zhì)量的百分比，濕基）.將各調(diào)理劑與廚余垃圾充分混合后裝填在60L密閉堆肥化裝置中進(jìn)行高溫好氧堆肥，采用強(qiáng)制連續(xù)通風(fēng)方式供氧，通風(fēng)量為 0.2m3/h.試驗(yàn)從2014年7月29日持續(xù)到2014年8月28日，共 30d，每天從發(fā)酵罐頂部排氣口采集氣體樣品，測定整個堆肥階段 H2S、NH3和氧氣（O2）含量.堆置過程中在第3、7和14d翻堆1次，翻堆的同時取固體樣150g左右用于后續(xù)固體指標(biāo)的測定.

1.3測定項(xiàng)目與分析方法

堆肥溫度，通過連接電腦的溫度傳感器直接讀取.用twin pH B-212pH計(jì)（成都光譜科學(xué)儀器有限公司）測pH值；總有機(jī)碳（TOC）和總氮（TN）的測定參考有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)（NY 525-2002）［24］；堆肥物料在 105℃下烘干至恒質(zhì)量，根據(jù)烘干前后垃圾質(zhì)量計(jì)算堆肥物料含水率；EC值DDS-11A型電導(dǎo)測定儀測定；GI的測定是取上述浸提液8mL于墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，取10粒種子，然后放置在（20±1）℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，96h測定發(fā)芽率［25］.氨氣（NH3）用硼酸溶液吸收后，采用 H2SO4滴定法測定；堆肥過程中的H2S和O2采用生物氣體測定儀測定（ biogas，Britain，Geotech）.

2　結(jié)果與分析

2.1溫度和氧氣的變化

堆體溫度是堆肥反應(yīng)進(jìn)程的直觀表現(xiàn)，決定著有機(jī)物的降解速率［26-27］.我國生活垃圾堆肥廠運(yùn)行管理規(guī)范（DB11/T 272—2005）［28］規(guī)定好氧堆肥在高溫期的時間（＞55）℃須維持 5～7d.各處理的溫度變化趨勢如圖1a所示，4個處理的溫度均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，CK、T1、T2和T3分別在堆肥的第7、3、4和3d達(dá)到55℃以上，說明廚余垃圾單獨(dú)堆肥比添加調(diào)理劑的各處理需要更長的升溫期，其主要原因是廚余垃圾的含水率明顯高于添加調(diào)理劑的處理（表1），使得堆肥過程升溫較慢.調(diào)理劑的添加降低了堆肥物料的含水率和容重，由此堆體物料的孔隙度增加，堆體的通風(fēng)狀況得到改善，氧氣含量充足，產(chǎn)生的熱量更大，最終使得堆肥溫度快速上升.總體來看，所有處理在高溫期（＞55）℃均持續(xù)了 5～7d，根據(jù)生活垃圾堆肥廠運(yùn)行管理規(guī)范，均達(dá)到無害化的要求.方差分析表明 4個處理之間差異顯著（P＜0.05）.

各處理出口O2含量的變化與溫度的變化趨勢正好相反（圖1a和圖1b）.在堆肥的3～10d各處理的O2濃度呈明顯下降的趨勢，隨后隨著溫度的降低 O2濃度逐漸上升，這主要是因?yàn)槎逊食跗冢?～5d），有機(jī)物降解劇烈，消耗大量的 O2，并釋放出大量的熱能，從而使得堆肥溫度快速升高［29］.隨著嗜熱微生物活性的降低，O2消耗量降低，出口 O2濃度又開始上升，而堆體溫度隨之降低，統(tǒng)計(jì)分析表明溫度和 O2濃度極顯著負(fù)相關(guān)（R=-0.785，P=0.000）.4個處理相比，堆肥15d以后，除CK處理外，其余處理的出口O2濃度均接近于20%，而CK處理在整個堆肥過程中O2濃度的變化幅度較大，直到堆肥27d后，出口O2濃度才接近20%，表明添加調(diào)理劑可加速有機(jī)物的降解速率，一定程度可以縮短廚余垃圾的堆肥周期.

圖1　不同堆肥處理溫度和氧氣濃度隨堆肥時間的變化Fig.1 Dynamic changes of temperature and oxygen during MSW composting

2.2pH值的變化

pH值是影響堆肥微生物生長的重要條件之一.圖2是各處理隨堆肥時間的pH值變化情況，可以看出，各處理堆肥原料的pH值均相對較低，隨著堆肥的進(jìn)行，堆體溫度上升導(dǎo)致有機(jī)酸揮發(fā)以及有機(jī)氮礦化，使 pH值逐漸上升至堆肥結(jié)束時維持在一個較高的水平，堆肥呈弱堿性且均符合堆肥安全標(biāo)準(zhǔn)（7～8.5）［30］.4個處理相比，由于玉米秸稈和木屑本身的pH值呈弱堿性（7.0～7.3），使得堆肥原料的 pH值均高于廚余垃圾，而木本泥炭本身呈酸性（pH值在4.8～5.6之間），使得堆肥原料的pH值最低.整個堆肥過程中，廚余垃圾堆肥的pH值最高，木本泥炭處理的pH值最低.統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，處理間 pH值變化差異顯著（P＜0.05）.

圖2　不同堆肥處理pH值隨堆肥時間的變化Fig.2 Changes of temperature and pH value of different treatments during composting

2.3H2S的排放

H2S是有機(jī)物厭氧發(fā)酵過程中的主要副產(chǎn)物，H2S的特點(diǎn)是具有低的檢知嗅閾和高的臭氣活性，因此在其排放濃度很低的情況下也會帶來嚴(yán)重的惡臭污染［31］.然而對于堆肥來說，即使是在好氧的條件下進(jìn)行，由于垃圾顆粒形態(tài)和含水率高等問題，垃圾物料局部區(qū)域存在通風(fēng)不暢的問題，因此在堆肥過程中會產(chǎn)生H2S的排放.圖3a是各處理H2S的排放情況，可以看出4個處理H2S的排放規(guī)律基本一致，在堆肥早期階段排放量均很低，在第5～10d達(dá)到最大排放濃度，堆肥后期H2S的排放濃度均較低.前期的研究也表明垃圾分解過程中含硫惡臭氣體的排放主要集中在早期階段［32-33］.與對照相比，調(diào)理劑的添加不同程度都降低了H2S的排放.通過圖2b的累積排放量可以明顯看出3種調(diào)理劑對H2S的控制效果，CK、T1、T2和 T3 4個處理的 H2S累積排放量分別為 5278、1126、2625和541mg/kg干物質(zhì)，與對照相比，T1、T2和T3處理H2S的累積排放量分別降低了78.7%，50.3% 和89.8%.可見調(diào)理劑的添加均明顯降低了廚余垃圾堆肥過程中H2S的排放，其中以添加木屑的處理效果最好.統(tǒng)計(jì)分析表明，各處理的 H2S 排放差異極顯著（P＜0.01）.

圖3　不同堆肥處理H2S濃度和累積排放量隨堆肥時間的變化Fig.3 Changes of hydrogen sulfide concentration and cumulative of different treatments during composting

2.4NH3的排放

圖4　不同堆肥處理NH3濃度和累積排放量隨堆肥時間的變化Fig.4 Changes of ammonia concentration and cumulative of different treatments during composting

各堆肥處理NH3的排放情況圖4所示.堆肥過程中NH3揮發(fā)與堆肥高溫和高pH值密不可分，由于在堆肥的前3d，堆體溫度和堆肥物料pH值均較低，各處理的NH3排放濃度相應(yīng)較低，其后隨著有機(jī)物的快速分解，堆體溫度和 pH值的不斷升高，導(dǎo)致NH3揮發(fā)速率也逐漸增加（圖1a和圖2）.各處理NH3的排放均集中在堆肥的5～20d，因此NH3減排措施應(yīng)該重點(diǎn)考慮這一堆肥階段.隨后伴隨易降解、可降解有機(jī)物的消耗，NH3的排放速率逐漸降低.與對照相比，調(diào)理劑的添加均不同程度降低了NH3的排放，T1、T2和T3的NH3累積排放量分別比CK降低了53.8%、87.7%和 63.9%，楊帆［34］在同等實(shí)驗(yàn)條件下的研究結(jié)果表明廚余垃圾中添加秸稈和木屑使得 NH3分別減排30.9%和40.5%，與本研究在NH3減排效果方面的差異性主要是由廚余垃圾組成的復(fù)雜性和波動性造成的.3種調(diào)理劑相比，添加木本泥炭更能有效降低廚余垃圾堆肥中NH3的排放，這主要是因?yàn)槟颈灸嗵康奶砑訉?dǎo)致堆肥物料在整個堆肥過程中的pH值較低（圖2），不利于堆體NH3的產(chǎn)生.統(tǒng)計(jì)分析表明，各處理的NH3排放差異極顯著（P=0.000）.

2.5堆肥毒性檢驗(yàn)

通常采用電導(dǎo)率（EC）和發(fā)芽率指數(shù)（GI）作為堆肥生物毒性的檢測指標(biāo)［35］.EC是衡量堆肥含鹽量的重要參數(shù)，能在一定程度上指示堆肥產(chǎn)品的植物毒性及其對植物生長的抑制作用大?。?6］.堆肥產(chǎn)品含鹽量越高，EC越大，越容易造成土壤鹽化和損害植物根部功能，因而對植物的抑制作用越大；反之亦然.4個處理的EC值的變化趨勢基本一致（圖 5a），在堆肥的 0～3d，各處理的EC值迅速降低，隨著有機(jī)物降解過程中礦物鹽分和銨根離子的釋放，EC值開始逐漸上升，此后由于CO2和NH3的揮發(fā)，EC值又逐漸下降.堆肥結(jié)束時，各處理的電導(dǎo)率值均低于 3mS/cm，在作物生長安全范圍之內(nèi)，可以排除對作物的毒害作用，不影響堆肥的品質(zhì).統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，處理間EC變化差異顯著（P=0.016）.

發(fā)芽率已被證實(shí)是堆肥腐熟與否的最敏感指標(biāo)，可以用來說明堆肥低毒性（影響根生長）和高毒性（影響發(fā)芽）的綜合表現(xiàn)［37］.Neyla 等［38］的研究表明，發(fā)芽率大于 50%的堆肥產(chǎn)品被認(rèn)為無毒害，發(fā)芽率大于80%的堆肥產(chǎn)品達(dá)到完全腐熟. 圖5b為4個處理不同階段堆肥樣品浸提液的發(fā)芽率指數(shù)，隨著堆肥的進(jìn)行，各處理的 GI均呈上升的趨勢，表明堆肥處理對降低廚余垃圾的毒害性具有明顯作用.調(diào)理劑的添加調(diào)節(jié)了堆體的含水率和孔隙度，給微生物活動提供了更適宜的環(huán)境，提高了有毒物質(zhì)的降解程度，因此3個添加調(diào)理劑的處理的GI均高于CK處理.堆肥結(jié)束時，T1處理的GI達(dá)到80%以上，表明堆肥完全腐熟，其余3個處理的GI均大于50%而小于80%，其中CK的GI最低，為70.4%，表明這3個處理的堆肥產(chǎn)品均達(dá)到無害化的要求.統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，處理間GI變化差異顯著（P＜0.05）.

圖5　不同堆肥處理EC和GI隨堆肥時間的變化Fig.5 Changes of electrical conductivity and germination index of different treatments during composting

2.6討論

廚余垃圾具有含水率高（一般＞70%）、有機(jī)物含量高、C/N比低等特點(diǎn)［39-41］.堆肥過程中微生物分解有機(jī)物是在有機(jī)垃圾顆粒表面的一層液膜中進(jìn)行，過高的含水率會導(dǎo)致供氣不足，使系統(tǒng)出現(xiàn)厭氧條件，從而使微生物的代謝過程不完全而產(chǎn)生H2S等惡臭氣體［42］.NH3累積釋放量與碳氮比呈負(fù)相關(guān)關(guān)系［43-44］，由于廚余垃圾的 C/N較低，因此在堆肥過程中 NH3的累積排放量較大，NH3的釋放不僅引發(fā)惡臭污染，而且造成堆肥過程中的氮素?fù)p失，降低堆肥產(chǎn)品的養(yǎng)分含量，影響堆肥品質(zhì).廚余垃圾堆肥過程中有機(jī)物的降解需要消耗大量的 O2，由于廚余垃圾含水率高，大量水分充溢在垃圾顆粒之間，影響了堆肥過程中O2的輸送.因此調(diào)節(jié)垃圾物料的物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)，包括含水率、C/N和孔隙度等尤為重要.添加玉米秸稈、木本泥炭和木屑3種調(diào)理劑可以有效改善廚余垃圾的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)堆肥的有效進(jìn)行.

3種調(diào)理劑的添加在改善廚余垃圾結(jié)構(gòu)的同時減少了堆肥中H2S和NH3的排放，不同調(diào)理劑的減排效果不盡相同.從H2S和NH3的控制效果來看，木屑的添加可以更好的實(shí)現(xiàn)廚余垃圾堆肥過程中H2S的減排，其次是玉米秸稈；木本泥炭的添加可以更好的實(shí)現(xiàn)NH3的減排，其次是木屑. 從H2S和NH3的特點(diǎn)來看，首先兩者都屬于有毒物質(zhì)，其中 H2S的 LC50（1h）為 634×106（大鼠吸入），NH3的LC50（1h）為7338×106（大鼠吸入），可見H2S的毒性明顯高于NH3，其次H2S的檢知嗅閾為0.00062mg/m3，NH3的檢知嗅閾（1.138mg/m3）約為H2S的1835倍，說明H2S對總臭氣濃度的貢獻(xiàn)要遠(yuǎn)大于NH3［45］.最后目前對堆肥過程中NH3的控制技術(shù)相對成熟，并已研發(fā)了多種降低NH3排放的技術(shù)和方法［46-47］，但對 H2S、二甲二硫等含硫惡臭氣體的研究較少［48］.因此對于廚余垃圾堆肥來說可以結(jié)合已有的NH3減排技術(shù)，重點(diǎn)控制H2S的排放.從堆肥毒性指標(biāo)來看，添加玉米秸稈處理的堆肥產(chǎn)品達(dá)到完全腐熟的要求，而添加木本泥炭和木屑處理的堆肥產(chǎn)品只是達(dá)到了無害化的要求.因此在廚余垃圾堆肥調(diào)理劑的選擇方面不但要重點(diǎn)考慮主要致臭物質(zhì)的減排效果和堆肥的毒性檢驗(yàn)結(jié)果，同時還要綜合調(diào)理劑來源和價格等方面的因素.

3　結(jié)論

3.1從溫度變化來看，3種調(diào)理劑的添加降低了堆肥物料的含水率和容重，由此垃圾物料的孔隙度增加，堆體的通風(fēng)狀況得到改善，O2含量充足，促進(jìn)了有機(jī)物的分解和堆體的快速升溫，與廚余垃圾單獨(dú)堆肥相比，使得堆肥進(jìn)入高溫期的時間提前了3～4d.總體來看所有處理在高溫期均持續(xù)了5～7d，達(dá)到了無害化的要求.

3.23種調(diào)理劑的添加均不同程度減少了廚余

垃圾堆肥中H2S和NH3的排放.與對照相比，添加玉米秸稈、木本泥炭和木屑使得廚余垃圾堆肥中H2S的累積排放量分別降低了78.7%，50.3% 和89.8%，NH3的累積排放量分別降低了53.8%、87.7%和63.9%，可見木屑更能有效控制H2S的排放，而木本泥炭更能有效控制NH3的排放.

3.3從毒性指標(biāo)EC和GI的變化來看，添加玉米秸稈處理的堆肥產(chǎn)品達(dá)到完全腐熟的要求，而添加木本泥炭和木屑處理的堆肥產(chǎn)品只是達(dá)到了無害化的要求.

總體來看，添加玉米秸稈、木本泥炭和木屑均能減少廚余垃圾堆肥過程中H2S和NH3的排放，但在廚余垃圾堆肥調(diào)理劑的選擇方面不但要重點(diǎn)考慮主要致臭物質(zhì)的減排效果和堆肥的毒性檢驗(yàn)結(jié)果，同時還要綜合調(diào)理劑來源和價格等方面的因素.

［1］ 王桂琴.不同分類模式下城鄉(xiāng)結(jié)合部生活垃圾管理體系研究［D］. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2009.

［2］ 王佳明，蔣建國，宮常修，等.超聲波預(yù)處理對餐廚垃圾產(chǎn) VFAs的影響 ［J］. 中國環(huán)境科學(xué)， 2014，34（5）：1207-1211.

［3］ 張玉靜，蔣建國，王佳明.pH值對餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的影響 ［J］. 中國環(huán)境科學(xué)， 2013，33（4）：680-684.

［4］ Raut M， Prince William S， Bhattacharyya J， et al. Microbial dynamics and enzyme activities during rapid composting of municipal solid waste-A compost maturity analysis perspective ［J］. Bioresource Technology， 2008，99：6512-6519.

［5］ Xiao Y， Zeng G M， Zhao H Y， et al. Continuous thermophilic composting （CTC） for rapid biodegradation and maturation of organic municipal solid waste ［J］. Bioresource Technology， 2009，100：4807-4813.

［6］ Nair J and Okamitsu K. Microbial inoculants for small scale composting of putrescible kitchen wastes ［J］. Waste Management，2010，30（6）：977-982.

［7］ Jukka M K， Mona A， Merj H K， et al. Wood ash for application in municipal biowaste composting ［J］. Bioresource Technology，2011，102：5214-5220.

［8］ D'Imporzano G， Crivelli F， Adani F. Biological compost stability influences odor molecules production measured by electronic nose during food-waste high-rate composting ［J］. Science of the Total Environment， 2008，402（23）：278-284.

［9］ Domingo J L， Nadal M. Domestic waste composting facilities： A review of human health risks ［J］. Environment International，2009，35（2）：382-389.

［10］ 張紅玉.廚余垃圾堆肥過程中臭氣產(chǎn)生規(guī)律和控制技術(shù)研究［D］. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2012.

［11］ Ren L M， Schuchardt F ，Shen Y J ，et al. Impact of struvite crystallization on nitrogen losses during composting of pig manure and cornstalk ［J］. Waste Management， 2010，30：885-892.

［12］ Guardia A， Petiot C， Rogeau D， et al. Influence of aeration rate on nitrogen dynamics during composting ［J］. Waste Management，2008，28（3）：575-587.

［13］ Estela P， Raquel B， Xavier F， et al. Ammonia emissions from the composting of different organic wastes ［J］. Chemosphere， 2006，62（9）：1534-1542.

［14］ Mahimairaja S， Bolan N S， Hedley M J， et al. Losses and transformation of nitrogen during composting of poultry manure with different amendments： An incubation experiment ［J］. Bioresource Technology， 1994，47（3）：265-273.

［15］ Kirchmann H， Wrrter E. Ammonia volatilization during aerobic and anaerobic manure decomposition ［J］. Plant and Soil， 1989，115（1）：35-41.

［16］ Wrrter E， Kirchmann H. Peat， zeolite and basalt as adsorbents of ammonia nitrogen during manure decomposition ［J］. Plant and Soil， 1989，115（1）：43-52.

［17］ 蔣建國，杜 偉，殷 閩，等.石灰穩(wěn)定化污泥惡臭物質(zhì)釋放特征研究 ［J］. 中國環(huán)境科學(xué)， 2012，32（9）：1620-1624.

［18］ 歸顯揚(yáng)，陳天虎，周躍飛，等.赤鐵礦和氧化鎂對養(yǎng)殖糞污厭氧發(fā)酵氣體中H2S的抑制 ［J］. 礦物學(xué)報(bào)， 2011，31（4）：732-737.

［19］ Bernardo P， Mehdi N， Sarah S， et al. Control of H2S emission from swine manure using Na-nitrite and Na-molybdate ［J］. Journal of Hazardous Materials， 2008，154（13）：300-309.

［20］ Mason I G， Mollah M S， Zhong M F， et al. Composting high moisture content bovine manure using passive aeration ［J］. Compost Science and Utilization， 2004，12（3）：249-267.

［21］ Eftoda G， Mccartney D. Determining the critical bulking agent requirement for municipal biosolids composting ［J］. Compost Science and Utilization， 2004，12（3）：208-218.

［22］ 楊延梅，劉鴻亮，楊志峰，等.控制堆肥過程中氮素?fù)p失的途徑和方法綜述 ［J］. 北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2005，41（2）：213-216.

［23］ 張紅玉，鄒克華，楊金兵，等.廚余垃圾堆肥過程中惡臭物質(zhì)分析［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2012，33（8）：2563-2568.

［24］ NY 525-2002 有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn) ［S］.

［25］ 史殿龍，張志華，李國學(xué)，等.堆高對生活垃圾中 15mm篩下物堆肥腐熟的影響 ［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2010，26（1）：324-329.

［26］ 楊延梅，席北斗，劉鴻亮，等.餐廚垃圾堆肥理化特性變化規(guī)律研究 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 2007，20（2）：72-77.

［27］ 席北斗，李英軍，劉鴻亮，等.溫度對生活垃圾堆肥效率的影響［J］. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備， 2006，6（7）：34-36.

［28］ DB11/T 272—2005 生活垃圾堆肥廠運(yùn)行管理規(guī)范 ［S］.

［29］ Jolanun B，Towprayoon S，Chiemchaisri C.Aeration improvement in fed batch composting of vegetable and fruit wastes ［J］. Environmental Progress， 2008，27（2）：250-256.

［30］ Masó M， Blasi A. Evaluation of composting as a strategy for managing organic wastes from a municipal market in Nicaragua ［J］. Bioresource Technology， 2008，99（11）：5120-5124.

［31］ Yu G H， Xu X J， He P J. Isolates identification and characteristics of microorganisms in biotrickling filter and biofilter system treating H2S and NH3［J］. Journal Environmental Science， 2007，19：859-863.

［32］ Wu T， Wang X M， Li D J， et al. Emission of volatile organic sulfur compounds （VOSCs） during aerobic decomposition of food wastes ［J］. Atmospheric Environment， 2010，44（39）：5065-5071.

［33］ Bipro R D， Emhemmed Y， George N， et al. Pretreatment of municipal waste activated sludge for volatile sulfur compounds control in anaerobic digestion ［J］. Bioresource Technology， 2011，102（4）：3776-3782.

［34］ 楊 帆.生活垃圾堆肥過程污染氣體減排與管理的生命周期評價研究 ［D］. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2014.

［35］ Sellami F， Hachicha S， Chtourou M， et al. Maturity assessment of composted olive mill wastes using UV spectra and humification parameters ［J］. Bioresource Technology， 2008，99：6900-6907.

［36］ Lin C. A negative-pressure aeration system for composting food wastes ［J］. Bioresource Technology， 2008，99（16）：7651-7656.

［37］ Aparna C， Sarithap P， Himabindu V， et a1. Techniques for the evaluation of maturity for composts of industrially contaminated lake sediments ［J］. Waste Management， 2008，28（10）：1773-1784.

［38］ Neyla S， Soulwene K， Fadhel M， et al. Microbiological parameters and maturity degree during composting of Posidonia oceanica residues mixed with vegetable wastes in semi-arid pedo-climatic condition ［J］. Journal of Environmental Science，2009，21（10）：1452-1458.

［39］ 張紅玉，李國學(xué)，袁 京，等.固氮添加劑降低廚余垃圾堆肥中NH3和H2S排放 ［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2013，29（23）：173-178.

［40］ Chang J I， Tsai J J， Wu K H. Thermophilic composting of food waste ［J］. Bioresource Technology， 2006，97（1）：116-122.

［41］ 許 民，楊建國，李宇慶，等.污泥堆肥影響因素及輔料的探討［J］. 環(huán)境保護(hù)科學(xué)， 2004，30（125）：37-40.

［42］ 李國學(xué)，周立祥，李彥明.固體廢物處理與資源化 ［M］. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社， 2005.

［43］ 秦 莉，沈玉君，李國學(xué)，等.不同C/N比對堆肥腐熟度和含氮?dú)怏w排放變化的影響 ［J］. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2009，28（12）：2668-2673.

［44］ 沈玉君，李國學(xué)，任麗梅，等.不同通風(fēng)速率對堆肥腐熟度和含氮?dú)怏w排放的影響 ［J］. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2010，29（9）：1814-1819.

［45］ 張紅玉，李國學(xué)，楊青原.生活垃圾堆肥過程中惡臭物質(zhì)分析 ［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2013，29（9）：192-199.

［46］ 任麗梅，李國學(xué)，沈玉君，等.鳥糞石結(jié)晶反應(yīng)在豬糞和玉米秸稈堆肥中的應(yīng)用 ［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2009，30（7）：2165-2173.

［47］ 江 滔.堆肥化過程中溫室氣體產(chǎn)生機(jī)理及減排技術(shù)研究 ［D］.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2011.

［48］ Zhang H Y， Schuchardt F， Li G X， et al. Emission of volatile sulfur compounds during composting of municipal solid waste （MSW） ［J］. Waste Management， 2013，33（4）：957-963.

Effect of amendments on H2S and NH3emissions during kitchen waste composting.

ZHANG Hong-yu1*， ZHANG Yu-dong2， GU Jun1， LI Guo-xue3， YUAN Jing3（1.Solid Waste Resources Utilization and Energy Saving Building Materials State Key Laboratory， Beijing Building Materirals Academy of Science Research， Beijing 100041， China；2.College of Resource and Environment Science， Jilin Agricultural University， Jilin 130118， China；3.College of Resource and Environment Science， China Agricultural University， Beijing 100193， China）.

China Environmental Science，2015，35（11）：3379～3386

In order to reduce odor substances emissions in kitchen waste composting process， this study designed experiments to investigate the effects of corn straw， woody peat and sawdust as amendment materials on H2S and NH3emissions during kitchen waste composting， the composting treatment without adding amendments was used as control. The results showed that application of 3kinds of amendments promoted the organic matter decomposition and the pile temperature rise， the compost into the high-temperature period was brought forward by 3～4d that compared with CK； The analysis of phytotoxicity indexes of EC and GI showed that the treatment adding corn straw reached the compost maturity requirements， and the treatments adding woody peat and sawdust only reached the innocuous requirements. Three kinds of amendments could all decrease H2S and NH3emissions to varying degrees during kitchen waste composting. Compared with CK， the cumulative emissions of H2S were reduced by 78.7， 50.3 and 89.8%， and the cumulative emissions of NH3were reduced by 53.8， 87.7 and 63.9% for the treatments of adding corn straw， woody peat and sawdust， respectively. It indicated that application of sawdust can more effectively control the H2S emission， and application of woody peat can more effectively control the NH3emission.

kitchen waste；composting；amendment；hydrogen sulfide；ammonia

X703.5

A

1000-6923（2015）11-3379-08

2015-04-08

北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（8144050）；國家科技支撐計(jì)劃（2012BAC15B04）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41275161）

* 責(zé)任作者， 高級工程師， zhyycj6688@163.com

張紅玉（1983-），女，陜西合陽人，高級工程師，博士，主要從事固體廢棄物處理與資源化研究.發(fā)表論文32篇.