腐熟堆肥為濾料的生物濾池對(duì)堆肥氣中NH3的去除效果

袁　京，杜龍龍，張智燁，李國(guó)學(xué)*，張地方，江　滔，楊青原

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193；2.樂(lè)山師范學(xué)院，化學(xué)學(xué)院，四川樂(lè)山614004）

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腐熟堆肥為濾料的生物濾池對(duì)堆肥氣中NH3的去除效果

袁京1，杜龍龍1，張智燁1，李國(guó)學(xué)1*，張地方1，江滔2，楊青原1

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193；2.樂(lè)山師范學(xué)院，化學(xué)學(xué)院，四川樂(lè)山614004）

摘要：為了研究腐熟堆肥作為生物濾池濾料對(duì)好氧堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的NH3的定量化去除效果，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了將生物濾料進(jìn)行滅菌和不滅菌兩個(gè)處理，通過(guò)濾池對(duì)NH3的去除率以及濾料物理化學(xué)性質(zhì)的變化，分析腐熟堆肥作為生物濾料對(duì)于NH3的去除機(jī)理以及定量化物理吸附作用和微生物轉(zhuǎn)化作用的貢獻(xiàn)大小。結(jié)果表明，腐熟堆肥作為生物濾料，在一定的濾池高度下可100％去除NH3。在對(duì)NH3的去除過(guò)程中，腐熟堆肥物理吸附作用貢獻(xiàn)率為75％～80％，微生物轉(zhuǎn)化作用的貢獻(xiàn)率為10％～25％。NH3在生物濾池中?通過(guò)物理吸附作用以銨態(tài)氮的形式被固定，然后?微生物轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。濾池最底部濾料承擔(dān)著去除NH3的主要作用，隨著濾池高度的增加，濾料對(duì)NH3的累積去除量逐漸減少。濾池不同高度與NH3累積排放量的關(guān)系可用擬合方程表示，通過(guò)方程計(jì)算可知：對(duì)于滅菌的濾料，當(dāng)濾池高度為50 cm時(shí)，NH3去除率可接近100％；而未滅菌的腐熟堆肥濾料僅25 cm高度就可完全去除NH3。腐熟堆肥∶砂土=4∶6（濕基質(zhì)量比）混合而成的生物濾料，?過(guò)28 d的過(guò)濾處理后，濾料未發(fā)生酸化現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：生物過(guò)濾；腐熟堆肥；氨氣；細(xì)菌；物理吸附；去除率

袁京，杜龍龍，張智燁，等：腐熟堆肥為濾料的生物濾池對(duì)堆肥氣中NH3的去除效果[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35（1）：164-171.

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我國(guó)城市生活垃圾?大類組分可以分為廚余垃圾和其他垃圾，廚余垃圾主要是可生物降解的一類垃圾，含水率高達(dá)75％～80％。對(duì)于此類含水率和有機(jī)質(zhì)含量較高的固體廢棄物，堆肥是一種有效處理方式。堆肥處理可實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的無(wú)害化，同時(shí)也可以生產(chǎn)肥料[1-3]。然而，惡臭污染已成為限制垃圾堆肥技術(shù)發(fā)展的主要問(wèn)題[4-5]。NH3就是普遍存在的一種惡臭氣體，《中華人民共和國(guó)惡臭污染排放標(biāo)準(zhǔn)》已?明確規(guī)定了堆肥廠NH3排放的最低限值（GB 14554—1993）。堆肥過(guò)程中30％～60％總氮以NH3的形式損失[6-8]，對(duì)于堆肥過(guò)程中NH3的控制一直是研究的熱點(diǎn)[9-11]。

生物過(guò)濾是一種?濟(jì)有效的去除臭氣的方法[12-13]。國(guó)內(nèi)外大量的研究已?表明，腐熟堆肥是一種去除效率高且容易獲取的生物濾料，一直被廣泛用于去除堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣[14-15]。各種不同的有機(jī)物料?堆肥后的腐熟堆肥均被作為濾料用于去除NH3和其他可揮發(fā)有機(jī)污染物。Hong和Park[16]利用腐熟堆肥和椰子皮作為濾料可以完全去除豬糞堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的NH3；Maeda等[17]用牛糞作為原料進(jìn)行堆肥，發(fā)現(xiàn)堆體覆蓋一層腐熟的堆肥，可以明顯減少NH3的釋放；陸日明等[18]利用腐熟雞糞堆肥和樹(shù)皮組成填料去除雞糞堆肥臭氣，發(fā)現(xiàn)對(duì)堆肥臭氣中VOCs有很好的去除效果，其中氨占總VOCs的比例高達(dá)98.70％。不同原料的腐熟堆肥以及腐熟堆肥與其他物質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合生物濾料，對(duì)于NH3的去除率可達(dá)到70％～100％，且不需要適應(yīng)期[19-20]。

對(duì)于腐熟堆肥去除NH3的機(jī)理研究也已?有很多報(bào)道。Scheutz等[21]認(rèn)為腐熟堆肥較大的比表面積為微生物生存提供了合適的環(huán)境。另外，腐熟堆肥較強(qiáng)水分保持力可以緩解氣體的透過(guò)和逸散[22]。腐熟堆肥具有較高的物理吸附能力以及較強(qiáng)的微生物活性是去除NH3的主要原因[23-25]。然而這兩種作用對(duì)NH3去除效果的貢獻(xiàn)率分別為多大？主要是微生物作用，還是物理吸附作用？目前關(guān)于腐熟堆肥作為濾料去除NH3的研究已有很多報(bào)道，主要集中在工藝參數(shù)確定以及提高去除效率方面，關(guān)于這兩種作用的定量化效果研究還比較少。本研究希望通過(guò)對(duì)濾料進(jìn)行滅菌處理，研究不同作用的定量化去除效果，為無(wú)機(jī)濾料和有機(jī)物料的選擇提供定量化參數(shù)，為濾池構(gòu)建以及濾料篩選提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及裝置

實(shí)驗(yàn)中通入生物濾池的NH3為廚余垃圾一次完整堆肥過(guò)程中排出的混合氣體，堆肥周期為28 d。生物濾池中濾料由腐熟堆肥∶砂土=4∶6（濕基質(zhì)量比）配制而成。腐熟堆肥為廚余垃圾?堆肥后的腐熟產(chǎn)品。每個(gè)濾池體積約8.5 L，濾料總量約10.5 kg。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩個(gè)處理，L1處理為對(duì)照處理（未滅菌），L2處理將濾料進(jìn)行高溫滅菌。利用高壓蒸汽滅菌器，在1個(gè)大氣壓下高溫濕熱滅菌2 h。兩個(gè)處理初始生物濾料基質(zhì)的性質(zhì)如表1所示。

表1　初始濾料的性質(zhì)Tab1e 1 Injtja1 characterjstjcs of bjofj1ter packjng materja1s

好氧堆肥及生物過(guò)濾裝置如圖1所示。堆肥過(guò)程中排出的氣體?收集于冷凝器中，然后通過(guò)管道連接到生物濾池底部進(jìn)氣口，?用底部進(jìn)氣、頂部出氣方式，用流量計(jì)測(cè)定系統(tǒng)各部分流量。氣體通入生物濾池的流量為0.03 m3.h-1，?冷凝后的堆肥氣體在室溫溫度下進(jìn)入濾池，試驗(yàn)期間室溫為21～28℃。?生物濾池過(guò)濾后的氣體通入硼酸吸收瓶中，尾氣凈化后排出。

生物濾池由高70 cm、內(nèi)徑14.7 cm的不銹鋼管制成。生物濾池濾料層厚度設(shè)為60 cm。為了提高濾料性能，減少壓力降，濾料中60％的濾料顆粒直徑大于4 mm，濾池鋪設(shè)上下兩層，下層為氣體擴(kuò)散層，由粗砂石組成，厚10 cm，具有均勻布?xì)猓?堵塞和減少壓力降等功能；上層濾料由腐熟堆肥混合砂土組成，厚度50 cm。共設(shè)5個(gè)氣體?樣口，每10 cm高度設(shè)置一個(gè)取樣口。每天測(cè)定濾池進(jìn)氣與出氣口O2和NH3濃度。

1.2測(cè)定項(xiàng)目及分析方法

NH3?用靜態(tài)箱法?集氣體樣本[26]，每天測(cè)定1次，每次重復(fù)測(cè)定3次取平均值。NH3用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％硼酸吸收，標(biāo)準(zhǔn)濃度的稀H2SO4滴定。O2?用生物氣體測(cè)定儀測(cè)定（bjogas，Brjtajn，Geotech）。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)分別取生物濾料固體樣品：其中鮮樣樣本用于測(cè)定含水率、pH、氨氮（NH+4-N）和硝氮（NO-x-N）等指標(biāo)；另一部分自然風(fēng)干，粉碎后過(guò)0.5 mm篩，測(cè)定總有機(jī)碳（Tota1 organjc carbon）、總氮（Tota1 njtrogen）含量。含水率?用烘箱干燥法測(cè)定；pH值、總有機(jī)碳、總氮?用NY525有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定。無(wú)機(jī)態(tài)氮（NH+4-N和NO-x-N）的測(cè)定方法：用2 mo1.L-1的KC1溶液，按照10∶1（V/M）同濕樣混合，振蕩30 mjn，靜置過(guò)濾取上?液，?稀釋后上流動(dòng)分析儀測(cè)定（Auto Ana1yzer3，Sea1，德國(guó)）。

圖1　實(shí)驗(yàn)裝置Fjgure 1 Djagram of experjmenta1 devjce

生物濾料NH3去除率按照下式計(jì)算：

式中：Ri為生物過(guò)濾裝置對(duì)氣體i的去除率，％；I為生物過(guò)濾裝置進(jìn)氣中氣體i的濃度，mg.m-3；O為生物過(guò)濾裝置出氣中氣體i的濃度，mg.m-3。

2　結(jié)果與討論

2.1氧氣含量

生物濾池進(jìn)口及出口處的O2含量如圖2所示。由于濾池前端的堆肥過(guò)程為強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)，排出氣體中O2的含量呈現(xiàn)?降低后升高的趨勢(shì)，O2含量總體在8％～21％之間。O2含量在堆肥前10 d低于15％，10 d之后逐漸升高到空氣中O2含量。從圖2可以看出，生物濾池兩個(gè)處理進(jìn)口和出口的O2含量幾乎是一樣的。未滅菌的L1處理，濾料中微生物在轉(zhuǎn)化堆肥氣體的過(guò)程中對(duì)O2的需求量并不高，只需要微量的O2即可。本實(shí)驗(yàn)研究中，氧氣并不是限制生物濾池處理堆肥臭氣的一個(gè)因素，與Deshusses等[27]的研究結(jié)果相似。但Cox等[28]發(fā)現(xiàn)在高的苯乙烯入口濃度件下，隨著氧氣濃度從20％增至40％，苯乙烯的最大去除負(fù)荷也增加了。由此看來(lái)，氧氣的限制作用是在一定件下發(fā)生的。

圖2　堆肥過(guò)程中生物濾池出口?氧氣含量Fjgure 2 Oxygen content jn ajr at out1et of bjofj1ters durjng compostjng

2.2NH3去除率

兩個(gè)處理濾池中NH3濃度變化及對(duì)NH3的去除率如圖3所示。濾池入口處NH3濃度在0～400 mg.m-3之間。L1和L2處理，無(wú)論是否滅菌，在0～12 d，氣體?過(guò)生物濾池后均未檢測(cè)到NH3，濾池可100％的去除NH3。從第13 d開(kāi)始，在濾池的10 cm出口處開(kāi)始有NH3排出。未滅菌的L1濾池10 cm出口處NH3的濃度逐漸升高后又降低。但出口處濃度始終低于入口濃度，保持在10～55 mg.m-3之間。NH3濃度出現(xiàn)?升高又降低的趨勢(shì)，一方面可能與進(jìn)口濃度變化有關(guān)，另一方面可能與微生物轉(zhuǎn)化速率有關(guān)。因此，L1處理10 cm出口處NH3的去除率在堆肥的前12 d為100％，從第13 d開(kāi)始逐漸降至55％，第22 d開(kāi)始又逐漸回升至80％左右。L2滅菌處理前12 d的NH3去除率也為100％。由此可以判斷，生物濾料最初主要通過(guò)物理吸附作用吸附NH3，當(dāng)吸附飽和之后，腐熟堆肥中硝化細(xì)菌可將NH+4-N進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為NO-3-N。由于微生物對(duì)于NH+4-N的轉(zhuǎn)化存在一定的適應(yīng)性，L1處理10 cm濾池在吸附飽和之后，NH3的去除率?降低又逐漸升高，然而L2處理濾料?滅菌之后，微生物失去活性，只存在物理吸附作用。因此，10 cm高度的濾料?過(guò)13 d對(duì)NH3吸附飽和之后，出口處NH3的濃度逐漸增加，甚至高于入口NH3濃度。由于濾料中吸附的NH+4-N無(wú)法進(jìn)行轉(zhuǎn)化，隨著NH3的不斷累加，達(dá)到極限值之后將原來(lái)吸附固定的NH3又?jǐn)y帶釋放出去，使得L2濾池10 cm出口處的NH3去除率在20 d后為負(fù)值。隨著濾池高度的逐漸增加，濾料對(duì)NH3的累積吸附能力逐漸減弱，當(dāng)最底層濾料吸附飽和之后，濾料上層很容易達(dá)到吸附飽和。濾池最底部濾料承擔(dān)著去除NH3的主要作用，這一結(jié)果與很多研究是相同的[29]。L1處理在20 cm出口處NH3的濃度已?比較低，去除率可以達(dá)到90％以上，30 cm高度的濾料幾乎可以100％的去除NH3。然而，濾池滅菌之后NH3的去除能力較L1處理整體降低，20 cm出口處去除率在50％以上，30 cm出口處的去除率在85％以上，達(dá)到50 cm高度時(shí)去除率可接近100％。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，腐熟堆肥作為生物濾料對(duì)于NH3的去除有顯著效果（P=0.000），濾料是否滅菌對(duì)于NH3的去除效果也存在顯著的差異（P=0.044）。腐熟堆肥中微生物的降解作用在一定程度下可以降低濾池的高度。

圖3　濾池不同高度出口?NH3的濃度變化及去除率Fjgure 3 Concentratjons and remova1 effjcjencjes of ammonja at jn1et and out1et of bjofj1ters wjth djfferent thjckness

整個(gè)堆肥周期中進(jìn)入每個(gè)生物濾池的NH3累積量為4778 mg，濾池不同高度出口處NH3累積排出量見(jiàn)圖4。L1處理濾池10 cm出口處累積NH3排放量為487 mg，20 cm出口處為60 mg，30 cm出口處為7.6 mg，40 cm和50 cm出口沒(méi)有NH3排出。10 cm出口處NH3的累積排放量為入口NH3累積量的10.2％，20 cm出口處排放量為10 cm出口處的12.4％，30 cm出口處排放量約為20 cm出口處的12.5％。可以發(fā)現(xiàn)，濾池每增加10 cm的高度，出口處NH3累積排放量約為入口處的10％～12％。然而，濾料?滅菌之后，不同高度NH3累積排放量隨濾池增加分別為1123、239、60、15、4 mg。濾池每增加10 cm的高度，出口處NH3累積排放量為入口處的21％～25％?？梢钥闯觯瑯痈叨鹊纳餅V料無(wú)論是否滅菌都存在吸收飽和的問(wèn)題。對(duì)于L1處理主要通過(guò)物理吸附和微生物分解兩種途徑去除NH3，兩種方式總貢獻(xiàn)率可達(dá)到95％以上。L2處理濾料?滅菌后，對(duì)于NH3的去除只有物理吸附作用，物理吸附作用貢獻(xiàn)率為75％～80％。?推算，腐熟堆肥中微生物作用的貢獻(xiàn)率為15％～25％。此結(jié)果也可以解釋上世紀(jì)80年代后期濾池中無(wú)機(jī)填料逐漸出現(xiàn)的問(wèn)題，一方面是由于有機(jī)填料的礦化會(huì)使填料老化，另一方面也因?yàn)闊o(wú)機(jī)填料，如沸石、火山巖、煤炭和活性炭等具備較高的物理吸附能力，僅物理吸附作用也可以去除絕大部分的NH3。為了達(dá)到更好的去除效果，無(wú)機(jī)和有機(jī)填料混合構(gòu)建的復(fù)合濾料以及設(shè)計(jì)多層濾池都是目前較多的選擇[30-32]。

由以上分析可以看出，濾池不同高度NH3累積進(jìn)入量和累積排放量存在一定的關(guān)系。兩個(gè)處理濾池的高度x和NH3累積排放量y之間的關(guān)系及擬合方程如圖4所示。根據(jù)擬合方程計(jì)算結(jié)果，對(duì)于L1處理，當(dāng)濾池高度為25 cm時(shí)，NH3可接近零排放；濾料?滅菌后，當(dāng)濾池的高度為50 cm時(shí)，NH3也可接近零排放。因此可以得出：對(duì)于未滅菌的L1處理的濾料? 過(guò)1個(gè)堆肥周期后仍未飽和，不需要更換，可以持續(xù)使用2個(gè)堆肥周期；滅菌的L2處理在?過(guò)1個(gè)堆肥周期的吸附之后，濾料基本已?飽和，需要更換濾料。這表明腐熟堆肥中微生物的生物轉(zhuǎn)化作用延長(zhǎng)了濾料的壽命和使用時(shí)間。

圖4　濾池不同高度與NH3累積排出量的擬合方程Fjgure 4 Re1atjonshjp between bjofj1ter thjckness and tota1 ammonja emjssjons

2.3濾料物理化學(xué)性質(zhì)

圖5　濾料最終的氨氮和硝氮含量Fjgure 5 Content of ammonja njtrogen and njtrate njtrogen jn fj1ter packjng materja1s at the end of experjment

圖5顯示，由于腐熟堆肥中微生物的存在，L1處理濾料在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后氨氮和硝氮的含量發(fā)生了變化：濾池0～10 cm層的濾料，由于吸附了大量的NH3，盡管大部分NH3已?被硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化為NO-3-N和NO-2-N，但NH+4-N的含量仍高于濾料初始含量；10～50 cm層的濾料，吸附的NH3相對(duì)較少，濾料中NH+4-N在硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的作用下，幾乎全部轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。而L2處理?滅菌后，濾料中不同高度硝態(tài)氮含量與初始含量相同，NH+4-N含量在0～10 cm層有大幅增加，其他各層略有增加，增加量與濾料吸附的NH3量成正比。這進(jìn)一步說(shuō)明：L2處理對(duì)于NH3的去除主要是通過(guò)物理吸附作用，L1處理??過(guò)物理吸附作用固定NH3，然后在微生物的作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。Lju等[23]通過(guò)觀察微生物數(shù)量發(fā)現(xiàn)腐熟堆肥濾料中細(xì)菌和霉菌的數(shù)量有明顯的增加，可見(jiàn)腐熟堆肥作為生物濾料去除堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣時(shí)，微生物活動(dòng)起到一定的生物轉(zhuǎn)化作用。從物理角度來(lái)說(shuō)，滅菌和不滅菌對(duì)于NH+4-N的吸附固定區(qū)別不大，吸附固定的機(jī)理是顆粒表面的負(fù)價(jià)吸附點(diǎn)，兩個(gè)處理應(yīng)該吸附點(diǎn)相同。一般濾料也不吸附NO-x-N，因?yàn)轭w粒表面吸附點(diǎn)位很少有正電基團(tuán)，本實(shí)驗(yàn)濾料主要材料是腐熟堆肥，腐熟堆肥中含有大量大分子的腐植酸，腐植酸含有帶負(fù)電的基團(tuán)。考慮到微生物因素，未滅菌的濾料中氮素形態(tài)轉(zhuǎn)化是動(dòng)態(tài)的，吸附的NH+4在微生物存在件下轉(zhuǎn)化為NO-x。

以上結(jié)果表明，綜合作用下未滅菌的濾柱單位時(shí)間吸附和轉(zhuǎn)化NH+4的效率高于滅菌處理。滅菌處理的濾料，沒(méi)有微生物轉(zhuǎn)化作用，僅是物理的吸附固定作用，當(dāng)達(dá)到吸附飽和后就維持平衡了。未滅菌L1處理NH+4不斷被吸附，又不斷地被轉(zhuǎn)化為NO-x，NH+4吸附轉(zhuǎn)化效率較高；?滅菌的L2濾料，因?yàn)橹淮嬖谖锢砦剑晕椒e累的NH+4很多，但NO-x很少，保持了初始原料中所含有的NO-x量，未見(jiàn)增加。

濾料除NH+4-N和NO-x-N的變化外，其他物理化學(xué)指標(biāo)（TOC、TN、pH和含水率）也發(fā)生了相應(yīng)的變化（表2）。兩個(gè)處理TOC的含量與濾料初始含量相差不大，但由于L1處理微生物的活動(dòng)需要消耗碳源，L1濾料中TOC含量低于初始含量，L2處理與初始值基本相等。TN含量均有增加，隨著濾池高度的增加，TN含量逐漸減少，0～10 cm層濾料中TN增加量最大，與濾料對(duì)于NH3的去除規(guī)律一致?？傮w來(lái)看，L1處理濾料中TN含量高于L2處理，L1濾料的C/N比降低幅度高于L2。從pH值的變化可以看出，L1處理隨著濾池高度的增加，濾料中pH值逐漸降低。濾料中微生物在代謝過(guò)程中生成含氮代謝產(chǎn)物HNO3以及含硫代謝產(chǎn)物H2SO4等酸性產(chǎn)物，使濾料的pH值降低，但由于都在中性范圍，并未發(fā)生濾池酸化。L2處理的pH值變化較L1小，基本與濾料初始值相同，略有降低。兩個(gè)處理濾料的含水率基本與初始值相同，?過(guò)28 d的生物過(guò)濾后，并未導(dǎo)致濾料含水率的變化。

表2　濾料物理化學(xué)性質(zhì)變化Tab1e 2 Characterjstjcs of bjofj1ter packjng materja1 before and after experjment

3　結(jié)論

（1）腐熟堆肥作為生物濾料在一定的濾池高度下可100％去除堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的NH3。較單純通過(guò)物理吸附作用去除NH3相比，在同等的NH3去除率情況下，腐熟堆肥中微生物生物轉(zhuǎn)化作用可以適當(dāng)降低濾池高度。

（2）腐熟堆肥作為濾料主要通過(guò)物理吸附和微生物生物轉(zhuǎn)化兩種作用去除NH3，物理吸附起主要作用，貢獻(xiàn)率為75％～80％。微生物的生物轉(zhuǎn)化作用貢獻(xiàn)率為15％～25％，?吸附固定的NH3在硝化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。

（3）未?滅菌的L1處理，濾池高度與NH3的累積排放量之間的關(guān)系可表示為：y=7 727.4e-0.266x，R2=0.983 9（其中y為NH3累積排放量，x為濾池高度），當(dāng)濾池高度為25 cm時(shí)，NH3的累積排放量可接近零；滅菌的L2處理，濾池高度與NH3的累積排放量之間的關(guān)系可表示為：y=4 060.6e-0.134x，R2= 0.991 5，濾池的高度為50 cm時(shí)，方可達(dá)到NH3零排放。

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Effect of mature compost biofilter on removal efficiency of NH3produced during composting

YUAN Jjng1，DU Long-1ong1，ZHANG Zhj-ye1，LI Guo-xue1*，ZHANG Dj-fang1，JIANG Tao2，YANG Qjng-yuan1
（1.Co11ege of Resources and Envjronmenta1 Scjences，Chjna Agrjcu1tura1 Unjversjty，Bejjjng 100193，Chjna；2.Co11ege of Chemjstry，Leshan Norma1 Unjversjty，Leshan 614004，Chjna）

Abstract：Bjofj1tratjon js an effectjve technjque to mjtjgate gaseous emjssjons. Mature compost may absorb gases emjtted from compostjng pj1es. Djverse bacterja acc1jmated jn mature compost may a1so contrjbute to the mjtjgatjon of NH3emjssjons. In thjs study，a quantjtatjve contrjbutjon of adsorptjon capacjty and mjcrobja1 actjvjty of bjofj1ter to NH3remova1 effjcjencjes was examjned usjng a mature compost as bjofj1tratjon materja1. Resu1ts showed that the mature compost as a bjofj1tratjon materja1 removed 100％ NH3vja jts hjgh adsorptjon capacjty and acc1jmated bacterja. Adsorptjon p1ayed the majn ro1e jn NH3remova1，accountjng for 75％～80％ of tota1 remova1. Mjcrobja1 actjvjty jn the mature compost contrjbuted 10％～25％. Ammonja was adsorbed physjca11y by the un-sterj1jzed bjofj1ter，and was then converted to NO3-N by njtrjfyjng bacterja. Most NH3was removed by the packjng materja1 at the bottom of bjofj1ter. Cumu1atjve NH3emjssjons reduced gradua11y a1ong wjth jncreasjng bjofj1ter thjckness. The re1atjonshjp between cumu1atjve NH3emjssjon（y）and thjckness of bjofj1ter（x）was expressed as y=7 727.4e-0.266xfor non-sterj1jzed bjofj1ter（R2=0.983 9）and y=4 060.6e-0.134xfor sterj1jzed bjofj1ter（R2=0.991 5）. In non-sterj1-jzed treatment，bjofj1ter of 25 cm thjck cou1d remove NH3comp1ete1y，whj1e jn sterj1jzed treatment，the bjofj1ter thjckness to remove NH3was 50 cm. No acjdjfjcatjon was detected jn a mjxture of mature compost and sand at 4：6 at the end 28 day experjment. The present study jndjcates that usjng mature compost as bjofj1ter js a sujtab1e approach to mjtjgatjng NH3emjssjons durjng compostjng.

Keywords：bjofj1tratjon；mature compost；ammonja；bacterja；adsorptjon capacjty；remova1 effjcjency

*通信作者：李國(guó)學(xué)E-maj1：1jgx@cau.edu.cn

作者簡(jiǎn)介：袁京（1988—），女，博士，主要研究方向?yàn)楣腆w廢棄物處理與資源化。E-maj1：jjngyuan@cau.edu.cn

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41275161，41201282）；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃循環(huán)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目課題（2012BAD14B16）；中小企業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金中歐國(guó)際合作項(xiàng)目（SQ2013ZOA000008）

收稿日期：2015-08-06

中圖分類號(hào)：X705

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-2043（2016）01-0164-08doj：10.11654/jaes.2016.01.022