基于好氧堆肥的有機(jī)固體廢物資源化研究進(jìn)展

周繼豪，沈小東，張 平，師 杰，趙志偉*，張 帥，麥正軍

(1.后勤工程學(xué)院國(guó)防建筑規(guī)劃與環(huán)境工程系，重慶 401311； 2.海軍工程設(shè)計(jì)研究局，北京 100070；3.93413部隊(duì)機(jī)營(yíng)股，山西 永濟(jì) 044500)

表1

堆肥產(chǎn)物無(wú)害化評(píng)價(jià)指標(biāo)

Tab.1

基于好氧堆肥的有機(jī)固體廢物資源化研究進(jìn)展

周繼豪1，沈小東1，張 平2，師 杰3，趙志偉1*，張 帥1，麥正軍1

(1.后勤工程學(xué)院國(guó)防建筑規(guī)劃與環(huán)境工程系，重慶 401311； 2.海軍工程設(shè)計(jì)研究局，北京 100070；3.93413部隊(duì)機(jī)營(yíng)股，山西 永濟(jì) 044500)

人口的急劇增長(zhǎng)和城市化的加劇使世界范圍內(nèi)固體廢物產(chǎn)量顯著增加，好氧堆肥是處理有機(jī)固體廢物、回收有機(jī)質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)和肥力的有效途徑。闡述了有機(jī)固體廢物好氧堆肥的原理、發(fā)展概況、影響因素及參數(shù)控制；對(duì)堆肥產(chǎn)物利用進(jìn)行了綜述，總結(jié)了堆肥產(chǎn)物的無(wú)害化評(píng)價(jià)指標(biāo)、堆肥施用對(duì)土壤和植物的有益效應(yīng)，指出了堆肥產(chǎn)物利用存在的問(wèn)題，并提出了我國(guó)有機(jī)固體廢物好氧堆肥的發(fā)展趨勢(shì)。

好氧堆肥；有機(jī)固體廢物；資源化；評(píng)價(jià)；土地利用

目前，世界城市固體廢物年產(chǎn)量約20多億t，預(yù)計(jì)2025年達(dá)到30億t[1]。隨著城市化、人口增長(zhǎng)和工業(yè)化進(jìn)程的加快，城市固體廢物的產(chǎn)量會(huì)迅速增加，并且呈現(xiàn)出高有機(jī)質(zhì)和高水分含量的特點(diǎn)[2]。在我國(guó)，有機(jī)固體廢物(以下簡(jiǎn)稱有機(jī)固廢)占城市固體廢物總量的40%～70%[3]，主要包括餐廚垃圾、污水廠剩余污泥、禽畜糞便、化糞池糞渣污泥、園林廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物等。由于有機(jī)固廢會(huì)發(fā)生各種復(fù)雜的生化反應(yīng)，污染水體、土壤、大氣甚至危及人體健康。因此，尋求經(jīng)濟(jì)高效的有機(jī)固廢處理方法，實(shí)現(xiàn)有機(jī)固廢的無(wú)害化、減量化和資源化，受到研究者的廣泛關(guān)注。

好氧堆肥技術(shù)在國(guó)內(nèi)外民間早有應(yīng)用，但是對(duì)好氧堆肥過(guò)程控制和產(chǎn)物利用缺乏系統(tǒng)的研究。近年來(lái)，針對(duì)餐廚垃圾、污水廠剩余污泥等進(jìn)行好氧堆肥的相關(guān)理論研究和工程應(yīng)用逐漸增多，提出了生活垃圾精細(xì)化分選收集、源頭處理、減少堆肥過(guò)程中養(yǎng)分流失等處理策略[4]，及有機(jī)固廢好氧堆肥處理技術(shù)[5-7]。通過(guò)好氧堆肥的生化過(guò)程，有機(jī)固廢可轉(zhuǎn)化為相對(duì)穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，經(jīng)過(guò)一定的處理后可用作土壤改良劑或有機(jī)肥[8-10]。作者對(duì)國(guó)內(nèi)外有機(jī)固廢好氧堆肥過(guò)程控制及產(chǎn)物利用研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，對(duì)未來(lái)有機(jī)固廢好氧堆肥的研究發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，擬為有機(jī)固廢處理的科學(xué)研究和工程應(yīng)用提供參考。

1 有機(jī)固廢好氧堆肥技術(shù)原理與發(fā)展概況

好氧堆肥是在有氧條件下，依靠自然界廣泛存在的細(xì)菌、真菌、放線菌和纖維素分解菌等好氧微生物或者人工添加的外源微生物復(fù)合菌劑，在一定的控制指標(biāo)(如溫度、水分含量、pH值、C/N比、氧氣含量、添加劑等)下，通過(guò)新陳代謝的方式將底物中有機(jī)固廢分解為穩(wěn)定的小分子物質(zhì)或轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，從而達(dá)到減量化、無(wú)害化[11-12]。

有機(jī)固廢好氧堆肥技術(shù)起源較早，堆肥形式從傳統(tǒng)堆垛式、槽式向反應(yīng)器式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境可控，有效減弱了邊際效應(yīng)。反應(yīng)器堆肥從最初的靜態(tài)堆肥發(fā)展為廣泛研究的動(dòng)態(tài)堆肥，實(shí)現(xiàn)了物料的連續(xù)實(shí)時(shí)輸入。但動(dòng)態(tài)堆肥處理負(fù)荷有限，技術(shù)尚未成熟，并未實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用[4，13]。針對(duì)餐廚垃圾，歐美和日本等國(guó)研發(fā)了小型家庭堆肥機(jī)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了家庭有機(jī)固廢源頭堆肥化處理[14]。通風(fēng)方式從傳統(tǒng)的自然通風(fēng)優(yōu)化為連續(xù)或間歇強(qiáng)制通風(fēng)，以保證更均勻和充足的氧氣供應(yīng)，使有機(jī)固廢降解更徹底。采用分子生物學(xué)等新型生物化學(xué)方法(如PCR技術(shù)等)對(duì)堆肥菌群的生物量、種群結(jié)構(gòu)和功能等進(jìn)行研究，取得了功能性高效菌種的測(cè)序、選育和培養(yǎng)等一系列成果[15-17]。

2 有機(jī)固廢好氧堆肥影響因素與參數(shù)控制

堆肥效率的高低和最終產(chǎn)品質(zhì)量的好壞依賴于好氧堆肥過(guò)程參數(shù)的控制。影響好氧堆肥的因素主要包括溫度、水分含量、pH值、C/N比、氧氣含量、調(diào)理劑、外源菌劑、底物粒度等，優(yōu)化控制這些條件和參數(shù)是保證有機(jī)固廢好氧堆肥過(guò)程順利進(jìn)行、提高堆肥效率的有效途徑[18]。

2.1 溫度

微生物活性是保證有機(jī)固廢堆肥化的根本內(nèi)因，而溫度是影響微生物活性的關(guān)鍵因素。好氧堆肥是一個(gè)變溫過(guò)程，嗜溫菌和嗜熱菌分別在不同溫度階段發(fā)揮主要作用，最適溫度分別為30～40 ℃、50～60 ℃[19]。升溫和降溫階段的堆肥體系(以下簡(jiǎn)稱堆體)溫度一般低于45 ℃，此階段以嗜溫菌為主；高溫階段的堆體溫度一般為45～60 ℃，此階段嗜溫菌活性受到抑制或死亡，數(shù)量變少，嗜熱菌數(shù)量增多并占主導(dǎo)地位。研究[20]發(fā)現(xiàn)，嗜熱菌對(duì)有機(jī)固廢的降解能力明顯高于嗜溫菌，可考慮通過(guò)一定的加溫、保溫措施使堆體維持一定的高溫，充分發(fā)揮嗜熱菌對(duì)有機(jī)固廢的降解能力，縮短堆肥周期。

Richard等[21]提出堆體的最佳溫度應(yīng)控制在52～64 ℃，此時(shí)微生物對(duì)有機(jī)固廢的降解速率最快。Zavala等[22]以木屑為調(diào)理劑，探討了溫度對(duì)人糞便好氧生物降解的影響，當(dāng)堆體溫度為50～60 ℃可以明顯促進(jìn)有機(jī)固廢的生物降解，加快腐熟。此外，維持一定時(shí)間的高溫可以有效滅活或殺死堆體中的病原菌、蟲卵等有毒微生物，從而保證堆肥產(chǎn)物的無(wú)害化利用。

2.2 水分含量

水分是可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的載體，大部分降解反應(yīng)都發(fā)生在有機(jī)顆粒表面稀薄的水層，堆體中適當(dāng)?shù)乃趾靠蔀槲⑸锾峁┝己玫拇x環(huán)境，直接影響好氧堆肥進(jìn)程和產(chǎn)品質(zhì)量[23-24]。好氧堆肥是一個(gè)水分含量不斷降低的過(guò)程，在水分蒸發(fā)散失的過(guò)程中，堆體產(chǎn)生的多余熱量可與環(huán)境進(jìn)行熱量交換，起到調(diào)節(jié)堆體溫度的作用[25]。

Tiquia等[26]提出在好氧堆肥起始階段原料的理想含水量是60%～70%，降解階段的最佳含水量約為50%～60%。水分含量的調(diào)控需要綜合考慮微生物活性和氧氣供應(yīng)之間的平衡，過(guò)低(<30%)或過(guò)高(>75%)的含水量都會(huì)抑制微生物活性[24]。

2.3 pH值

pH值是顯著影響有機(jī)固廢好氧堆肥進(jìn)程的另一個(gè)重要參數(shù)。適宜細(xì)菌生長(zhǎng)的pH值范圍為6.0～7.5，適宜放線菌生長(zhǎng)的pH值范圍為5.5～8.0。Bharadwaj[27]研究pH值對(duì)微生物活性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)堆體中大部分微生物來(lái)說(shuō)最適生長(zhǎng)pH值范圍為6.5～7.5。我國(guó)一些學(xué)者[20，28]認(rèn)為好氧堆肥最適宜pH值是中性或弱堿性(6～9)。

2.4 C/N比

碳是微生物的主要能量來(lái)源，并且一小部分碳素參與微生物細(xì)胞的組成。細(xì)菌干細(xì)胞質(zhì)量的50%以上是蛋白質(zhì)，氮作為蛋白質(zhì)組成的主要元素對(duì)微生物種群的增長(zhǎng)影響巨大。一般用C/N比表征這兩種主要營(yíng)養(yǎng)元素在堆肥中的平衡關(guān)系。當(dāng)?shù)厥芟拗?C/N比較高)時(shí)，微生物種群會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持在較少的狀態(tài)，并且需要更長(zhǎng)的時(shí)間降解可生化的碳；當(dāng)?shù)剡^(guò)量(C/N比較低)時(shí)，氮素供應(yīng)超過(guò)了微生物的需求，結(jié)果往往以NH3的形式從系統(tǒng)中揮發(fā)而流失。因此，綜合考慮促進(jìn)微生物降解和氮固定，合適的C/N比為30∶1。在國(guó)內(nèi)堆肥的研究和應(yīng)用中一般認(rèn)為初始階段物料合適的C/N比為(25～35)∶1。

2.5 氧氣含量

氧氣是有機(jī)固廢好氧堆肥的生命線，充足的氧氣對(duì)堆體內(nèi)微生物的生長(zhǎng)繁殖和降解活性至關(guān)重要。當(dāng)堆體中的氧氣含量低于微生物所需閥值時(shí)，局部出現(xiàn)厭氧環(huán)境，好氧微生物生命活動(dòng)受到抑制，對(duì)有機(jī)固廢的降解速率變緩，產(chǎn)能不足，堆體不能有效升溫[30]。自然狀態(tài)下，外部環(huán)境中的空氣擴(kuò)散進(jìn)入到堆體的孔道，可以提高氧氣含量，但是這種自然曝氣的作用比較微弱[24]，一般采用強(qiáng)制通風(fēng)、機(jī)械攪拌和人工翻堆等方式提高堆體中的氧氣含量。鼓風(fēng)曝氣的通風(fēng)方式在為堆體提供足夠氧氣的同時(shí)還可以加強(qiáng)與外界的熱量和水汽交換，調(diào)節(jié)堆體溫度和水分含量[31]。

2.6 添加劑

通過(guò)向堆體中加入添加劑可以改善堆肥條件、促進(jìn)好氧堆肥進(jìn)程。常用的添加劑按作用不同可分為調(diào)節(jié)劑、調(diào)理劑和外源菌劑。

調(diào)節(jié)劑基于不同的目的主要分為pH值調(diào)節(jié)劑、氮素抑制劑和重金屬鈍化劑，主要包括石灰、沸石、脲酶抑制劑、磷礦粉等，需要根據(jù)堆體的特點(diǎn)和堆肥的最終用途選擇性添加。

調(diào)理劑通常用于平衡堆肥C/N比和水分含量，如在C/N比較低或高濕的堆肥中添加干鋸末(或秸稈等)可以有效提高堆肥的C/N比，降低初始含水量；對(duì)于黏度大、粒度細(xì)且含水量高的糞便、污水廠剩余污泥等有機(jī)固廢，堆肥易結(jié)塊、孔隙率低，影響氧氣的供應(yīng)，添加適當(dāng)?shù)恼{(diào)理劑(基于此目的時(shí)也叫作膨脹劑)可以起到提高物料孔隙度、改善通風(fēng)供氧條件的作用。杜彥武等[32]對(duì)比了鋸末、玉米秸稈和稻殼分別作為調(diào)理劑對(duì)糞便和生活垃圾混合堆肥的影響效果，結(jié)果表明，玉米秸稈因其較大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和自由空域堆肥效果最好，是糞便與生活垃圾混合堆肥的最優(yōu)調(diào)理劑。

在好氧堆肥進(jìn)程的不同階段添加合適的外源菌劑可以有效增加堆體內(nèi)優(yōu)勢(shì)微生物種群的數(shù)量，促進(jìn)降解，加快腐熟[33-34]。研究發(fā)現(xiàn)，在好氧堆肥初期接種外源菌劑可以加快堆體升溫[35-36]；在一次發(fā)酵后添加外源菌劑可以促進(jìn)纖維素和木質(zhì)素的分解，對(duì)提高堆肥腐熟度具有重要意義[37]。

2.7 其它影響因素

有機(jī)固廢好氧堆肥過(guò)程還受原料理化性質(zhì)的影響，如底物的粒度大小、含鹽量和油脂含量(主要針對(duì)餐廚垃圾)等。對(duì)堆肥原料進(jìn)行粉碎預(yù)處理，使其具有適宜的粒徑，可以有效調(diào)節(jié)堆體通氣透水性能，防止底物粒徑過(guò)小形成局部厭氧環(huán)境，也可避免底物粒徑過(guò)大造成降解過(guò)程中堆體坍塌，影響升溫[38]。一般認(rèn)為適合餐廚垃圾好氧堆肥的粒徑大小為5～10 mm，秸稈等調(diào)理劑適宜破碎為10～50 mm[39]。

由于飲食習(xí)慣的不同，以餐廚垃圾為原料進(jìn)行好氧堆肥時(shí)，我國(guó)與國(guó)外的處理技術(shù)與效果表現(xiàn)出較大的不同。我國(guó)的餐廚垃圾具有高鹽高油的特點(diǎn)，鹽類和油脂類物質(zhì)很難被微生物利用分解，并且會(huì)抑制微生物的活性，減緩腐熟[40]。因此，應(yīng)采取一定的脫鹽脫油預(yù)處理措施，改善餐廚垃圾堆肥條件。梁彥杰等[41]采用水洗-脫水方式，綜合考慮水洗用量、攪拌時(shí)間、離心強(qiáng)度等條件，對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行脫鹽預(yù)處理，取得了較好的降鹽去油效果。

3 有機(jī)固廢好氧堆肥產(chǎn)物利用

有機(jī)固廢好氧堆肥產(chǎn)物主要應(yīng)用于受損土壤修復(fù)，貧瘠土壤改良，代替化肥或與化肥配合施用于農(nóng)田及園林，為作物、草坪和花卉等植物體的生長(zhǎng)發(fā)育提供必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，重建土壤中微生物種群及其活性[42]。但是，在利用堆肥產(chǎn)物時(shí)，必須檢驗(yàn)堆肥產(chǎn)物的腐熟度，控制餐廚垃圾堆肥中含鹽量和污水廠剩余污泥堆肥中重金屬含量，確保堆肥產(chǎn)物安全無(wú)害。

3.1 堆肥產(chǎn)物無(wú)害化評(píng)價(jià)

為保證堆肥產(chǎn)物對(duì)土壤和植物不造成二次污染，在堆肥產(chǎn)物資源化利用前要對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化評(píng)價(jià)，主要包括腐熟度評(píng)價(jià)、衛(wèi)生防疫安全評(píng)價(jià)、污染物控制檢測(cè)等。腐熟度是經(jīng)過(guò)微生物礦化和腐殖化后有機(jī)底物達(dá)到無(wú)害化的程度；衛(wèi)生防疫安全評(píng)價(jià)主要是對(duì)傳染性病原菌進(jìn)行檢測(cè)；污染物控制檢測(cè)是為了控制堆肥施用量，防止土壤重金屬或其它有毒有機(jī)物積累超標(biāo)而影響植物生長(zhǎng)、進(jìn)入人類食物鏈。堆肥產(chǎn)物無(wú)害化評(píng)價(jià)指標(biāo)按作用機(jī)理不同可分為物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)和生物指標(biāo)，如表1所示。

表1

堆肥產(chǎn)物無(wú)害化評(píng)價(jià)指標(biāo)

Tab.1

Harmless evaluation indexes of compost products

3.2 堆肥施用對(duì)土壤及植物的有益效應(yīng)

3.2.1 堆肥施用方式

根據(jù)原土的實(shí)際情況、堆肥的養(yǎng)分含量以及選育植物的養(yǎng)分需求，堆肥施用方式分為直接施用、與化肥配合施用和制成有機(jī)復(fù)合肥施用3種方式。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)依據(jù)具體情況選擇合適的施用方式。

(1)直接施用。在堆肥養(yǎng)分含量滿足土壤和植物需求的情況下，可以直接施用于土壤。田波等[48]對(duì)比了混合、覆蓋、混合+覆蓋等3種施用方式下，污泥堆肥對(duì)綠地土壤的改良和對(duì)草坪草生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，結(jié)果表明，混合、混合+覆蓋的施用方式效果最佳。

(2)與化肥配合施用。由于堆肥的施用量限制或某些營(yíng)養(yǎng)成分的缺乏，僅施用堆肥不能滿足植物生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需求，這時(shí)往往在施加堆肥之后再追加化肥。

(3)制成有機(jī)復(fù)合肥施用。在堆肥產(chǎn)物中加入一定種類和數(shù)量的化肥，補(bǔ)充堆肥不能提供的微量元素，并通過(guò)二次烘干、造粒等技術(shù)可制得有機(jī)復(fù)合肥，其指標(biāo)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[49]。此外，通過(guò)向堆肥產(chǎn)物中混配一定量的菌種(如圓褐固氮菌等)和其它輔料可以制得生物有機(jī)復(fù)合肥，從而強(qiáng)化肥料的某些特殊性能。

3.2.2 堆肥施用對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

堆肥施用對(duì)土壤的改良效果已經(jīng)得到人們共識(shí)，并且這種效果一般可以持續(xù)多年[50]。 堆肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的改良效果主要體現(xiàn)在：(1)可以明顯增加土壤孔隙度，降低土壤容重，改善土壤結(jié)構(gòu)性，疏松多孔的質(zhì)地可以更好地保證水分和空氣無(wú)障礙進(jìn)出，土壤持水能力相應(yīng)提高，可有效防止土壤板結(jié)；(2)增加了土壤中大顆粒團(tuán)聚體數(shù)量和有效水含量，并且提高了團(tuán)粒的水穩(wěn)性；(3)土壤孔隙的大小比例得到改善，從而弱化了土壤地面沖刷作用，一定程度上抑制了田間徑流引起的養(yǎng)分流失；(4)土壤CEC值得到提高；(5)施用于鹽堿土可有效降低土壤pH值。

3.2.3 堆肥施用對(duì)植物生長(zhǎng)的影響

堆肥施用為土壤帶來(lái)大量的有機(jī)質(zhì)、堿解N、有效P、速效K等植物養(yǎng)分，并在一定程度上為植物生長(zhǎng)提供必需的B、Mo、Zn、Mn等微量元素。堆肥施用還為土壤帶來(lái)了大量的微生物，其豐富的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分為微生物的生命活動(dòng)提供了能源。研究表明[51-52]，施用垃圾和污泥堆肥沒(méi)有損害土壤中原有的有益微生物，反而增加了土壤微生物種群數(shù)量，其中放線菌、纖維素分解菌和亞硝酸氧化菌等增加明顯，且微生物活性得到促進(jìn)。田波等[48]和Pascual等[53]研究發(fā)現(xiàn)，施用污泥堆肥可以提高脲酶、酸性磷酸酶等多種土壤酶的活性，促進(jìn)有機(jī)氮磷向有效態(tài)轉(zhuǎn)化。于芳芳等[51]和楊玉榮等[54]研究發(fā)現(xiàn)，污泥堆肥對(duì)草坪草生長(zhǎng)有良好的促進(jìn)作用，草坪草葉綠素含量增加，葉片色澤均勻，成坪時(shí)間縮短且抗逆性增強(qiáng)。

3.3 堆肥產(chǎn)物利用存在的問(wèn)題

雖然堆肥施用于土壤可以產(chǎn)生多種有益的環(huán)境效應(yīng)，但是若不對(duì)堆肥產(chǎn)物進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)和施用量的控制，則有可能引起土壤重金屬污染、鹽害以及地下水的硝酸鹽污染等問(wèn)題。(1)重金屬污染是堆肥施用中必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。有機(jī)固廢好氧堆肥過(guò)程中，雖然可以通過(guò)固化、鈍化作用降低有效態(tài)重金屬的含量，但由于重金屬較強(qiáng)的穩(wěn)定性和生物難降解性，使得堆肥施用存在重金屬積累的風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，隨著污泥堆肥施用量的增加，土壤中Pb、Cd、Cu、Hg等重金屬含量隨之增加，但基本上低于環(huán)境容量標(biāo)準(zhǔn)，將堆肥施用量控制在合適的范圍內(nèi)不會(huì)造成土壤的重金屬污染[52，55-56]。(2)污泥堆肥和餐廚垃圾堆肥中均含有一定量鹽分，其中以餐廚垃圾尤甚，當(dāng)這兩種有機(jī)固廢好氧堆肥產(chǎn)物施入土壤后可能會(huì)引起土壤鹽分的積累，繼而造成土壤的鹽堿化。土壤中過(guò)多的鹽分不僅會(huì)抑制土壤微生物的生命活動(dòng)，惡化土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，還會(huì)嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)。(3)堆肥帶入的硝態(tài)氮經(jīng)雨水的沖刷和土壤滲瀝容易淋失，并在土壤中移動(dòng)，有可能污染地下水。

4 結(jié)語(yǔ)

有機(jī)固廢管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，好氧堆肥是處理有機(jī)固廢的有效途徑，堆肥產(chǎn)物的科學(xué)利用對(duì)受損土壤修復(fù)、貧瘠土壤改良具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。結(jié)合我國(guó)堆肥化處理現(xiàn)狀，得出以下結(jié)論和建議：(1)目前，我國(guó)對(duì)污水廠剩余污泥、餐廚垃圾、農(nóng)林廢棄物等單獨(dú)體系堆肥研究較多，而缺乏兩種或多種混合體系共堆肥的研究，造成了有機(jī)固廢分類管理的困難、成本的增加。有機(jī)固廢混合堆肥的優(yōu)勢(shì)作用在國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)報(bào)道，具有巨大的工程應(yīng)用潛力。(2)有機(jī)固廢的源頭處理和堆肥產(chǎn)物的就地利用是一種綠色經(jīng)濟(jì)的處理模式，小型堆肥反應(yīng)器將是未來(lái)有機(jī)固廢處理的研發(fā)趨勢(shì)。(3)國(guó)外已有堆肥產(chǎn)物用于修復(fù)鹽堿地的相關(guān)報(bào)道，這對(duì)利用堆肥產(chǎn)物治理我國(guó)荒漠化地區(qū)或改良南海島礁珊瑚砂土壤具有重要的啟發(fā)意義。

[1] CHARLES W,WALKER L,CORD-RUWISCH R.Effect of pre-aeration and inoculum on the start-up of batch thermophilic anaerobic digestion of municipal solid waste[J].Bioresource Technology,2009,100(8):2329-2335.

[2] ZHANG D Q,TAN S K,GERSBERG R M.Municipal solid waste management in China:status,problems and challenges[J].Journal of Environmental Management,2010,91(8):1623-1633.

[3] 趙苗,任連海,王攀.我國(guó)城市生活垃圾處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].綠色科技,2013(12):146-149.

[4] 蔡旺煒,陳俐慧,王為木,等.我國(guó)城市廚余垃圾好氧堆肥研究綜述[J].中國(guó)土壤與肥料,2014(6):8-13.

[5] YU H,HUANG G H.Effects of sodium acetate as a pH control amendment on the composting of food waste[J].Bioresource Tec-hnology,2009,100(6):2005-2011.

[6] LESTEUR M,BELLON-MAUREL V,GONZALEZ C,et al.Alternative methods for determining anaerobic biodegradability:a review[J].Process Biochemistry,2010,45(4):431-440.

[7] HE L,HUANG G H,LU H W.Greenhouse gas emissions control in integrated municipal solid waste management through mixed integer bilevel decision-making[J].Journal of Hazardous Materials,2011,193:112-119.

[8] TIQUIA S M.Reduction of compost phytotoxicity during the process of decomposition[J].Chemosphere,2010,79(5):506-512.

[9] COELHO C,CAVANI L,ter HALLE A,et al.Rates of production of hydroxyl radicals and singlet oxygen from irradiated compost[J].Chemosphere,2011,85(4):630-636.

[10] LASHERMES G,BARRIUSO E,HOUOT S.Dissipation pathways of organic pollutants during the composting of organic wastes[J].Chemosphere,2012,87(2):137-143.

[11] 葉美鋒,吳飛龍,林代炎.農(nóng)業(yè)固體廢物堆肥化技術(shù)研究進(jìn)展[J].能源與環(huán)境,2014(6):57-58.

[12] SCHAUB S M,LEONARD J J.Composting:an alternative waste management option for food processing industries[J].Trends in Food Science & Technology,1996,7(8):263-268.

[13] 楊延梅.有機(jī)固體廢物好氧堆肥反應(yīng)器的設(shè)計(jì)[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,27(6):1155-1159.

[14] 邵蕾，周傳斌，曹愛(ài)新，等．家庭廚余垃圾處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2011,21(專刊):414-418．

[15] 楊戀,楊朝暉,曾光明,等.好氧堆肥高溫期的嗜熱真菌和嗜熱放線菌群落結(jié)構(gòu)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2008,28(12):2514-2521.

[16] 武亮.豬糞好氧堆肥工藝及堆肥微生物的篩選,純化與發(fā)酵的研究[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.

[17] 肖勇.基于分子生物學(xué)技術(shù)的堆肥微生物群落,功能與應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué),2011.

[18] MONDINI C,DELL′ABATE M T,LEITA L,et al.An integrated chemical,thermal,and microbiological approach to compost stability evaluation[J].Journal of Environmental Quality,2003,32(6):2379-2386.

[19] 余群,董紅敏，張肇鯤.國(guó)內(nèi)外堆肥技術(shù)研究進(jìn)展(綜述)[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,30(1):109-112.

[20] 石文軍,楊朝暉,肖勇,等.全程高溫好氧堆肥快速降解城市生活垃圾[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(10):2126-2133.

[21] RICHARD T L,WALKER L P,GOSSETT J M.Effects of oxygen on aerobic solid-state biodegradation kinetics[J].Biotechnology Progress,2006,22(1):60-69.

[22] ZAVALA M A L,FUNAMIZU N,TAKAKUWA T.Temperature effect on aerobic biodegradation of feces using sawdust as a matrix[J].Water Research,2004,38(9):2406-2416.

[23] 李化山,于光輝,李詩(shī)剛,等.餐廚垃圾與園林植物廢棄物混合堆肥工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,42(28):9745-9748.

[24] GAJALAKSHMI S,ABBASI S A.Solid waste management by composting:state of the art[J].Critical Reviews in Environmental Science and Technology,2008,38(5):311-400.

[25] 陳同斌,羅維,鄭國(guó)砥,等.翻堆對(duì)強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛混合堆肥過(guò)程及其理化性質(zhì)的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2005,25(1):117-122.

[26] TIQUIA S M,TAM N F Y,HODGKISS I J.Microbial activities during composting of spent pig-manure sawdust litter at different moisture contents[J].Bioresource Technology,1996,55(3):201-206.

[27] BHARADWAJ K K R.Improvements in microbial compost technology:a special reference to microbiology of composting[D].New Delhi:Wealth from Waste.Tata Energy Research Institute,1995.

[28] 陳玲,趙建夫,李宇慶,等.城市污水廠污泥快速好氧堆肥技術(shù)研究[J].環(huán)境科學(xué),2005,26(5):192-195.

[29] MOORE P A,HUFF J W E,DANIEL T C,et al.Effect of aluminum sulfate on ammonia fluxes from poultry litter in commercial broiler houses[C]//Proceedings of Fifth International Symposium on Livestock Environment,Transactions of the ASAE,1997:883-891.

[30] 常勤學(xué),魏源送,夏世斌.堆肥通風(fēng)技術(shù)及進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2007,30(10):98-103.

[31] HOITINK H A J,KEENER H M,KRAUSE C R.Key steps to succesful composting[J].BioCycle:Journal of Composting & Organics Recycling,1993,34(8):30-33.

[32] 杜彥武,歐陽(yáng)紅,王秀蘅.調(diào)理劑對(duì)城市糞便垃圾堆肥的影響[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2011,19(2):23-26.

[33] 張隴利,劉青,徐智,等.復(fù)合微生物菌劑對(duì)污泥堆肥的作用效果研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2008,2(2):266-269.

[34] WEI Z M,XI B D,ZHAO Y,et al.Effect of inoculating microbes in municipal solid waste composting on characteristics of humic acid[J].Chemosphere,2007,68(2):368-374.

[35] 席北斗,劉鴻亮,孟偉,等.高效復(fù)合微生物菌群在垃圾堆肥中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué),2001,22(5):122-125.

[36] 王巖,李玉紅,李清飛.添加微生物菌劑對(duì)牛糞高溫堆肥腐熟的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,22(S2):220-223.

[37] 馮宏,李華興.菌劑對(duì)堆肥的作用及其應(yīng)用[J].生態(tài)環(huán)境,2004,13(3):439-441.

[38] ZHANG L,SUN X Y.Effects of rhamnolipid and initial compost particle size on the two-stage composting of green waste[J].Bioresource Technology,2014,163:112-122.

[39] ADHIKARI B K,BARRINGTON S,MARTINEZ J,et al.Characterization of food waste and bulking agents for composting[J].Waste Management,2008,28(5):795-804.

[40] 任連海,黃燕冰,王攀.含鹽量對(duì)餐廚垃圾堆肥理化特性變化規(guī)律的影響[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,37(7):104-109.

[41] 梁彥杰,謝煒平,何德文,等.水洗-脫水預(yù)處理降低餐廚垃圾堆肥含鹽量的實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2008(3):44-46.

[42] LAKHDAR A,RABHI M,GHNAYA T,et al.Effectiveness of compost use in salt-affected soil[J].Journal of Hazardous Materials,2009,171(1/2/3):29-37.

[43] 朱鳳香,王衛(wèi)平,楊友坤,等.固體廢棄物堆肥的腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(1):159-163.

[44] 秦莉,李玉春,李國(guó)學(xué),等.城市生活垃圾堆肥過(guò)程中腐熟度指標(biāo)及控制參數(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,22(12):189-194.

[45] CHANYASAK V,HIRAI M,KUBOTA H.Changes of chemical components and nitrogen transformation in water extracts during composting of garbage[J].Journal of Fermentation Technology,1982,60(5):439-446.

[46] BERNAI M P,PAREDES C,SANCHEZ-MONEDERO M A,et al.Maturity and stability parameters of composts prepared with a wide range of organic wastes[J].Bioresource Technology,1998,63(1):91-99.

[47] GB/T 23486-2009，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)[S].

[48] 田波,時(shí)連輝,周波,等.不同施用方式下污泥堆肥對(duì)土壤性質(zhì)和草坪生長(zhǎng)的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2012,26(2):116-120.

[49] 聶錦旭,肖賢明.污水廠污泥堆肥及制作化肥技術(shù)研究與應(yīng)用[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2006,7(8):117-119.

[50] GINTING D,KESSAVALOU A,EGHBALL B,et al.Greenhouse gas emissions and soil indicators four years after manure and compost applications[J].Journal of Environmental Quality,2003,32(1):23-32.

[51] 于芳芳,常智慧,韓烈保.城市污泥和污泥堆肥在草坪的利用研究進(jìn)展[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2011,20(5):259-265.

[52] 宋桂龍,辜再元,郭宇,等.垃圾和污泥堆肥用作無(wú)土草皮基質(zhì)的研究進(jìn)展[J].草業(yè)科學(xué),2010,27(6):58-63.

[53] PASCUAL I,ANTOLN M C,GARCA C,et al.Effect of water deficit on microbial characteristics in soil amended with sewage sludge or inorganic fertilizer under laboratory conditions[J].Bioresource Technology,2007,98(1):29-37.

[54] 楊玉榮,魏靜,李倩茹.城市污泥堆肥后用作草坪基質(zhì)的可行性研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,13(11):39-40.

[55] WERNER W,WARNUSZ J.Ecological evaluation of long-term application of sewage sludges according to the legislative permissions[J].Soil Science and Plant Nutrition,1997,43:1047-1049.

[56] 陳曦,楊麗標(biāo),王甲辰,等.施用污泥堆肥對(duì)土壤和小麥重金屬累積的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2010,26(8):278-283.

Research Progress on Recycling of Organic Solid Wastes Based on Aerobic Compost

ZHOU Ji-hao1,SHEN Xiao-dong1,ZHANG Ping2,SHI Jie3,ZHAO Zhi-wei1*,ZHANG Shuai1,MAI Zheng-jun1

(1.DepartmentofNationalDefenseArchitecturePlanningandEnvironmentalEngineering,LogisticalEngineeringUniversityofCPLA,Chongqing401311,China;2.BureauofNavyEngineeringDesignandResearch,Beijing100070,China;3.Unit93413,Yongji044500,China)

Rapidincreaseofpopulationandurbanizationmakethegenerationofsolidwastesincreasearoundtheworld,andaerobiccompostisanefficientwaytodisposeorganicsolidwastes,recycleorganicmatters,andimprovesoilstructureandfertility.Theprinciple,developmentsituation,influencingfactors,andcontrolparametersofaerobiccompostoforganicsolidwastesareintroduced.Theutilizationofcompostproductsisreviewed,theharmlessevaluationindexesaresummarized,thebeneficialeffectsofcompostapplicationonsoilandplantsareanalyzed,thepotentialproblemsofutilizingcompostproductsarepointedout,andthedevelopmenttrendofaerobiccompostoforganicsolidwastesisprospected.

aerobiccompost;organicsolidwaste;recycling;evaluation;landutilization

全軍后勤應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(BHJ16J031)，后勤工程學(xué)院訓(xùn)練部研究生創(chuàng)新專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(2015S07)

2016-08-06

周繼豪(1992-)，男，河南漯河人，碩士研究生，研究方向：固體廢棄物處理與水污染控制，E-mail:halsey_chow@163.com；通訊作者：趙志偉，教授，E-mail:hit_zzw@163.com。

10.3969/j.issn.1672-5425.2017.02.004

X 705

A

1672-5425(2017)02-0013-06

周繼豪，沈小東，張平，等.基于好氧堆肥的有機(jī)固體廢物資源化研究進(jìn)展[J].化學(xué)與生物工程，2017，34(2)：13-18.