輔料添加對廚余垃圾快速堆肥腐熟度和臭氣排放的影響

李 赟,袁 京,李國學*,張地方,王國英,張邦喜,2,宮小燕(.中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院,北京0093；2.貴州省土壤肥料研究所,貴州 貴陽 550006)

輔料添加對廚余垃圾快速堆肥腐熟度和臭氣排放的影響

李 赟1,袁 京1,李國學1*,張地方1,王國英1,張邦喜1,2,宮小燕1(1.中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院,北京100193；2.貴州省土壤肥料研究所,貴州 貴陽 550006)

為提高廚余垃圾快速堆肥腐熟度并減少處理過程中臭氣(NH3和H2S)的排放,以玉米秸稈、稻殼、鋸末和菌糠作為輔料,基于濕基質量的15%分別添加到廚余垃圾中進行堆肥試驗,并以純廚余垃圾堆肥作為對照,研究了不同輔料添加對廚余垃圾堆肥腐熟度及NH3和H2S排放的影響.結果表明:除純廚余垃圾處理以外,其他處理都達到了腐熟堆肥的要求,其中添加菌糠的處理腐熟效果最好,發(fā)芽率指數(shù)(GI)相比對照大幅提高;添加輔料對NH3和H2S的減排效果明顯,其中,菌糠添加對NH3的減排效果最好,相比對照可減排53.6%,鋸末對H2S的減排效果最佳,相比對照可減排 84.08%;廚余垃圾堆肥時添加輔料有利于氮素和硫素的固定,其中添加輔料菌糠的固氮效果最好,總氮損失僅占初始總氮的8.7%;添加玉米秸稈總硫損失最少,僅占初始總硫的2.05%.

好氧堆肥；廚余垃圾；輔料添加；腐熟度；臭氣排放

廚余垃圾因其有機質和水分含量大、易腐敗、熱值低等特點,難于直接填埋和焚燒處理,而好氧堆肥技術既可實現(xiàn)廚余垃圾的無害化和減量化,又可生產(chǎn)有機肥作為農(nóng)用,是處理廚余垃圾的有效方式.目前研究中有關垃圾的堆肥周期為28～60d[1-8],垃圾堆肥廠一次發(fā)酵和二次發(fā)酵一般也各需 10d[9].面對日益增加的生活垃圾量,較長的堆肥周期會制約堆肥廠的發(fā)展,僅依靠擴大堆肥廠空間已無法從根本上解決問題. 為達到快速堆肥的目的,必須為微生物降解有機質提供最佳的條件.廚余垃圾含水率和氮素含量相對較高,單獨堆肥會產(chǎn)生大量滲濾液影響堆肥進程,向物料中添加高碳、低含水率輔料不僅可以調(diào)節(jié)原始物料的含水率和碳氮比,還可以調(diào)節(jié)堆體的基質疏松度,有利于通風供氧并提高堆肥養(yǎng)分,保證堆肥的快速高效進行[10-12].目前,秸稈作為輔料在堆肥中的研究較多,已有學者關注了堆肥過程中添加秸稈對腐熟度及臭氣減排的影響,發(fā)現(xiàn)秸稈作為輔料可以提高堆肥腐熟度,同時減少臭氣的排放[4,13].對于菌糠作為堆肥輔料的研究目前主要集中于對堆肥產(chǎn)品腐熟度影響方面.已有學者

[3,14]發(fā)現(xiàn)添加菌糠可使堆肥達到較好的腐熟.鋸末作為堆肥輔料在雞糞[15],豬糞[16]以及污泥[17]中都可以達到較好的腐熟效果.木本泥炭、藥渣、菇渣、礱糠灰、木屑等[13,18-19]也均被用作堆肥輔料提高堆肥腐熟度.谷思玉等[20]將粉碎后稻殼作為堆肥輔料研究了雞糞堆肥的腐熟度.以上關于添加不同種類堆肥輔料的研究堆肥周期都較長,田偉等[21]通過添加微生物菌劑研究了為期 15d的堆肥腐熟情況;何秀紅等[22]研究了60℃高溫快速處理屠宰廢棄物的效果;高劍平等[23]以食用菌渣為輔料實現(xiàn)了堆肥周期為 15d的污泥好氧快速堆肥.但是目前還沒有關于廚余垃圾快速堆肥的報道,且在不添加外源微生物的情況下是否可以通過調(diào)控堆肥過程參數(shù)達到快速腐熟還未有較為完整的報道.

不同種類輔料的添加,不僅會影響堆肥腐熟度,同時也會影響堆肥過程中氣體的排放.目前,制約我國堆肥廠發(fā)展的主要問題就是堆肥過程中排放的臭氣對于周邊居民的影響.我國在1993年實施的《中華人民共和國惡臭污染排放標準》

[24]中已明確規(guī)定了堆肥廠NH3和H2S排放的限值.已有研究表明,廚余垃圾堆肥過程中排放濃度最高的臭氣是NH3和H2S,其中H2S對臭氣濃度貢獻最大[25].NH3和H2S在堆肥過程中的大量排放在產(chǎn)生惡臭污染的同時也降低了堆肥的養(yǎng)分含量,隨高溫揮發(fā)的NH3是堆肥過程中氮素損失的主要原因,約占初始物料總氮的 20%～60%[26-27];堆肥過程中的局部厭氧環(huán)境是產(chǎn)生H2S的主要原因,約有 9%～43%的揮發(fā)性硫化物以H2S的形式損失,其特點是具有低的檢知嗅閾和高的臭氣活性,因此即使在其濃度低的情況下也會產(chǎn)生嚴重的惡臭污染[27-31].向堆肥中加入輔料可以改善堆體的孔隙度,有利于通風供氧,從而減少臭氣的排放.研究表明堆肥中加入輔料玉米秸稈、菌糠、木屑、木本泥炭都可以不同程度地減少NH3的排放[2-5,13,32];同時對H2S的產(chǎn)生也有一定的抑制作用[2-5,13].

基于廚余垃圾快速堆肥,以往的研究多集中于氨氣的排放,關于輔料添加對于堆肥腐熟度和臭氣的影響目前還未有系統(tǒng)研究.尤其是添加鋸末和稻殼對廚余垃圾堆肥腐熟度和臭氣排放的影響.因此,本研究基于以生活垃圾經(jīng)大類粗分后的廚余垃圾為研究對象,通過添加玉米秸稈、稻殼、鋸末和菌糠4種產(chǎn)量大且來源廣的農(nóng)業(yè)廢棄物作為輔料,以不添加任何輔料的廚余垃圾堆肥作對照,研究不同種類的輔料添加對廚余垃圾快速好氧堆肥腐熟效果和臭氣(NH3和H2S)排放的影響,為廚余垃圾穩(wěn)定化、減量化、無害化和資源化處理提供技術支持.

1 材料與方法

1.1 供試材料與方法

試驗用堆肥材料采集自北京市馬家樓垃圾轉運站篩分的0～80mm粒徑段垃圾,經(jīng)人工進一步大類粗分為廚余垃圾和其它垃圾, 收集廚余垃圾作為堆肥原料.選用玉米秸稈、稻殼、菌糠、鋸末4種輔料,其中玉米秸稈、菌糠和稻殼均取自中國農(nóng)業(yè)大學上莊試驗站,鋸末取自上莊試驗站附近木材加工廠.堆肥原料的基本性狀如表 1所示.堆肥試驗在60L密閉發(fā)酵罐中進行,發(fā)酵罐結構見文獻[3].

表1 堆肥初始物料的基本性狀Table 1 Properties of raw materials

本試驗以廚余垃圾單獨堆肥作為對照(CK),分別以物料總重的15%(濕基)添加玉米秸稈、稻殼、菌糠和鋸末4種輔料的廚余垃圾堆肥作為處理.依據(jù)本課題組已發(fā)表的研究結果,15%輔料添加為較佳的輔料添加比例[4,33],可以調(diào)節(jié)混合物料至合適的初始含水率和C/N.4個處理記為T1、T2、T3和T4.通風方式為連續(xù)通風,通風速率為0.36L/(kgDM·min).堆肥周期為15d,每3d翻堆一次.翻堆后取樣,每次取樣 300g.所取樣品一半冷凍保存用于濕樣指標的測定,另一半經(jīng)風干、粉碎、過100目(0.149mm)篩后保存,用于干樣指標的測定.

1.2 測定項目與分析方法

堆體溫度通過與電腦連接的溫度傳感器直接讀取;含水率采用烘箱干燥法測定;通過發(fā)酵罐頂部采氣孔取樣,NH3利用質量分數(shù)為 2%的硼酸吸收,然后用標準濃度的稀硫酸滴定測得,O2和H2S采用便攜式沼氣分析儀(Biogas5000,英國Geotech)測定;利用元素分析儀(vario MACRO cube元素分析儀,德國)測定樣品中的TC、TN、TS的含量;水浸提:稱取冷凍濕樣 10.0g,按 1:10 (w/v)的比例加入去離子水進行浸提,振蕩 30min,靜置10min 后過濾,取濾液測定pH、EC、GI(發(fā)芽率指數(shù)),其中,pH值使用S-3C型pH計,EC用DDS-11A型電導率儀分別測定,GI的測定方法參見文獻[9].

實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析均采用 SPSS和 SAS 8.0完成.

2 結果與分析

2.1 溫度、O2、水分

堆體溫度是反映堆肥進程的直觀表現(xiàn),決定了有機物的降解速率.《糞便無害化衛(wèi)生標準》[34]指出:堆體溫度在50～55℃以上保持5～7d是保證堆肥的安全衛(wèi)生學指標合格的重要條件.在高溫菌適宜的 45～65℃溫度下,諸如蛔蟲卵、大腸桿菌、沙門氏菌屬等各種有害病原菌均可被殺死[9].各處理的溫度變化趨勢如圖1a所示,5個處理的溫度均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,堆肥初期隨著有機質的快速降解,溫度逐漸升高,在第 4～7d達到最高值,后期隨著有機質降解速率的降低,溫度逐漸下降至室溫.圖中有轉折的點為翻堆時間,每次翻堆后溫度較翻堆當天都有一定程度升高,這是由于翻堆改善了堆體的疏松程度和通氣效果,加速了微生物代謝速率,提高了產(chǎn)熱量.各處理在第 2～3d就已達 55℃以上,且都能達到堆肥衛(wèi)生學標準.其中,添加輔料稻殼的處理高溫期(＞55℃)維持最短,僅為4d,但其高于50℃的時間為7d,其余處理的高溫期都維持在10d以上,所有處理溫度都已符合高溫堆肥的衛(wèi)生標準.對照、T1～T4處理高于室溫積溫分別為 13296, 11452.8, 8349.6, 12307.2, 12542.4℃·d,其中添加輔料稻殼的處理積溫較低,這主要是因為稻殼含木質素和硅元素較多,從而難以降解,表明稻殼的添加可以增加堆體蓬松度,但并不會參與降解.統(tǒng)計分析結果表明,各處理溫度變化差異顯著(P＜0.001).

堆肥過程中O2含量變化情況如圖1b所示,各個處理變化趨勢基本一致,都是呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢,最后上升到接近環(huán)境氧氣濃度,O2含量的變化情況與溫度的變化情況呈顯著負相關(R=-0.811～-0.921,P=0.00),在堆肥的 2～9d,各處理處于高溫期時,O2含量呈明顯下降的趨勢,原因是在該段時間微生物代謝旺盛,消耗大量的O2,并產(chǎn)生熱量從而使堆體溫度升高[35].添加輔料的各個處理在第12d后O2含量都不同程度地高于對照,直至堆肥結束時,各處理 O2含量才基本保持一致,說明相比對照處理,輔料添加后使堆體有機物在前期就已得到了快速降解,在一定程度上可以縮短廚余垃圾的堆肥周期,這與張紅玉

[13]的試驗結果趨勢一致.

水分是好氧堆肥過程中可溶性營養(yǎng)物質的載體和微生物代謝反應的介質.堆肥過程中各處理含水率變化如圖1c所示,各處理水分含量隨堆肥時間的增加均呈下降趨勢,由于輔料含水率較低,因此輔料添加后的各處理含水率均低于 CK.各處理含水率在第3～9d下降程度都較大,此結果與邱珊等[36]的研究一致,這和其堆體溫度處于高溫期有關(圖1a).CK處理在堆肥前9d水分含量下降較快,后期下降速度緩慢,而其余輔料添加的處理水分含量在整個快速堆肥周期內(nèi)都有明顯的下降,這可能是因為在快速堆肥后期堆體溫度開始下降后,純廚余垃圾物料無法形成合適的孔隙度,從而影響了強制通風對水分的去除效果.T1～T4處理初期含水率分別比對照直接降低了10.66%、11.50%、12.96%和11.25%,其中添加輔料鋸末的處理含水率下降最多,這是因為鋸末相比較其他輔料初始含水率更低,堆肥結束時各處理的含水率分別為58.12%、27.07%、24.67%、27.80%和30.27%,且堆肥過程中CK處理有少量滲濾液產(chǎn)生.

圖1 堆肥過程中溫度、氧氣和水分含量的變化Fig.1 Changes of temperature, oxygen and water content during composting

2.2 主要腐熟度指標

2.2.1 pH值和EC pH值是影響微生物生長的重要條件之一,也是反映物料腐熟度的指標,腐熟后的物料pH值呈弱堿性.由圖2a可以看出,各處理初始物料的pH值在4.0～5.0之間,這是因為廚余垃圾前期儲存時有一定的酸化現(xiàn)象.隨后隨著溫度的上升,有機酸揮發(fā)以及有機氮礦化[37],使pH值逐漸上升,最終維持在一個呈弱堿性的水平.整個試驗過程中,添加輔料鋸末的處理pH值最高,添加菌糠的處理pH值最低,這是因為鋸末本身的pH值呈弱堿性(pH=7.2),而菌糠pH值呈酸性(pH=4.5).pH值變化趨勢與楊帆等[3]的研究結果相似.統(tǒng)計分析結果表明,各添加輔料處理差異顯著(P=0.0025).

圖2 堆肥過程中pH值和EC的變化Fig.2 Changes of pH and EC during composting

EC是衡量堆肥含鹽量的重要指標,也是檢測堆肥生物毒性的指標之一,可在一定程度上反映堆肥產(chǎn)品的植物毒性及其對植物生長的抑制作用[38-39].樣品的EC越大,越容易造成土壤鹽化,對植物的抑制作用也越大.如圖 2b,5個處理EC值的變化趨勢基本一致,在試驗的 0～3d,EC值逐漸上升,這是因為物料降解過程中釋放礦物鹽分和銨根離子.此后,由于CO2和NH3的揮發(fā)、胡敏酸物質和陽離子交換量的升高[40],EC值又逐漸下降.在 15d試驗結束時,輔料添加的各處理 EC值大小均小于 CK,說明輔料的添加有效緩解了廚余垃圾堆肥鹽分高的問題,這可能是因為輔料吸附固定了廚余垃圾中溶液,再通過堆肥過程降解并轉化為溶液中的有機成分.統(tǒng)計分析結果表明,各處理EC值變化差異顯著(P＜0.001).

2.2.2 發(fā)芽率指數(shù)(GI) GI是判斷產(chǎn)品是否腐熟的最重要(敏感)指標,發(fā)芽率指數(shù)大于 50%的堆肥產(chǎn)品被認為無毒害,發(fā)芽率指數(shù)大于 80%的堆肥產(chǎn)品被認為達到完全腐熟[41].由圖3可見各處理的GI均呈上升趨勢,表明試驗處理可以明顯降低樣品的毒害性.4個輔料添加處理的GI均明顯高于 CK處理,說明添加輔料可以明顯提高堆肥的腐熟度,這是因為輔料的添加調(diào)節(jié)了堆體的含水率、孔隙度和 C/N,給微生物活動提供了更適宜的環(huán)境,提高了有毒物質的降解程度.在試驗結束時,添加秸稈、稻殼和菌糠處理的 GI達到80%以上,表明樣品已完全腐熟;添加鋸末的處理GI＞60%,也已達到腐熟標準.CK處理的GI最低,僅為 51%,未達到腐熟標準;添加菌糠處理的 GI最高,達到了 119%,相比對照有大幅度提高,這與楊帆等[3]研究發(fā)現(xiàn)添加菌糠可以提高堆肥腐熟度的結果相似,主要原因是菌糠的加入調(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,從而提高了有毒物質的降解程度.統(tǒng)計分析表明,各添加輔料處理 GI值有顯著差異(P＜0.001).

圖3 堆肥過程中發(fā)芽率指數(shù)的變化Fig.3 Changes of germination index during composting

表2 不同處理物料的總碳、總氮、總硫和C/N變化Table 2 Changes of TC, TN, TS and C/N

2.2.3 總碳、總氮、總硫和 C/N 堆肥過程中物料的有機氮和有機碳均發(fā)生分解及礦化,但氮素降解率低于碳素降解率,造成堆肥總氮百分含量相對增加[3].由表2可以看出,除對照處理結束時的TN和TS百分含量相比初始有所降低以外,其余各處理的 TN和 TS百分含量均有所升高,說明經(jīng)過15d的快速堆肥處理,相比對照處理,輔料的添加降低了N和S元素的損失,提高了堆肥產(chǎn)品的營養(yǎng)元素含量.各輔料添加處理之間相比較可以發(fā)現(xiàn):堆肥結束后,添加輔料鋸末可以獲得更高的 TN含量,添加輔料菌糠可以獲得更高的TS含量,這主要是由輔料的基本性質決定的(表1);添加輔料稻殼與其他輔料相比,最后產(chǎn)品的TC含量最高,TN和TS含量最低,且TN和TS含量比 CK處理更低,這可能是因為稻殼在堆肥過程中只增加物料孔隙度而不參與降解,與其他輔料所起到的作用不同.一般地,除雞糞、活性污泥等物料外,物料C/N從最初的35～40或更高降至堆肥結束時的16～20被認為物料已完全腐熟[9,42],本次試驗中堆肥結束時各處理 C/N均有不同程度的下降,其中添加輔料玉米秸稈的處理和添加輔料菌糠的處理在堆肥結束時 C/N符合完全腐熟的要求,說明這2種輔料的添加對快速堆肥的腐熟度產(chǎn)生了積極的影響,這與前人的研究結論一致[2-3,13].堆肥結束時T1～T4處理C/N分別下降了21.46%、18.29%、21.77%、23.01%,都高于對照處理15.19%的下降率,其中添加輔料稻殼的處理下降率最低,這也說明C/N下降率高的處理腐熟效果較好.

2.3 氮硫損失和主要惡臭氣體排放

2.3.1 氨氣排放 在 O2充足時,廚余垃圾中的有機成分在好氧細菌的作用下產(chǎn)生刺激性氣體NH3.各處理NH3的排放情況如圖4a所示.在試驗的前 3d,各處理的 NH3排放量都較低,其后伴隨著有機物的快速分解,物料溫度和氨氮含量都逐漸升高,造成NH3排放量也逐漸增加.各處理NH3的排放均集中在試驗的第 5～11d,CK處理達到NH3排放最高值的時間明顯晚于其他幾個處理,說明輔料的添加提高了堆肥初期的NH3排放量,這與張紅玉[2]的研究結果一致.由圖1a可知,本段時期也正是堆體的高溫期,因此應重點研究這一階段的NH3減排措施.其后隨著有機物的不斷消耗,NH3的排放量逐漸降低.從圖4b可以看出,添加輔料菌糠和鋸末的 2個處理與其他處理相比初期NH3排放較少,這可能是因為菌糠pH值較低,在初期抑制了NH3的揮發(fā),而添加輔料鋸末的處理初期由于鋸末包裹在物料周圍可能會吸附一些NH3.所有處理在第10d的累積排放量都占到了總NH3排放量的80%左右,這與Pagans等[27]的研究結果一致.與對照相比,除添加鋸末的處理外各處理均不同程度降低了NH3的排放,添加輔料秸稈、稻殼和菌糠的處理 NH3累積排放量分別比對照降低了30.5%、52.6%和53.6%,這一結果與楊帆[32]在同等條件下的研究結果相似,降低比例不同的主要原因可能是由于廚余垃圾組成復雜導致;添加鋸末的處理NH3排放高于對照處理的主要原因可能是添加輔料鋸末后堆體pH值較高(圖 2a),且堆肥后期溫度較高(圖 1a),從而增加了NH3的揮發(fā).添加不同輔料的處理之間相比,添加稻殼和菌糠的處理對 NH3減排效果明顯優(yōu)于其他處理,這可能是因為添加稻殼作為輔料的處理高溫期較短(圖 1a);而添加菌糠后降低了堆體pH值(圖2a),不利于堆體NH3的產(chǎn)生,這與楊帆[3]的研究結果一致.因此,與目前使用較多的輔料秸稈相比,輔料菌糠和稻殼對于氨氣的控制效果更好,但是添加鋸末并不能起到控制氨氣的效果.統(tǒng)計分析表明,除添加輔料鋸末的處理與 CK相比差異不顯著外(P=0.096),其余各輔料添加處理的 NH3排放與 CK處理相比差異顯著(P＜0.001).

圖4 堆肥過程中NH3的排放規(guī)律Fig.4 Changes of ammonia emissions during composting

2.3.2 硫化氫排放 由圖5a可以看出5個處理H2S的排放規(guī)律基本一致.在試驗早期階段各處理排放量均迅速增加,并在第2～5d達到最大排放濃度,這主要是因為此段時間內(nèi)堆體 O2含量低(圖1b),堆體出現(xiàn)較多厭氧區(qū).同時,本研究H2S達到峰值的時間比前人研究所需的時間(5～10d)短

[4,13],這可能是因為本研究通風速率較高所致.但相對文獻[4,13]中30d的堆肥周期而言,其與本研究的共同點在于 H2S排放峰值都出現(xiàn)在堆肥前期,這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,這與國外研究學者的結論一致[43].CK處理的最大排放濃度明顯高于其他處理,分別約為T1～T4處理的9倍、4倍、10倍和6倍,可見輔料的添加明顯降低了H2S的排放峰值,這與張紅玉[13]在 2015年的研究結果一致.試驗后期,H2S的排放濃度均較低,且每日濃度波動幅度不大,這可能是因為堆肥后期物料含水率降低,堆體通透性增加,改善了物料內(nèi)部缺氧狀況,抑制了H2S的產(chǎn)生.圖5b可以明顯看出,廚余垃圾添加4種輔料后對H2S的控制效果,與對照相比,4個添加輔料的處理H2S累積排放量分別降低了 80.33%、72.45%、84.08%和 72.29%.說明廚余垃圾堆肥過程中輔料的添加顯著降低了H2S的排放,統(tǒng)計分析表明,各處理的H2S排放差異顯著(P＜0.001).其中以添加輔料鋸末的處理控制效果最好,其原因可能是鋸末較輕且粒徑非常小,呈現(xiàn)粉末狀態(tài),可以像面粉一樣緊緊包裹在物料表面,翻堆過程中可以發(fā)現(xiàn)鋸末可以和廚余垃圾很好的粘連在一起,很難分辨廚余垃圾的組成,鋸末和廚余垃圾的這種很好的吸附和接觸作用,可以很好的吸附H2S.

圖5 堆肥過程中H2S的排放規(guī)律Fig.5 Changes of hydrogen sulfide emissions during composting

2.3.3 氮素和硫素損失

從表3中可以看出,試驗中以NH3形式揮發(fā)的氮素占初始總氮的 7.2%～12.1%,這顯著高于Szanto等[44]試驗中得出的 2.5%～3.9%的研究結果,這可能是因為本試驗含水率相對較低.Kader等[45]的研究表明:增加物料的水分含量或提高堆肥物料的密度能夠有效減少堆肥過程中 NH3排放.CK處理以NH3形式揮發(fā)的氮素和總氮損失率都比輔料添加后的處理要高,這也進一步說明了廚余垃圾堆肥時添加輔料有利于氮素的固定.其中添加輔料菌糠的固氮效果最好,總氮損失僅占 8.70%.本試驗純廚余垃圾堆肥硫元素的損失達32.49%,相比較CK處理,T1～T4處理都極大地降低了 TS的損失,其中添加輔料玉米秸稈的處理硫元素損失最少.大約有 15%～50%的硫元素以 H2S的形式損失,這與之前研究者得出的有9%～43%揮發(fā)性硫化物以 H2S形式損失相符合[30].同時,各輔料添加處理以H2S形式損失的硫元素也遠少于對照處理.

表3 堆肥氮素和硫素損失Table 3 Losses of nitrogen and sulfur during compost

3 結論

3.1 在廚余垃圾中添加輔料進行聯(lián)合堆肥時,15d即可達到快速腐熟,無需進行后腐熟期堆肥,可大大縮短堆肥周期.

3.2 從各處理腐熟度指標來看,廚余垃圾添加輔料菌糠腐熟度效果最好,GI值相比對照提高了131%,添加玉米秸稈和稻殼也可以達到腐熟(GI＞80%),添加鋸末的腐熟度略低(GI=65%).稻殼在整個堆肥過程中基本沒有發(fā)生任何降解和結構上的變化,可以在堆肥完成后通過篩子將稻殼分離出來,達到重復使用的效果.

3.3 在減排臭氣NH3和H2S方面,添加不同的輔料均有顯著的減排效果.添加輔料鋸末可大量吸附H2S,相比對照可減排84.08%的H2S.而添加輔料菌糠易于固定氨氣,對 NH3的減排效果最好,相比對照可降低NH3排放53.6%.

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Use of additive to control odors and promote maturity of municipal kitchen waste during aerobic composting.

LI Yun1, YUAN Jing1, LI Guo-xue1*, ZHANG Di-fang1, WANG Guo-ying1, ZHANG Bang-xi1,2, GONG Xiao-yan1(1.College of Resource and Environmental Science, China Agricultural University, Beijing 100193, China；2.Guizhou Institute of Soil and Fertilizer, Guiyang 550006, China). China Environmental Science, 2017,37(3)：1031～1039

The aim of this study was improving the kitchen waste composting maturity and reducing the emission of odors (NH3and H2S) during the process. Cornstalk, rice husks, sawdust and mushroom substrate were mixed respectively with the kitchen waste to give a mixture containing 15%(wet weight). The pure kitchen waste was composted as CK. All treatments had reached the requirements of maturity except CK. Kitchen waste mixed with the mushroom substrate treatment gave the highest maturity, it could increase the final germination index a lot compared to CK. Among these treatments, kitchen waste mixed with mushroom residue had the best reduction effect on NH3emission, which made a reduction of 53.6% compared with CK. And kitchen waste mixed with the sawdust had the best reduction effect on H2S emission, which made a reduction of 84.08%. Kitchen waste mixed with the mushroom substrate had the lowest total nitrogen loss, the total nitrogen loss accounted for 8.70% of initial total nitrogen. And the total sulfur loss of kitchen waste mixed with the cornstalks treatment was the least among all treatments, accounted for 2.05% of initial total sulfur.

aerobic composting；kitchen waste；additive agent；maturity；odor emissions

X705

A

1000-6923(2017)03-1031-09

李 赟(1993-),男,山東嘉祥人,中國農(nóng)業(yè)大學博士研究生,研究方向為固體廢棄物處理與資源化.

2016-07-20

“固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點實驗室”開放基金資助(SWR-2014-005);國家重點研發(fā)計劃(2016YFD0800601)

* 責任作者, 教授, ligx@cau.edu.cn