沼渣生物炭對餐廚垃圾沼渣堆肥過程中臭氣排放和腐殖化的影響機(jī)制

王 寧，黃丹丹，2，白新月，林曄琪，苗前名，邵明帥，徐期勇

（1. 北京大學(xué) 深圳研究生院 環(huán)境與能源學(xué)院 深圳再生復(fù)合環(huán)保材料工程實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳518055；2.中山大學(xué)深圳校區(qū)生態(tài)學(xué)院，廣東 深圳 518107）

1 研究亮點(diǎn)

*添加沼渣生物炭可以改善腐殖化程度；

*沼渣生物炭對氨氣和揮發(fā)性含硫氣體的減排率分別為5%～21%和15%～20%；

*二甲二硫是主要的揮發(fā)性含硫氣體；

*推薦25%的沼渣生物炭添加量以減少臭氣排放。

2 背景

餐廚垃圾沼渣管理已成為大規(guī)模餐廚垃圾厭氧消化處置的瓶頸。堆肥可以回收餐廚垃圾沼渣中的營養(yǎng)元素和穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)，但是會產(chǎn)生大量的氨氣和揮發(fā)性含硫氣體。炭材料由于具有豐富的孔徑結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)，可以減少氨氣排放和縮短堆肥時(shí)間。但來源于木質(zhì)材料的生物炭含有較低的金屬濃度，限制了其去除揮發(fā)性含硫氣體的能力。沼渣生物炭不僅含有較為豐富的孔徑結(jié)構(gòu)，也含有Ca 和Fe 等金屬，有利于去除揮發(fā)性含硫氣體。利用沼渣生物炭可有效地減少沼渣堆肥過程中臭氣排放并縮短腐熟時(shí)間。

3 研究方法

餐廚垃圾沼渣取自深圳市某餐廚垃圾厭氧消化廠。使用4 個(gè)100 L 的密閉反應(yīng)器開展實(shí)驗(yàn)，每個(gè)反應(yīng)器含有32 kg 餐廚垃圾沼渣和7 kg 木屑，向其中添加不同比例沼渣生物炭：R1（0）、R2（6.25%）、R3（12.50%）和R4（25.00%）。整個(gè)堆肥實(shí)驗(yàn)維持50 d，定期檢測出氣口的氧氣、二氧化碳、氨氣、揮發(fā)性含硫氣體組成和濃度。分析堆肥樣品的pH、電導(dǎo)率、發(fā)芽率、氮的形態(tài)。使用三維熒光分析儀測量堆肥樣品的可溶性有機(jī)物特性。

4 主要研究結(jié)果

添加沼渣生物炭可以提高餐廚垃圾沼渣堆肥的溫度，加速芳香類蛋白質(zhì)的降解，快速形成腐植酸類物質(zhì)，提高發(fā)芽率，進(jìn)而縮短堆肥時(shí)間30%以上。堆肥過程中識別出主要的揮發(fā)性含硫氣體是二甲二硫。沼渣生物炭的添加可減少5%～21%氨氣和15%～20%揮發(fā)性含硫氣體的排放。機(jī)理分析表明沼渣生物炭由于具有較高的孔徑結(jié)構(gòu)和金屬含量，可對氨氣和含硫物質(zhì)進(jìn)行吸附。沼渣生物炭也促進(jìn)了銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而減少氨氣排放。

5 結(jié)論與展望

本研究發(fā)現(xiàn)添加沼渣生物炭有利于提高堆肥體的發(fā)芽率，提高堆肥效率，減少氨氣和揮發(fā)性含硫氣體排放。后續(xù)研究可進(jìn)一步探討在餐廚垃圾沼渣堆肥過程中，添加沼渣生物炭對其微生物群落結(jié)構(gòu)及演替的影響機(jī)制。