綠化垃圾環(huán)保資源化利用處理技術(shù)研究*

杜 娟

（瀚藍(lán)城市環(huán)境服務(wù)有限公司，廣東深圳 518000）

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化進程的不斷加快，城市的綠化面積也在逐漸增大，很多城市都朝著“公園化”以及“森林化”的方向進行建設(shè)。然而城市的綠化面積越大，所產(chǎn)生的綠化垃圾量就越多，綠化垃圾一般來自于城市綠化過程中種植的各種植物，主要包括自然凋落以及綠化管理過程中所產(chǎn)生的落葉、草屑、樹枝（根）以及其他的植物廢棄物等[1-4]。目前，我國大部分的綠化垃圾仍采用集中堆放處理的方式，隨著堆放時間的延長，極易滋生細(xì)菌、病毒以及蚊蠅等生物；并且綠化垃圾堆放過程中還會產(chǎn)生垃圾滲濾液，容易對周圍土壤、水源以及生態(tài)環(huán)境造成污染[5-8]。因此，研究適合綠化垃圾的環(huán)保資源化利用處理技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

目前，我國針對此類綠化垃圾的資源化利用技術(shù)主要有堆肥法制備有機肥料、二次加工制備生物質(zhì)碳、土壤改良劑以及木塑產(chǎn)品等，其中通過堆肥法制備生物有機肥料不僅能夠有效的處理綠化垃圾，還具有較高的經(jīng)濟效益，已經(jīng)引起較多的關(guān)注[9-12]。由于綠化垃圾中通常含有較多的有機碳以及氮磷鉀等營養(yǎng)成分，具備轉(zhuǎn)化成有機肥料的潛力，將綠化垃圾粉碎后加入微生物菌劑，利用微生物的代謝反應(yīng)對其進行有氧發(fā)酵，制備出含有大量腐殖質(zhì)以及氮磷鉀的有機肥料，從而達到綠化垃圾環(huán)保資源化利用的目的[13-15]。因此，本文以某城市綠化垃圾為研究對象，通過堆肥實驗制備出有機肥料，考察了堆肥時間對肥料溫度、含水率、有機質(zhì)含量、碳氮比和氮磷鉀含量的影響，并將制備的有機肥料應(yīng)用于草本植物（大葉油草）的種植中，考察了有機肥加量對草本植物株高和葉綠素含量的影響，以期為城市園林綠化垃圾的高效處理提供一定的參考。

1 實驗部分

1.1 主要材料及儀器

綠化垃圾（某城市綠化垃圾堆放點）；微生物發(fā)酵菌劑（江蘇久佳生物科技有限公司）；NH4HCO3、濃H2SO4、H2O2、Ag2SO4、FeSO4、K2Cr2O7、1,10-菲羅啉，均為分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；大葉油草（惠州綠豐園林綠化工程有限公司）。

YDF1650 型移動式粉碎機（鄭州瑞恒機械制造有限公司）；DHG-9075AE 型電加熱恒溫鼓風(fēng)循環(huán)烘箱（上海靳瀾儀器制造有限公司）；JAYNES 型電子分析天平（深圳市恒志?？萍加邢薰荆?；BF1212型實驗室用小型馬弗爐（棲渺科技上海有限公司）；實驗室用煤油溫度計（宿遷京酷電子商務(wù)有限公司）；SATA 型5 米鋼卷尺（湖南懋軍寶工電子有限公司）；LD-YA 型手持式植物葉綠素測定儀（山東海卓爾光電科技有限公司）。

1.2 綠化垃圾堆肥實驗

將綠化垃圾經(jīng)過二次粉碎后過篩，收集粒徑為10～20mm 之間的組分，將其和一定量的微生物發(fā)酵菌劑以及NH4HCO3進行混合，調(diào)節(jié)初始碳氮比為25∶1，攪拌混合均勻。將堆料高度調(diào)節(jié)為30cm，開始堆肥實驗。測定不同堆肥時間下肥料的溫度、含水率、有機質(zhì)含量、碳氮比以及氮磷鉀含量變化情況。

其中, 肥料溫度的測定是將溫度計插入堆肥中直接讀取即可；含水率的測定參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8576-2010《復(fù)混肥料中游離水含量的測定真空烘箱法》進行；有機質(zhì)含量的測定參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18877-2020《有機無機復(fù)混肥料》進行；碳氮比的測定參照林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1237-1999《森林土壤有機質(zhì)的測定及碳氮比的計算》進行；氮磷鉀含量的測定參照農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012《有機肥料》進行。

1.3 有機肥對草本植物生長的影響實驗

根據(jù)1.2 中綠化垃圾堆肥實驗的結(jié)果，通過盆栽實驗，研究了有機肥對草本植物（大葉油草）生長的影響。共設(shè)計5 組實驗，分別為：空白組（土壤中不添加有機肥）、每m2土壤中添加2、5、8 和10kg 有機肥。將草本植物種植2 個月后，測定其株高和植株中的葉綠素含量，以此評價有機肥對草本植物生長的影響。其中植株株高的測定使用卷尺，植株中葉綠素含量的測定采用LD-YA 型手持式植物葉綠素測定儀。

2 結(jié)果與討論

2.1 綠化垃圾堆肥

按照1.2 中的實驗方法開展綠化垃圾堆肥實驗，并考察了堆肥實驗過程中堆肥腐熟度和肥力指標(biāo)隨時間的變化情況，主要包括堆肥溫度、含水率、有機質(zhì)含量、碳氮比和氮磷鉀含量。

2.1.1 堆肥溫度 圖1 為不同堆肥時間對肥料溫度的影響。

圖1 不同堆肥時間對肥料溫度的影響Fig.1 Effect of different composting times on fertilizer temperature

由圖1 可見，隨著堆肥時間的不斷延長，肥料溫度基本呈現(xiàn)出“先升高后降低”的趨勢。當(dāng)堆肥時間達到20d 時，肥料溫度即可達到64.3℃，進入高溫階段，直至堆肥時間延長至40d 時，肥料的溫度基本能維持在60℃以上，高溫階段的持續(xù)時間達到了20d。當(dāng)堆肥時間大于40d 時，即進入降溫階段，肥料的腐熟度進一步增大。因此，當(dāng)堆肥時間達到60d 時，即可以完成堆肥過程，肥料達到腐熟狀態(tài)。

2.1.2 堆肥含水率和有機質(zhì)含量 圖2 為不同堆肥時間對肥料含水率和有機質(zhì)含量的影響。由圖2 可見，隨著堆肥時間的不斷延長，肥料中的含水率呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，而有機質(zhì)含量則基本呈現(xiàn)出“先降低后升高”的趨勢。這是由于隨著堆肥時間的延長，肥料中的微生物活躍程度逐漸增強，消耗掉其中的部分有機質(zhì)，致使有機質(zhì)含量有所降低，而當(dāng)堆肥時間繼續(xù)延長時，肥料中剩余的有機質(zhì)含量降低導(dǎo)致微生物的活躍程度減弱，堆肥的體積則繼續(xù)變小，從而使有機質(zhì)含量有所升高。當(dāng)堆肥時間為30d 時，肥料中的含水率即可以降低至40%以下，有機質(zhì)含量為33.9%；而當(dāng)堆肥結(jié)束時（60d），肥料中的含水率降低至22.4%，而有機質(zhì)含量則可以達到48.9%。因此，當(dāng)堆肥時間達到60d 時，肥料的含水率和有機質(zhì)含量均能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012《有機肥料》中規(guī)定的有機肥料含水率≤30%，有機質(zhì)含量≥45%的指標(biāo)要求。

圖2 不同堆肥時間對肥料含水率和有機質(zhì)含量的影響Fig.2 Effect of different composting times on the moisture content and organic matter content of fertilizers

2.1.3 堆肥碳氮比 圖3 為不同堆肥時間對肥料碳氮比的影響實驗結(jié)果。由圖3 可見，隨著堆肥時間的不斷延長，肥料的碳氮比呈現(xiàn)出緩慢降低的趨勢。當(dāng)堆肥時間延長至40d 時，肥料進入腐熟保肥階段，碳氮比下降的幅度逐漸放緩。當(dāng)堆肥結(jié)束時（60d），肥料中的碳氮比為16.2，T值（最終碳氮比與初始碳氮比的比值）為0.648，達到了0.53～0.72 之間的腐熟標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 不同堆肥時間對肥料碳氮比的影響Fig.3 Effect of different composting times on the carbon to nitrogen ratio of fertilizers

2.1.4 堆肥中氮、磷和鉀的含量 圖4 為不同堆肥時間對肥料中氮、磷和鉀含量的影響。

圖4 不同堆肥時間對肥料中氮、磷和鉀含量的影響Fig.4 Effect of different composting times on the content of nitrogen, phosphorus, and potassium in fertilizers

由圖4 可見，隨著堆肥時間的不斷延長，肥料中的氮、磷和鉀的含量均呈現(xiàn)出緩慢增大的趨勢。當(dāng)堆肥結(jié)束時（60d），肥料中的氮、磷和鉀的含量可分別增大至3.51%、2.23%和4.78%，與初始的2.36%、1.02%和3.41%相比，分別提升了48.73%、118.63%和40.18%，提升幅度均比較大。另外，由圖4 結(jié)果還可以看出，當(dāng)堆肥結(jié)束時（60d），肥料中的總養(yǎng)分含量達到了10.52%，能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012《有機肥料》中規(guī)定的有機肥料的總養(yǎng)分≥5%的指標(biāo)要求。

2.2 有機肥對草本植物生長的影響

按照1.3 中的實驗方法，使用發(fā)酵60d 后的堆肥，考察不同有機肥加量對草本植物（大葉油草）生長情況的影響，主要評價指標(biāo)為植物株高和葉綠素含量。

2.2.1 對草本植物株高的影響 圖5 為不同有機肥加量對草本植物株高的影響。

圖5 不同有機肥加量對草本植物株高的影響Fig.5 Effect of different amounts of organic fertilizers on the height of herbaceous plants

由圖5 可見，隨著實驗土壤中有機肥加量的不斷增大，草本植物種植2 個月后的株高呈現(xiàn)出逐漸增高的趨勢。每m2土壤中添加2、5、8 和10kg 的有機肥后草本植物的株高分別可以達到20.8、23.4、26.3 和29.7cm，與空白土壤中的草本植物株高相比，分別增高了12.5%、28.57%、44.51%和63.19%，提升幅度較大。這說明有機肥的加入能夠較好的促進草本植物對土壤中養(yǎng)分的吸收，從而達到促進其生長的效果。

2.2.2 對草本植物葉綠素含量的影響 圖6 為不同有機肥加量對草本植物葉綠素含量的影響。

圖6 不同有機肥加量對草本植物葉綠素含量的影響Fig.6 Effect of different amounts of organic fertilizers on the chlorophyll content of herbaceous plants

由圖6 可見，隨著實驗土壤中有機肥加量的不斷增大，草本植物種植2 個月后的葉綠素含量同樣均呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，這與2.2.1 中的實驗結(jié)果基本一致。每m2土壤中添加2、5、8 和10kg 的有機肥后草本植物的葉綠素含量分別可以達到25.9%、28.6%、31.5%和33.8%，與空白土壤中的草本植物葉綠素含量相比，分別增大了8.82%、20.17%、32.35%和42.02%，提升幅度也比較大。這是由于有機肥中含有的有機質(zhì)及養(yǎng)分較多，當(dāng)土壤中加入有機肥時，不僅能夠有效促進草本植物的生長速度，還能促進其光合作用的進行，從而提升草本植物中葉綠素的含量。

3 結(jié)論

（1）當(dāng)綠化垃圾的堆肥時間達到60d 時，能夠使肥料達到腐熟狀態(tài)，肥料的含水率、有機質(zhì)含量和總養(yǎng)分均能滿足標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012《有機肥料》中的相關(guān)技術(shù)要求。

（2）隨著土壤中有機肥加量的不斷增大，草本植物（大葉油草）的株高逐漸增高，葉綠素含量逐漸增大，有機肥的加入對草本植物的生長具有良好的促進作用。

（3）將綠化垃圾粉碎后進行堆肥不僅能夠有效減緩綠化垃圾堆放對環(huán)境的污染問題，還能生產(chǎn)出營養(yǎng)成分較高的有機肥料，達到將綠化垃圾環(huán)保資源化利用的目的。