堆肥应用

堆肥应用（共12篇）

堆肥应用 篇1

随着城市人口的增长、污水处理行业的不断发展以及污水处理技术的不断提高,导致污泥产量逐年增加。据统计,2005年世界主要发达国家的干污泥产量达到惊人的数量,如欧美国家年产量达到1814万t [1]。目前,我国城市污水处理厂每年排放干污泥大约130万t [2]。

污泥是污水处理后的附属品,是一种有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。由于污泥的成分复杂,通常含有重金属、有机污染物以及少量的病原微生物和寄生虫卵等毒害物质[3,4],大量未经处理的污泥任意堆放和排放会对环境造成新的污染。为寻求经济与环保的方式解决当前城市污泥的排放出路,促进污泥无害化及资源化利用,土地利用是最有效的方式。此方法充分实现了污泥的使用价值,并杜绝其危害性及二次污染;同时可以解决农业急需的有机肥料原料的来源问题。经过堆肥化处理的污泥质地疏松,容重减小,可被植物利用的营养成分增加,病原菌和寄生虫卵几乎全被杀死[3],是一种良好的土壤结构改良剂,不仅可以改善土壤物理性质[4],还可提高土壤保水能力及土壤团粒结构稳定性[5]。本文综述了污泥堆肥在农业上的应用,并指出今后污泥堆肥在农业中的发展趋势。

1 污泥堆肥在农田上的应用

1.1 污泥堆肥在粮食作物上的应用

研究表明,城市污泥复混肥还可促进玉米籽粒增产,与对照差异达极显著水平[7]。将城市污泥复混肥和化肥分别对小麦施肥,发现前者显著促进小麦增产[6];城市污泥作为肥料不仅对当季作物具有增产作用,同时还具有显著的后效。丁文等[8]应用污泥有机肥进行大田试验表明,在常规施肥的基础上增施污泥有机肥可显著提高水稻产量、糙米营养品质。王连敏等[9]也发现,适量施用污泥,水稻返青加快、分孽增多,体内叶绿素含量增高,但与施用化肥相比,施用污泥的处理分葵发生偏晚。戈乃纷等[10]研究表明施用城市污泥后的第二季小麦增产28.9%~30.8%,后效极为显著,说明城市污泥复混肥中污泥带入的养分具有良好的增产效果。可见,城市污泥可作为一种长效肥料。污泥作为肥料能提高水稻、大豆对N、P、K的吸收量,并且有明显的增产效果[11]。施用城市污泥堆肥还可增加粮食作物的蛋白质含量[12]。但在施用污泥堆肥过程中要严格控制施用量,肖玲等[13]进行的盆栽试验结果显示,当污泥施用量在2%以下时,小麦茎叶中铜、锌的含量均在正常范围之内,铅、隔与对照相近。综上所述,施用污泥堆肥不仅可使作物增产,还可提高果实的营养成分,在合适的施用量下,重金属含量不会超标。

1.2 污泥堆肥在蔬菜上的应用

污泥堆肥不仅在粮食作物上得到广泛应用,近年来,有关蔬菜方面的应用研究也逐渐增多。金燕等[14]研究表明,施用城市污泥复合肥对生菜、菜花和窝笋有明显的增产作用,其增产效果相当于或略高于等养分的化肥和等氮量的市售复合肥,比对照增产19.8%~30.6%。廖宗文等[15]研究表明施用城市污泥的处理生菜增产达61%,而且菜茎较对照短,叶片数增多。但也有研究表明,只有通过增加污泥堆肥施用量或者配合施用化肥,才能获得较高的产量[16]。还有研究表明,在施化肥的基础上,施用污泥有机肥可显著提高蔬菜的产量、等级和品质[17]。可见,污泥堆肥还可应用于蔬菜种植,但由于污泥中含有重金属,所以还需进步跟踪试验,检测蔬菜中重金属含量是否超标。

2 污泥堆肥在林业上的应用

随着城市建设的不断加速,城市污水处理厂污泥在林地、园林绿化等方面的应用越来越多。李艳霞等[18]对城市污泥堆肥作为林木容器育苗基质进行了研究。在基质中添加1/2~2/3的城市污泥堆肥,可以使国槐和刺槐的株高及地径增加34.1%~51.3%和8.3%~20.8%,叶片的叶绿素含量提高9.9%~26.7%,同时绿色期延长。Labrecque等[19]对柳树(Salix)进行施用污泥试验结果表明,总生物量与污泥量呈显著相关性,而且植物吸收Cd和Zn比Ni、Hg和Pb要强,证明柳树可以作为污水污泥的过滤器和净化器,并有高的生物量。张天红等[20]研究发现,施用污泥1年后,杨树、泡桐和小油松的树高和地径比对照增长了9.2%~41.2%和5.6%~20.8%,并且试验树木的生长效应均随污泥的施用量增加而相应增加。王新等[21]研究表明,污泥堆肥(有机质44.39%)施于榆树较对照树高增加11%~25%,地径粗增加19%~50%。Lee等[22]利用污泥进行火柜松(Loblolly Pine)试验,统计分析指出,施用污泥量至800kg/hm2对火炬松机械性能没有影响。张增强等[23]对白蜡和国槐所作的研究表明,当污泥堆肥施用量在3~9kg/m2时,白蜡树的高度、地茎增加量和当年生枝条长度,国槐的高度增加量、地茎及根茎比分别比对照处理增加较为明显。污泥和垃圾堆肥(全N 23.6g/kg),明显促进苗木生长,提高叶片叶绿素含量,延长叶片生长期[24]。可见,长期施用污泥堆肥可促进苗木生长,将污泥堆肥应用于园林绿化将会成为污泥土地利用的主要趋势。

3 污泥堆肥在花卉果树上的应用

污泥堆肥可应用于多种花卉植物,研究表明,月季、扶桑、木槿、金枣、美人蕉、旱荷花、龟背竹、五叶地锦等施用污泥堆肥后均有较好的生长响应,其中月季、扶桑、木槿、美人蕉、旱荷花等的开花量增加、花期延长,金枣的挂果量增加,金枣、龟背竹、五叶地锦等的生物量明显增大[25]。同时,在常规施肥的基础上,施用污泥堆肥可显著提高蜜柚产量、改善蜜柚品质,施用污泥堆肥的蜜柚果肉中Hg、As、Pb、Cd、Cr重金属含量均低于GB2762—2005《食品中污染物限量》(水果)标准[26]。研究表明,污泥堆肥在花卉果树上的应用也存在着积极作用。

4 污泥堆肥在草业上的应用

采用城市污泥堆肥作为草皮基质,可以明显促进高羊茅的生长。施用20t/hm2的污泥堆肥,能够提高高羊茅生物量及促进其根系生长,草坪的密度和盖度明显提高,降低草皮生产成本,而且也有利于保护耕地和提高土壤肥力。城市污泥堆肥可作为草皮基质培育黑麦草,研究表明,施用城市污泥堆肥的黑麦草的长势始终最好,比化肥处理生物量大,且有明显的后效。无论是城市污泥用作堆肥基质还是城市污泥复合肥,均明显促进黑麦草的生长,叶绿素和黑麦草对养分的吸收,均高于化肥空白及化肥对照[27]。这说明对园林绿地植物而言,城市污泥与其它肥料具有同等的肥效,甚至优于等量化肥。污泥堆肥可明显促进黑麦草的分蘖能力,较空白及化肥对照提高28%和15%,黑麦草、紫羊茅、匍枝翦股颖每茬鲜重和总干重随污泥堆肥使用量的增加而增大。白三叶和马尼拉草的鲜重随污泥堆肥施用量的增加而增大,这两种草坪草的绿色期以9kg/m2的污泥堆肥处理的为最长[28]。

城市污泥堆肥可以增强栽培基质的保水性能和植物的抗旱能力,采用经过堆肥化处理的污水厂污泥作为植物栽培基质是可行的资源化技术途径。对黑麦草而言,施用14~70t/hm2的污泥堆肥(全N 16.1g/kg),黑麦草的地上地下生物量和叶绿素含量明显提高;与不施化肥和施用化肥的对照相比,污泥堆肥可增加土壤有效态氮、磷含量[29];而施用污泥与化肥的复合肥可促进其根系发达及叶片对N的吸收,并提高草密度、覆盖度以及质量[30]。同样,紫羊茅、马尼拉草和白三叶等施用污泥堆肥后,均获得良好生长响应,土壤理化性质明显改善;长期施用没有镉、汞毒害现象[31]。可见,污泥堆肥可促进多种草皮的生长,作为基质施肥还可改善土壤环境。

5 污泥堆肥在土地修复和重建上的应用

Cai等[32]研究表明污泥经过堆肥处理后可用于土地修复,提高土壤肥力。姚天举[33]利用污泥好氧静态堆肥装置生产的堆肥对月季、杨树、油松等花卉树木及草坪进行了栽种施用的对比试验,结果表明,污泥堆肥不仅对树木生长具有良好的效果,而且还可起到土壤修复的作用。目前,污泥堆肥在土地修复和重建方面的报道还很少。但根据已有研究表明,污泥堆肥可以修复经过严重扰动的土壤。

6 污泥堆肥在农业中的发展趋势

污泥经堆肥化处理后,虽然解决了其易腐烂发臭、含水量高、含有病原菌和寄生虫等有害特性,但其应用还存在着一些问题:土壤重金属积累,尽管污泥好氧发酵过程存在一定的重金属生物钝化作用,但仍然含有大量生物有效态的重金属,长期施用必将造成土壤重金属累积。所以,在污泥堆肥处理技术、用量、工艺方面还有待进一步研究开发。

目前,将污泥在堆肥化的基础上与化肥或者其它固体废弃物按一定比例混合制成有机-无机复混肥或有机肥[34],是应用于农业的主要发展趋势。制成的有机-无机复混肥除含氮、磷、钾三要素外,还含钙、镁、硼、硫、锌等元素和有机质,不但可使供肥过程稳定、协调,取得较好的肥效,而且可不断培肥地力[35]。这既解决了污泥堆肥产品养分含量低,又能实现土地增肥的长效作用,符合农业的可持续发展战略。污泥和其它固体废弃物按一定配比进行堆肥可弥补各自存在的营养缺陷,提高其土地利用水平,促进城市节能减排[36]。

另外,在对堆肥工艺的改进过程中,研发出一种微生物菌种以加快堆肥进程,或是开发一些具有生物农药作用的特殊微生物,将堆肥作为该种微生物的载体,使堆肥具有生物农药作用,进一步提高堆肥的附加值,将逐步成为国内外学者的研究热点。

堆肥应用 篇2

垃圾渗出液微生物循环强化培养菌剂在堆肥中的应用

针对垃圾堆肥过程中外加菌剂存在接种后菌剂活性衰退的问题,提出-种直接利用垃圾堆肥渗出液中微生物制备高效菌剂的方法.分别以堆肥高温阶段和中温阶段产生的渗出液中微生物为来源,利用自制培养基经4次循环强化培养制得高温菌剂和中温菌剂,进行了接种和不接种的好氧堆肥对比试验,测定了堆肥渗出液中微生物数量、堆体温度、纤维素酶活、pH和好氧速率等指标.实验结果表明:(1)接种组渗出液中高温细菌、高温放线菌和高温霉菌数量平均是对照组的2.17倍;中温细菌、中温放线菌和中温霉菌数量平均是对照组的.2.41倍,接种组微生物的数量明显多于对照组;(2)接种组的纤维素酶活性较对照组最大提高26%,且提前4d达到最大值;堆体耗氧速率在高温阶段和中温阶段分别提高37%和42.8%.说明接种后的微生物经过堆体微生态环境的自然选择作用,其代谢活性增强,对有机垃圾的降解能力明显提高,垃圾中纤维素更快地被分解和转化,有利于加快堆肥腐熟.

作 者：彭绪亚 丁文川 吴正松 刘国涛 李明 蔡华帅 袁荣焕 PENG Xuya DING Wenchuan WU Zhengsong Liu Guotao LI Ming CAI Huashuai YUAN Ronghuan 作者单位：重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆,400045刊 名：环境科学学报 ISTIC PKU英文刊名：ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE年，卷(期)：25(7)分类号：X705关键词：生活垃圾 堆肥 渗出液 微生物菌剂 增殖

堆肥应用 篇3

关键词：复合微生物菌剂；牛粪；堆肥；纤维素酶活

中图分类号： Q939.9文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0427-03

收稿日期：2015-05-16

基金项目：辽宁省沈阳市科技攻关项目（编号：F-13-144-3-00）。

作者简介：牛明芬（1967—），女，辽宁本溪人，博士，教授，主要研究方向为污染修复生态学。E-mail：niumingfen@sina.com。

通信作者：梁文涓，硕士研究生，主要研究方向为污染修复生态学。E-mail：liangwenjuan100@163.com。牛粪属于冷性堆肥材料，纤维素含量大，自然堆肥降解速度慢，并且不易起温，达不到我国堆肥无害化标准[1]。大量研究表明，在牛粪堆肥中加入发酵菌剂可以促进牛粪堆肥的腐熟进程，并能提高堆肥的质量。徐大勇等将外源腐熟菌剂用于牛粪堆肥的研究表明，添加了腐熟菌剂的堆肥比自然堆肥进入高温期（>50 ℃）提前了11 d[2]。牛明芬等研究表明，加入发酵菌剂的堆肥，C/N下降速度比单独牛粪堆肥下降的速度快[3]。刘佳等的研究表明，接种菌剂的牛粪堆肥中微生物数量消长速度快于自然堆肥，接种微生物菌剂加快了微生物群落演替的速度[4]。本试验将自制的复合微生物菌剂接种于堆肥中，通过测定堆肥中物理、化学、生物各指标的变化，判断堆肥的处理效果。

1材料与方法

1.1试验材料

试验所用堆肥材料为本溪木兰花牛场的脱水牛粪和稻壳。微生物菌剂为前期试验所制得的微生物菌剂。该菌剂是从腐熟牛粪与土壤中分离出的HN1（枯草芽孢杆菌）、HP2（地衣芽孢杆菌）、TG1（放线菌）、P3（枯草芽孢杆菌）共4个菌株，通过正交试验优化各菌种配合比例为TG1 ∶P3 ∶HP2 ∶HN1=3 ∶1 ∶1 ∶1。堆肥原料牛粪和稻壳成分见表1。

表1堆肥原料主要理化性质

堆肥原料含水率（%）全碳（%）全氮（%）C/N牛粪71.9323.211.2318.9稻壳 9.8543.560.5776.4注：全碳与全氮为风干样含量。

研究表明，堆肥时最初的C/N应为30～35，含水率在50%～60%[1，3，5-6]。经计算得出，当牛粪与稻壳的质量比约为2 ∶1时，可满足上述条件。

1.2堆肥设计

试验设3个处理，以自然堆肥（处理1）为对照，比较添加0.3%（处理2）和0.5%（处理3）生物菌剂在牛粪堆肥中应用效果。其中，处理1：200 kg牛粪+100 kg稻壳粉，为空白对照组；处理2：200 kg牛粪+100 kg稻壳粉+0.3%（质量分数）复合微生物菌剂；处理3：200 kg牛粪+100 kg稻壳粉+0.5%（质量分数）复合微生物菌剂。

堆制时，肥堆长、宽、高分别为100、100、80 cm，顶部尽量平整。雨天在堆体上加盖塑料膜，以免雨水对堆肥的冲刷。

1.3采样及测定

1.3.1样品采集在堆制当日取样，并在堆肥后每2 d定时采样1次，采样方法采用多点采样法[5]。

1.3.2测定项目测定的项目有物理、化学、生物指标3类，包括堆肥温度、含水率、pH值、C/N、纤维素酶活性和细菌数。

用乙醇温度计测定堆温和气温，测定温度分别在9：00和15：00进行。将堆体分上层（10～25 cm），中层（30～45 cm），下层（50～65 cm）测温，每层选测3个点，取平均值作为该层的温度，将3层温度的平均值作为该堆体的温度，当天测得温度进行平均作为当天的温度。从堆肥开始到第一次升温，须每天测温，之后可隔1天测1次，当堆体温度开始下降时，对堆体进行翻堆[6]。

含水率、pH值、C/N测定参照国家农业标准NY 525—2011《有机肥料》[7]。纤维素酶活性的测定参照文献[8]，细菌数的测定参照文献[9]。

2结果与分析

2.1堆肥中温度的变化

堆肥温度是从表观上判定堆肥腐熟程度的重要指标，从图1可见堆肥初期的升温速度依次为处理3>处理2>处理1。3种处理达到的最高温和高温（50～65 ℃）持续时间分别为：处理1最高温58.7 ℃，持续7 d；处理2最高温62.0 ℃，持续10 d；处理3最高温63.1 ℃，持续11 d。可见堆肥中加入复合微生物菌剂可提高温度峰值，且高温持续时间较长，其中，加入0.5%复合微生物菌剂的堆肥升温快，最高温度高，高温持续时间长，效果最好。

堆肥在堆制5 d和8 d进行了翻堆，出现温度下降，而后又升高。翻堆可使堆体积聚的热量散失，防止堆温过高；翻堆也可以使堆肥反应更充分地进行，促使下一个高温的到来。在堆肥进行到10 d时温度开始持续降低，降温速度：处理3>处理2>处理1，说明堆肥已逐渐进入腐熟期。

堆肥在5月份进行，此时的气温已经超过15 ℃，从图1中看出气温的变化，处理10 d后，气温升高，而堆肥温度下降，可见气温对堆体的温度变化影响不大。从图1中还可以看到堆肥的起始温度要比环境温度高，这可能是由于堆肥所用的牛粪是经在牛场脱水后的牛粪，相对鲜牛粪水分含量要低很多，加之在往堆肥场地运送的过程中，牛粪内部很容易积累热量，致使堆肥的起始温度要比环境温度高。

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2.2堆肥中含水量变化

堆肥前10 d，含水量呈下降趋势（图2），处理1的水分减少了8%，处理2减少了13.14%，处理3减少了20.69%，水分减少量依次为处理3>处理2>处理1。由图1、图2可见，堆肥升温越高，水分减少越快。加入0.5%的复合微生物菌剂（处理3），微生物活动剧烈，能够快速升温脱水，提高堆肥的发酵速度。在堆制10 d和11 d有降雨，雨水从塑料膜的缝隙处渗入，堆肥中水分有上升趋势，之后又下降。

2.3堆肥中pH值变化

在堆肥中，适合微生物生长的pH值为中性或弱碱性。图3中，堆肥的pH值在6.8～7.8之间，说明3个处理堆肥过程反应良好。从图3还可以看出，pH值先下降后升高，主要是由于堆肥初期产生有机酸所致，随着堆肥的进行，有机酸被分解，同时又有含氮有机物产生的氨，使堆肥的pH值升高，并在堆肥结束时保持较高的pH值（处理3的pH值接近8），这与王绍文的研究[10]相一致。处理2和处理3堆制4 d pH值降到最低，处理1在堆制6 d时降到最低；堆肥结束时pH值大小排序为：处理3>处理2>处理1。堆肥中pH值与温度具有一定的相关性，处理3的堆温高，pH值在酸化阶段下降快，且下降幅度大；堆肥后期，处理3的pH值升高也快，且高于处理1和处理2，这与处理3生物量多也有一定的关系。

2.4堆肥中C/N的变化

初始C/N对堆肥的腐熟进程有重要的影响。堆肥初始适宜的C/N为30～35，C/N过高（>35）微生物必须经过多次生命循环，氧化掉过量的碳，直至达到一个合适的C/N以供其新陈代谢[11]。本试验中3个处理的最初C/N分别为：37.86、36.94、34.52，都与适宜C/N比较接近（图4）。堆肥过程中，3个处理的C/N整体都呈下降趋势，分别下降了15.66%、23.09%、27.69%。C/N下降的原因是由于随着堆制处理时间的延长，微生物消耗了大量的碳水化合物，总碳量呈明显下降趋势，全氮相对含量增加，使堆体的碳氮比逐渐减小，堆肥逐渐达到腐熟。图4中C/N下降程度依次为处理3>处理2>处理1，由此可知，在堆肥中加入0.5%的复合微生物菌剂的堆肥效果更好。

2.5堆肥中纤维素酶活性变化

酶活性的大小直接影响着堆肥的进程和发酵的强度[12]。畜禽粪便中不仅含有较易分解的单糖、淀粉和半纤维素，还含有难以分解的纤维素。牛粪中纤维素所占比例较大，堆肥中对纤维素酶活性进行跟踪测定，可以了解堆肥中纤维素被降解的情况。

从图5可见，本试验中3个处理的纤维素酶活性的变化均是先升高再降低再升高最后降低的过程。加入复合微生物菌剂处理的堆料，在堆肥的前2 d，堆体温度升高，堆肥的纤维素酶活性也随之升高；在堆肥的2～4 d，温度有波动性的降低，纤维素酶活性有小趋势的下降；堆肥温度在6 d时开始升高，纤维素酶活性在7 d时开始增大；到10 d时，处理2和处理3的纤维素酶活性达到最大值1.304 U/g和1.428 U/g；到堆肥结束时，处理2和处理3纤维素酶活性分别降至 0.423 U/g 和0.336 U/g。处理1（对照组）的堆体温度和纤维素酶活性均滞后于加入菌剂的处理2、处理3，处理1的纤维素酶活在堆制4 d和12 d时出现峰值，分别为1.214 U/g和1.233 U/g，在堆肥结束时，其纤维素酶活性为0.932 U/g。从试验结果可知，加入复合微生物菌剂可以提高堆肥纤维素酶活性的水平及其峰值，加入菌剂的堆体纤维素酶活性峰值比空白处理提前1～2 d出现，且峰值的水平要高。

分泌纤维素酶的微生物是一个群体，包括中温菌、嗜热菌，还有低温菌[13]。堆肥过程中纤维素酶活性的变化可能与这些微生物种类和数量变化有关系。从图5中可以看出，纤维素酶活性的变化滞后于堆肥温度的变化，可能是因为温度的改变引发堆体中微生物群落结构变化，新的微生物群落结构会产生酶活的新值，于是出现了酶活性变化滞后于温度变化的现象。处理1的纤维素酶活峰值比处理2和处理3出现晚，且峰值较低，这可能与处理1中微生物种类和数量较少有关。堆肥结束时，处理2、处理3比处理1的纤维素酶活性低，表明处理2、处理3已腐熟，而处理1未完全腐熟。

2.6堆肥中细菌数变化

堆肥系统中存在着大量的细菌，细菌不论从数量还是种类上都是堆肥中的优势群体。细菌在堆肥中凭借大的比表面积可以快速将可溶性底物吸收到细胞中[14]。在发酵初期，嗜温细菌利用糖类、淀粉、蛋白质等易分解的有机物产生热量，提高堆体温度，以利于其他微生物生长繁殖和有机物的分解。嗜热细菌是高温阶段的主要微生物类群之一，在高温阶段分解有机物[15]。细菌数变化结果见图6。

从图6可以看出，加入菌剂的处理组细菌数增长要快于对照组，且接种0.5%菌剂比接种0.3%菌剂的菌数峰值要高。在堆肥过程中细菌数目出现波动的原因可能是在堆肥初期简单易分解的有机物被细菌利用，促使细菌数量增多。细菌数量在堆制2～4 d开始下降，主要原因是堆体温度升高，嗜温菌死亡或休眠，嗜热菌数目还不多；堆制6 d细菌数目开始增大，嗜热菌开始大量繁殖；在堆肥进行到10 d时，由于堆肥中有机物的消耗和堆体水分减少，细菌数量再次下降；堆肥结束时处理2和处理3的细菌数比处理1低，说明处理1未

完全腐熟。

3结论与讨论

本试验将自制的复合微生物菌剂接种于牛粪堆肥中，通过测定堆肥中物理、化学、生物各指标的参数变化，来判断堆肥的处理效果。加入0.5%菌剂的堆肥升温速度最快且高温持续时间最长。3组的pH值变化趋势大致相同，但处理2和处理3提前1 d降到最低点。水分减少量为处理3>处理2>处理1。结束堆肥时，处理3的C/N最低。堆肥中纤维素酶活性的变化滞后于温度的变化，加入菌剂的堆体纤维素酶活性峰值比空白处理提前1～2 d出现，且峰值的水平要高。加入菌剂的处理组细菌数增长快于空白组，且接种0.5%菌剂比接种0.3%菌剂的菌数峰值要高。通过分析堆肥中各指标变化得出，本研究中加入0.5%菌剂的堆肥效果较好。

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污泥堆肥在花卉栽培中的应用研究 篇4

污泥经脱水后堆肥用于农用效果研究时,由于污泥中含有重金属等有害成分对土壤及农作物产生不利影响。因此,必须结合《农用污泥污染物控制标准》GB42-8424,充分考虑农作物对有害成分的富集作用,提出科学合理的技术路线。

1 试验材料及方式

1.1 试验材料

未经腐熟污泥来自上海龙华污水厂脱水污泥(含水率80%);园田土为农学院田园种植土;砻糠灰和干猪粪由附近农村取来。供试花卉为一串红、瓜叶菊、小苍兰。供试基质采用未经腐熟污泥;经高温腐熟污泥;砻糠灰;园田土;干猪粪。

1.2 试验处理设计

试验方式采用盆栽试验,首先对上述3种花卉进行育苗筛选,而后对综合出苗率较高的品种进行不同营养土的对比和跟踪栽培试验。

2 筛选实施

按照3组不同营养土配制,观察一串红、瓜叶菊、小苍兰的出苗率,采用随机排列,各40盆,重复3次。栽培管理措施与一般花卉生产管理相同。一串红、瓜叶菊、小苍兰的出苗栽培营养土配制见表1所示。

污泥腐熟与花卉出苗率的影响见表2所示。表中的实验比照数据依次为一串红、瓜叶菊和小苍兰。

试验结果表明,用腐熟污泥替代干猪粪配制营养土是可行的,充分腐熟是关键。

3 不同配比营养土对小苍兰试验

3.1 不同配置实验

不同营养土配制不同比例经高温腐熟污泥、砻糠灰、园田土、干猪粪。

3.2 管理

不同配比营养土小苍兰出苗与展叶情况见表4所示。不同配比营养土小苍兰生长情况见表5所示。不同配比营养土小苍兰开花结果见表6所示。不同配比营养土小苍兰球茎生长量见表7所示。

在11月初至11月底,每周观测一次,记载不同配比的营养土对小苍兰出苗与展叶的影响。

1 1 月底至翌年3月中旬,每月观测一次,测定叶片高度、宽度和叶片数,分析不同配比的营养土对小苍兰营养生长的影响。观测结果表明,营养土配比不同,小苍兰球茎的萌发与展叶情况也不一样,由于营养土中污泥量差异较大,其出苗、展叶情况也不相同。

3月中旬至4月上旬的花期中,测定小苍兰的花茎高度、花径宽度和花序上的小花数等,分析不同营养土对小苍兰发育影响。

cm

g

6月中旬球茎收获后,进行考种,并对球茎进行称重比较。

4结论

(1)不同配比营养土对小苍兰的生育和切花的产量与品质均有明显的影响。试验结果表明,营养土C、D符合最佳营养土配比条件,对小苍兰营养与生长均有良好的效果。

(2)对比试验表明,C、D污泥配制的营养土与F干猪粪配制的营养土,其小苍兰生育情况基本相似,表明污泥的肥力与干猪粪相似,完全可替代干猪粪。

(3)园林植物与食用农作物不同,园林树木栽植后,长期生长在绿地上,利用不同种类植物对污泥中元素的选择性吸收,可逐渐降低和消除污泥中污染物的含量。

摘要：借助污泥堆肥的方法,将污水厂脱水后的污泥作为肥料用于园林花卉的栽培,为解决污水厂剩余污泥的出路,避免二次污染,探索出一条有效途径。通过对污泥高温腐熟、干化,将其配制成不同营养土,分别在小苍兰、一串红、瓜叶菊上进行筛选和试验研究。结果表明,不同配比营养土对小苍兰的生育和切花的产量与品质均有明显的影响。

高温堆肥技术（精选） 篇5

高温堆肥是增施有机肥、提高土壤肥力的重要途径之一，是秸秆还田的主要渠道。当前，已进入高温多雨季节，正是高温积肥的有利时机，广大农民朋友应充分利用稻秸、玉米秸、杂草、落叶等有机物质，采取行之有效的方法，进行高温堆肥，以提高土地产出率和改善农产品品质。

1、地面堆肥法：

选择距水源较近、运输方便的地方，肥堆大小视场地和材料多少而定。首先把地面捶实，然后于底部铺上一层干细土，再在上面铺一层未切碎的玉米秆作为通气床（厚约26厘米），然后在床上分层堆积材料，每层厚约20厘米，并逐层浇入人粪尿（下少上多），为保证堆内通气，在堆料前按一定距离垂直插入木棍，使下面与地面接触，堆完后拔去木棍，余下的孔道作为通气孔，堆肥材料包括秸秆，人畜粪尿和细土，其配比为3：2：5，配料时加入2%-5%的钙镁磷肥混合堆沤，可减少磷素固定，使钙镁磷肥肥效明显提高。按肥料比例混合后，调节水分为湿重的50%，一般以手握材料有液滴出为宜，在肥堆四周挖深30厘米、宽30厘米左右的沟，把土培于四周，防止粪液流失。最后，用泥封堆3-5厘米左右，堆好后2-8天，温度显著上升，堆体逐渐下陷，当堆内温度慢慢下降时，进行翻堆，把边缘腐熟不好的材料与内部的材料混合均匀，重新堆起，如发现材料有白色菌丝体出现，要适量加水，然后重新用泥封好，待达到半腐熟时压紧密封待用。

堆肥腐熟的标志：完全腐熟时作物秸秆的颜色为黑褐色至深褐色，秸秆很软或混成一团，植株残体不明显，用手抓握堆肥挤出汁液，滤出后无色有臭味。

2、快腐剂堆肥法：

绿色城市的落叶堆肥 篇6

为减少城市持续增长的垃圾量，德国生态城市弗莱堡环保局为市民编写了一本指导手册，题为《堆肥的秘密》。在手册的第一页，环保局长荷勒先生给市民写了一封亲切的短信。他说：“最好的垃圾是那些在哪儿产生就能在哪儿分解掉的废物。堆肥法正在成为生态友好型废物处理的重要手段。我希望弗莱堡的主妇们能在自己的管辖范围内，把厨房和花园中产生的垃圾用自然的方式转化为腐殖质，并用它来为花园的土壤增加肥力。”

《堆肥的秘密》手册介绍的可堆肥垃圾包括落叶、草渣、木屑、果皮、菜渣和食品废物，统称为“有机垃圾”。其堆肥方法主要介绍了在花园角落的土地上直接建堆肥堆和堆肥栏两种。在社区绿地中有了这些简单的做法，当地产生的园林垃圾就可全部就地消纳变成有机肥。这一方面能减少城市环卫车辆的清运负担，另一方面能肥沃绿地土壤，一举两得。

能将有机垃圾转变成肥料的能手是存在于大自然中的微生物和土壤动物。这两类生物在堆肥过程中分前、后两阶段分别发挥作用。前阶段是微生物分解阶段。把有机垃圾混合后，堆成梯形的堆肥体，微生物分解阶段就启动了。这一阶段经过三步完成：第一步是堆肥的第一周，此时有机垃圾中的易分解蛋白质和糖类会被细菌和真菌分解掉。分解作用能使堆肥体的温度升至摄氏40度，同时酸度增加。第二步是2～7周，其特点是真菌和放线菌起主要作用，以分解掉有机垃圾中的纤维素、果胶和植物油脂。堆肥体的温度可上升至摄氏70度，这能有效杀灭虫卵、病菌和杂草种子。此时，由于堆肥体中的有机酸被利用，钠、钾、镁、钙被释放，铵与胺被合成，pH值得到提高。第三步发生在7～12周内，由于这时大部分有机质的分解已完成，微生物的活力开始减退，堆肥体的温度下降至摄氏40～45度，伞菌开始降解木质组分中的木质素，至此微生物分解阶段完成。接下来就进入了堆肥过程的最后阶段，也叫降温和腐熟阶段，时间在堆肥开始后的13～16周。此时堆肥体的温度下降至与环境温度等同，酸碱度稳定在pH值为7的状态。生成的稳定腐殖质呈黑色。在此阶段，堆肥体中会陆续出现以腐殖质为食的土壤动物，先是螨和甲虫幼虫，然后是等足目昆虫和甲壳虫，最后出现蚯蚓。正是在这些土壤动物的作用下，堆肥完成后产生的有机肥均质而疏松。

《堆肥的秘密》手册介绍的上述堆肥法目前已在欧美国家的家庭花园、城市公园和公共绿地中广泛使用。许多欧美人还知道“落叶堆肥”是中国古人的经验总结。我们需要尽快做起来，为的是不要丢了祖先的智慧，也为了使北京早日实现绿色城市的梦想。○

堆肥应用 篇7

畜禽粪便造成的环境污染,是农村环境污染的主要原因。目前,北方农村畜禽粪便处理方式主要采取简单堆积沤肥,这种处理方式简单易操作、所需劳动力低,但污染源分散、臭味大、受环境低温影响腐熟周期长,一般周期为6～12个月,对农村环境污染严重。

实验方案:在低温环境下(0～20℃)采用自然堆肥方式,加入EM微生物菌剂堆肥。选用江苏省某生物技术有限公司生产的EM菌剂。采用4个小型发酵桶,每桶鸡粪、猪粪各10kg,调理剂采用麦麸。日常监测温度并对比腐熟周期,对比堆肥效果,测定腐熟度。

物料配比见表1。

4#物料配比中EM菌麦麸指:先对麦麸和EM菌按比例配比在室内进行发酵,待麦麸出现酒曲醇香气味,即发酵成功,将发酵后的成品加入4#混合粪便中堆肥对比。

实验分3个阶段,第一段:第1～15d,环境平均温度2.5～17.5℃;第二段:第16～24d,此阶段由于日夜温差较大,改善堆肥环境温度,使之稳定在10～13℃;第三段:第25～63d,环境温度稳定在18～20℃。

第一阶段,4个发酵桶堆肥温度主要受环境温度影响而变化,半个月内,1#,2#发酵桶堆肥温度相近,3#发酵桶较1#、2#发酵桶堆肥温度稍高,1#,2#,3#最高温度均为30℃;4#发酵桶温度最高,堆肥最高温度达到32℃。在此环境下,2#发酵桶在加入正常添加量EM菌情况下,EM菌未发挥作用,日堆肥温度同1#桶持平;3#发酵桶加大EM菌添加量后,堆肥温度会小幅提高,日堆肥温度比1#桶最高8℃;4#发酵桶加入已发酵的调理剂后效果明显,同1#堆肥温度最高温差为13℃,同2#堆肥温度最高温差为1 0℃,同3#堆肥温度最高温差为8℃。可见,适当加大EM添加量会有一定的促进作用;加入预先发酵好好的EM菌料理剂,作用明显。

第二阶段(10～13℃):4个发酵桶继续升温发酵。1#桶第21d达到最高温度33℃,之后温度开始回落;2#桶第21 d达到此阶段最高温度34℃,停留2d温度开始下降;3#较1#、2桶温度高,于第21 d达到此阶段最高温度38℃,停留2d温度开始下降;4#桶升温最明显,于第21d达到此阶段最高温度42℃,停留1d温度开始下降。堆肥过程中,3#桶与1#桶最大温差8℃;4#桶与1#桶最大温差15℃。可见此阶段EM菌会促进堆肥,比较结果为4#>3#>2#>1#,3#、4#粪肥已经发酵,并有白色菌斑出现。4#堆肥产品经实验室测腐熟度为Ⅳ级。

注:EM菌添加比例1:1即为1m3堆体添加1KgEM菌剂

第二阶段(18～20℃):由图1可以看出,4个发酵桶堆肥温度均进一步上升,其中1#桶第30天达到此阶段最高温度42℃,停留一天后开始下降,第47d后温度降至26℃,之后基本维持这个温度不变;2#桶堆体温度同1#桶持平,第30d达到此阶段最高温度42℃,持续2d后开始下降,第47d后温度降至26℃,之后基本维持这个温度不变;3#第30d达最高温度46℃,持续一天后开始下降,45℃以上累计5d,第58d后温度降至25℃趋于稳定;4#桶堆体温度仍然最高,于第30d达到此阶段最高温度50℃,持续一天后开始下降,45℃以上累计6d,无害化程度相对较高,第55天后温度降至25℃后趋于稳定。可见,第二阶段各堆体发酵不完全,第三阶段4个发酵桶重新升温,且经过升温期、高温期、降温期、腐熟期4个发酵周期,其中3#桶最高温度较1#桶高4℃,日堆肥温度最高温差10℃;4#桶最高温度较1#桶高8℃,日堆肥温度最高温差1 1℃,无害化程度相对较高。

第三阶段测得各发酵产品腐熟度均为V级,腐熟完全,但未达到卫生无害化要求。

可以得出结论

低温环境下(0～20℃)下:

1.自然堆肥方式,加入EM菌剂后会起到促进堆肥作用,加大EM菌剂用量及预先用EM菌剂发酵调理剂方式均可提升堆肥温度。

2.堆肥效果:预先用EM菌剂发酵调理剂大于两倍EM菌剂用量效果。

3.加入EM菌剂后发酵产品能够达到完全腐熟,无害化程度相应提高,但未达到规范要求。

加入EM菌剂后,发酵周期未能有效缩短,可能由于实验设备较小,温度蓄积能力差所致,对于堆体足够大,加入EM菌后的发酵周期效果有待于进一步研究。

堆肥应用 篇8

根据以往的调查信息发现, 我国大多数园林绿化产生的废弃物一般被用于燃料燃烧, 或是做填埋处理, 有些部分甚至没有进行任何处理直接废弃。这些处理方式既影响到园林绿化的美观性, 又无法满足生态环境的发展需求。采用堆肥处理方式, 不仅具有显著的杀菌效果、除臭效果、制作成本低、稳定性高等方面的优点, 又能够满足园林植物栽培工作的需求, 达到循环利用的目的。随着堆肥方式在实际园林绿化管理中的不断运用与改善, 使之逐渐取代了传统的园林绿化废弃物处理方式, 成为无害化的主要途径之一。

1 新型堆肥技术处理园林绿化废弃物的必要性

目前, 国内各大城市的园林绿化废弃物堆肥均采用传统的槽式发酵, 从20世纪90年代开始, 当时槽式发酵方式主要用于畜禽养殖废弃物、城市污泥等的堆肥, 由于早先技术的不成熟, 没有可靠的园林绿化废弃物堆肥技术, 很多单位和科研人员便借鉴了传统的槽式发酵方式, 在当时情况下, 有过一定的积极意义, 据了解, 目前多数已建槽式发酵处理园林绿化废弃物的工厂由于场地、臭气、噪声等原因处于停滞状态。根据走访调查, 现在很大一部分园林废弃物处理装置处于闲置状态。然而, 随着人口的增加、城市的现代化进程加剧和园林绿化废弃物物所处环境的特殊性, 槽式发酵局限性和弊端已经越来越明显, 已经越来越不适应园林绿化废弃物处理的需要, 特别是对于寸土寸金的城市, 能否节省土地显得尤为重要, 为此我们特别开发了园林绿化废弃物专用堆肥反应器及其成套技术。

注:以上比较是按照日处理16m3的同等规模进行。

2 密闭式堆肥反应器结构及工作原理和特点

2.1 密闭式堆肥反应器结构及工作原理

由图1可知, 堆肥反应器主要由反应器机架、仓体、上料系统、搅拌曝气系统、传动系统和臭气集中处理系统等构件组成。原料通过上料器送入反应器仓体内, 设备对其定期搅拌、曝气, 经过一段时间的发酵后, 腐熟的物料从下方的出料口卸出, 实现无害化处理和资源化利用。堆肥过程中产生的臭气则通过顶部引风管道送入除臭滤池, 除去其中的异味化合物后, 排放到空气中。曝气管道集成在搅拌轴内, 可以对仓体内物料及时准确供氧, 提高好氧发酵效率。

2.1.1 机架。

机架是立式结构, 用于支撑上料系统。一端与仓体连接, 上端支撑遮雨板。机架左右分别有上料轨道, 上料斗在上料电机作用下可沿轨道行走。

2.1.2 仓体。

仓体是用于收集、存贮、发酵废弃物的容器。下部用支腿支撑, 用于放置传动系统, 仓体中心安装有曝气搅拌轴, 仓体可安装氧气传感器和温度传感器, 进行温度和氧气浓度检测。

2.1.3 上料系统。

上料系统包括上料斗、上料电机、上料滚筒、上料轴、上料钢丝绳等组成。上料系统靠机架支撑。上料斗在轨道顶部会将斗内物料翻转从仓体顶部进料口倒入仓体。

2.1.4 曝气搅拌系统。

曝气搅拌系统集成物料搅拌、通风曝气作用。通过调节液压泵站工作模式和风机工作时间, 调整系统通风曝气量和物料搅拌时间。

2.1.5 传动系统。

传动系统是连接液压动力单元与搅拌曝气系统的媒介。通过传动系统将油缸推力转换为主轴转动扭矩。

2.1.6 臭气集中处理系统。

臭气集中处理系统即生物滤池, 为堆肥反应器附属装置。可将堆肥中产生的臭气集中进行处理, 然后排出无异味空气。

C系列堆肥的主要规格及技术参数 (见表2) 。

2.2 密闭式堆肥反应器特点

从堆肥反应器结构和原理上我们可以看出, 堆肥反应器作用有:可随时接料, 集物料日常收集、存贮和发酵处理于一体;可批量或连续发酵, 连续发酵时, 可实现每天进料, 每天出料;反应器外壳采用双层保温结构, 有效缩短物料发酵时间;此外, 反应器整体密闭, 需处理的臭气量大幅度下降, 大大减小了尾气处理带来的投资;在内部, 反应器设置有曝气系统并集成于搅拌器内, 在桨叶搅翻拌处及时准确供氧, 曝气充足, 效率更高;整个反应器结构上非常紧凑, 实际应用中不需建设厂房, 固定投资小;生产过程中, 操作相当简便, 定时翻料与曝气, 可做到无人值守, 整个一台设备相当于一座工厂。

3 园林绿化废弃物的组成及理化性质分析

园林绿化废弃物的组成较单一, 主要为园林绿化植物修剪和自然凋落所产生的植物残体, 主要包括落叶草屑、枯枝死叉及草坪树木的修剪物。园林绿化废弃物的资源化利用方式与其理化特征有直接的联系。下表是对园林绿化废弃的理化特征的分析结果。

从表3中可知:园林绿化废弃物含碳量达到57.70%, 氮含量相对较低;C/N为46.94, 如果不调节C/N配比, 一般较难腐熟。

4 密闭式堆肥反应器处理园林废弃物工艺流程

如图2所示, 首先按照尺寸大小, 直径小于20mm枝干、根茎经粉碎后 (直径大于20mm的需要先切片再粉碎) , 落叶、草屑、花败、水草等直接进行粉碎;然后和需要添加的氮源尿素、发酵菌等直接送入堆肥反应器;在堆肥反应器内部进行好氧发酵, 同时在反应器自动静态曝气系统以及微生物菌群作用下实现快速腐熟发酵, 一般只需要7~10天便可以完成1次发酵;经过高温腐熟, 物料中的有害病原菌、草籽等得到灭杀, 实现无害化、减量化;发酵腐熟好的有机物料再经过简单筛分, 筛上物可以作为有机覆盖物使用, 筛下物作为粉状有机肥使用, 实现资源化利用。

整个处理工艺结合园林绿化废弃物的理化特性, 在传统的有机肥出路上增加了有机覆盖物, 增加了园林废弃物资源化的灵活性, 拓展了其出路。国家对改善生态环境的巨大投入必将有效拉动林、草、花卉用肥需求的迅猛增长, 园林绿化废弃物经过处理加工成有机肥实现了资源化再利用, 再施用到园林绿化种植中, 增加了土壤中的有机质, 实现了“沃土工程”。有机覆盖物的使用, 具有抑制杂草、保持土壤水分、吸滞与降解污染、增加土壤养分和有机质、美化景观环境;降低城市绿地维护成本、调节土壤温度、降低土壤盐分、减少土壤侵蚀和紧实度等明显作用。

5 结语

综上所述, 我们可以看到, 传统的槽式发酵主要适用于发酵场地不受限制, 特别是偏远、人口稀少的地区;而堆肥反应器对于寸土寸金的现代化、人口密集型城市更为适宜。此外, 环保上, 传统的槽式发酵场需要建造较大的发酵室, 因而需要处理的臭气量也比较大, 在当今大的环保压力下, 愈发显得不适合, 而堆肥反应器不需要建设厂房, 是一个密闭的发酵过程, 空间体积小, 特别是已经集成了尾气处理装置, 对环保没有二次压力。在外形上, 槽式发酵建造的厂房结构比较单一, 如果建在公园等地, 很难与公园绿化等相融合, 否则就要增加建造成本;反观堆肥反应器结构紧凑、美观, 一台设备就是一座工厂, 无论是放在城市公园, 还是居民街道都可以很好地和城市建筑、绿化设施等有机地融合在一起, 构建起现代化城市的另一道亮丽风景线, 为市容增色。堆肥反应器处理园林绿化废弃物建立适度规模的示范工程, 连续运行, 为园林绿化废弃物的利用探索出新路。

摘要：介绍了园林绿化废弃物处理新技术——密闭式堆肥反应器, 分析了发展新型堆肥技术处理园林绿化废弃物的必要性, 介绍了堆肥反应器的结构、工作原理和特点;通过分析园林绿化废弃物的理化特性, 提出堆肥反应器处理园林绿化废弃物的工艺流程, 在传统的有机肥出路上增加了有机覆盖物, 使园林废弃物资源化出路得到拓展。一台设备就是一座工厂, 堆肥反应器处理园林绿化废弃物建立适度规模的示范工程, 连续运行, 为园林绿化废弃物的利用探索出新路。

关键词：园林绿化废弃物,堆肥反应器,堆肥

参考文献

[1]孙健, 罗文邃, 汪洋.园林植物废弃物资源化利用现状与展望[M].中国环境科学学会学术年会论文集, 2013:5387-5392.

[2]王宏智.园林绿化废弃物再利用的思考[J].现代园林, 2011, (7) :9-10.

[3]陈元科, 周贤军, 卢漫等.园林植物废弃物堆肥研究进展[J].现代农业科技, 2012 (9) :304-306.

[4]吕子文, 方海兰, 黄彩娣.美国园林废弃物的处置及对我国的启示[J].中国园林, 2007 (8)

造纸污泥的堆肥研究 篇9

1 造纸污泥的性质

制浆造纸污泥包括从物理处理产生的一段污泥以及由生物处理产生的二段污泥。2段污泥中都含有纤维素、半纤维素和木质素,一段污泥中通常还含有细木块、树皮和制浆造纸生产流程中所加入的一些化学品;二段污泥中则较多是由微生物吸附的悬浮颗粒物。制浆造纸污泥的含有大量的纤维素类有机质和氮、磷、钾、钙、镁、硅、铜、铁、锌、锰等多种植物营养成分以及中微量元素,造纸污泥中除磷与钾偏低外,有机质与总氮含量明显高于一般的农家肥,重金属含量均低于我国1984年颁布的《农用污泥污染物控制标准(4284-84)》,造纸污泥的农用不会导致重金属污染,资源性能突出,适合于堆肥处理及农用。

2 造纸污泥的堆肥研究进展

2.1 造纸污泥堆肥过程中控制因素的研究

污泥好氧堆肥过程的主要控制因素有堆料的含水率、通风状况、温度、pH值、C/N、调理剂等。一般情况下,堆肥污泥混合原料要求:含水率50%~60%,pH值5~9,C/N为25~35∶1,有机物含量20%~80%,粒度12~60 mm。在堆体的通风状况研究方面,有研究者指出静态垛以定期翻堆为通风方式并不能有效地保持堆体的好氧状态,建议减少堆体体积及向堆体加入膨松剂。造纸污泥堆肥的膨松剂可以在制浆厂就地取材,使用制浆过程的另一种副产物树皮,或者使用木片作为膨松剂。在膨松剂的添加量上,Maria等[7]的研究表明:当向粗污泥堆肥中加入0~5 mm的木片作膨松剂时,膨松剂与污泥体积比为1∶1时可达到堆体通风状况的最佳状态。造纸污泥的C/N较高,要使堆肥混合原料的C/N降到25~35,需向污泥中加入富含氮的物质。Das等[8]利用C/N为28.3~130.9的造纸污泥作为原料,比较了它们的堆肥效果,结果发现,降低C/N并不能显著加速堆肥过程的进行,而且C/N为130时就可以有效进行堆肥;并在其后的大规模生产试验中得到相近的结果。

堆肥腐熟度的评价是关系到堆肥的方法能否顺利进行的最为关键的问题之一。Cooperband等[9]发现,植物的生长与某些堆肥的腐熟指标之间具有良好的相关关系。可用发芽指数GI(Germination Index)初步断定堆肥的腐熟度。造纸污泥堆肥的腐熟与否也可以利用GI来衡量。夏晓刚等介绍了明胶测试法、自热测试法、二氧化碳探测管法和水溶性有机碳测试法这4种腐熟度的快速测试方法。王德汉等[5]指出,CEC值可以作为造纸污泥堆肥腐熟程度的控制指标,当CEC值≥80 mmol/100 g时,认为造纸污泥堆肥已经腐熟。

2.2 造纸污泥堆肥中微生物的研究

堆肥过程中微生物的活动很剧烈。利用好氧堆肥来处理造纸污泥,是依靠污泥中各类微生物(细菌、真菌和放线菌)在分解有机物中交替出现,使堆肥的温度上升、下降。从分解水溶性有机物开始,逐渐分解难分解有机物(主要是纤维素和木质素),并转化为腐殖质的生物化学过程。造纸污泥中存在一些本土微生物,为了加速造纸污泥堆肥的腐熟,减小一次发酵的停留时间,加入外源的微生物具有重要的生产应用意义。王德汉等[4]的研究表明,从多项堆肥的物理、化学及生物学指标可以看出,添加富含纤维素降解菌的发酵材料,可以加速造纸污泥的无害化与腐熟,提高其肥效。

木质素是自然界中第二大生物聚合物,其结构复杂,是微生物难以分解的物质。造纸污泥因含有大量木质纤维素而致使堆肥效果不佳,加强木质纤维转化为腐殖质便成为堆肥充分腐熟的关键。人们对微生物降解木质纤维素进行过大量研究,认为白腐菌是能有效分解木质纤维的一类丝状真菌。在造纸污泥堆肥中加入白腐菌类微生物,或者联合利用含有其他微生物的堆肥,能加快木质纤维转化为腐殖质的速度,从而有利于堆肥的充分腐熟。采用含氯漂白工艺制浆往往使得造纸污泥中含有大量的含氯有机物等污染物。白腐菌能够降解含氯有机污染物、农药以及土壤中的石油等,向造纸污泥堆肥中添加白腐菌,能加快一些有毒有机物的降解,降低污染物对环境的危害性。同时,由于造纸污泥堆肥中添加了白腐菌,将其施用到土壤,还可以降解土壤的农药残留、石油烃等污染物。

2.3 造纸污泥堆肥过程中物质变化的研究进展

2.3.1 N的物质转化。

造纸污泥堆肥过程中含N物质是随着堆肥的进程而变化的。在堆肥初始阶段,造纸污泥中的有机质在微生物的作用下矿化成简单的蛋白质,并放出NH3。在堆肥化进入嗜热阶段后,堆肥开始的2~3周内积累的NH4-N开始下降,然而,在嗜热阶段,由于高温影响,硝化反应几乎难以发生。只有当温度降到40℃以下时,才会发生硝化发应,生成NO3-N。在堆肥低温腐熟保肥阶段,随着温度的下降,N2O的浓度开始上升,由于前阶段积累了大量NH4,在硝化作用下,造纸污泥中NO3-N的含量大大增加。

2.3.2 C的物质转化。

研究发现,造纸污泥中水溶性碳物质的转化需要经过2个阶段:第1个阶段,即最初的8周,纤维素和半纤维素被剧烈的分解;第2个阶段,较难分解的碳(木质素等)被分解。微生物中的生物碳的转化也类似,在最初的12周,由于有充足的有机物供应,微生物可以很容易的生长和繁殖,微生物碳不断的增加;之后,微生物碳开始减少,这表明造纸污泥中能被微生物利用的有机物已完全被消耗,微生物进入内源消化阶段,污泥中的有机质被合成为腐植酸物质。

3 造纸污泥堆肥利用的研究进展

3.1 造纸污泥堆肥作肥料和土壤改良剂

利用造纸污泥作农田肥料是最简单又科学的方法。Jouko等[10]的研究表明,对比施用化肥,造纸污泥堆肥配合化肥施用对谷物的产量增产效应并不显著,因为养分含量较低,肥料利用价值并不高,但是作为土壤改良剂利用,则可以改善物理性状、C/N,增加团聚体、C和N含量;且造纸污泥堆肥试验中的重金属含量远远低于芬兰政府所规定的土壤中重金属含量的限定值。因此,向土壤中施加造纸污泥堆肥不会造成重金属的二次污染。王德汉等[5]利用造纸污泥堆肥研制出颗粒状土壤改良剂,并进行了菜心、玉米盆栽及大田玉米试验。结果表明,土壤改良剂不仅能促进菜心、玉米生长,提高N、P养吸分收,而且能降低土壤容重、增加土壤有效磷含量,有一定的保氮作用,且造纸污泥土壤改良剂农业应用不会造成土壤与农产品污染。造纸污泥堆肥中含有较多的木质素和黏粒,可以有一个相对较长的养分释放过程,这与林木生长过程对养分的吸收是较一致的。故将污泥堆肥应用于林地对林木的生长有增产效应。另外,造纸污泥作肥料对改善土壤性质有良好的作用,它能使土壤的单独微粒形成聚团体,构成团粒结构,达到蓄水保墒的效果。还有试验表明,使用堆肥后可以减少每次灌溉用水的4%~30%。造纸污泥堆肥使用于土壤中还有其他方面的效用。造纸污泥在堆肥过程中会产生一些有益的微生物,Carisse等[11]从造纸污泥堆肥中分离出多种细菌及真菌,在温室条件下检验了这些分离出来的细菌和真菌对由Pythium ultimum引起的黄瓜猝倒病有显著的抑制效应[4]。Stone等[12]的研究也表明,在砂质土壤上使用造纸污泥堆肥具有控制多种叶面和经土壤传播病害的潜在利用价值。造纸污泥堆肥还可以作为某些生物农药的载体,使生物农药长时间地维持在较高浓度,并且作物生长上堆肥与生物农药间体现出显著的相互效应。Evanylo等[13]报道,造纸污泥堆肥除了作为有机肥料向作物提供养分外,还可以当着土壤改良剂,经过掺入其他一些养分较低、保水性能较好的介质等二次加工后,造纸污泥堆肥还可以作为盆栽介质使用。

3.2 造纸污泥堆肥作吸附剂利用

造纸污泥含有大量的纤维素类物质,纤维素类物质可以吸附水溶液中的重金属,故造纸污泥堆肥可以作为吸附剂修复废水中的重金属。Lister等[14]通过试验研究发现,造纸污泥经堆肥化处理后由于微生物的数量增加,其对废水中重金属的吸附效果比未经堆肥处理的更好。试验还从造纸污泥堆肥中获得了一种叫B.brovis的细菌,其细胞壁可以吸附水溶液中重量为本身干重量31%的Pb及28%的Cu,将其接种到经过杀菌的污泥堆肥中,在25℃下培养21 d,B.brovis细菌数量可以达到109cells/g;经过接种培养后的造纸污泥堆肥可以提高对水溶液中铅、铜、镉、锌等重金属去除能力,其中对Pb和Cu的去除能力可分别提高2~3倍。

4 结语

造纸污泥是一种造纸制浆工业废水污染转移的产物,由于其资源化性能突出,是一种潜在的资源。固体废物的其他处理方式越来越受到限制的今天,造纸污泥堆肥化处理具有可消除臭味,杀死病原菌和寄生虫卵,减少污泥体积与水分,并且由于生物降解作用,能消除有机污染物,使污泥的中养分的形态更有利于植物吸收,从而提高污泥的农用价值等优点,这就使造纸污泥的堆肥处理技术将越来越受到关注,将是今后造纸污泥无害化处理的最佳途径。在造纸污泥堆肥的研究方面,国外在堆肥工艺改进、菌种的研制开发、堆肥的应用等方面都已经开展了相当广泛和深入的研究。而国内对造纸污泥堆肥的研究还比较少,今后应该结合我国国情,应重点在造纸污泥堆肥过程中堆肥的工艺、堆肥化过程中难降解有机毒物的变化以及如何提高堆肥质量等方面展开深入研究,以便为实际工程提供更有价值的设计及运行参数。

摘要：该文分别从控制因素、微生物、堆肥过程中物质转化等方面阐述了造纸污泥的堆肥研究概况,结合造纸污泥堆肥的性质,介绍了其在农业、环保等领域的利用情况,展望了造纸污泥堆肥的研究前景。

含油污泥堆肥处理的研究 篇10

关键词：含油污泥,堆肥,微生物菌种,营养剂,降解率

近几年,世界对石油和矿产的需求也在不断地增加,进而会在开采,炼制及运输等过程中产生大量的石油污染物,其中包括成分复杂,产出量大,危害较严重的固体废弃物———含油污泥,也叫作石油生产的“伴生品”。目前,在原油脱水过程中,在脱水罐、储油罐等底部会产生大量含油污泥。同时,在油田、炼油厂的污水处理场(如隔油池底、浮选池、曝气池等)也存在着大量含油污泥。一个日处理20000 m3污水的处理厂每日约产生20 m3含油污泥[1]。

含油污泥是一种成份极其复杂的稳定的悬浮乳状液体系。它的组成包括大量的老化原油、固体悬浮物、细菌和腐蚀产物等;在生产过程中添加的处理剂如缓蚀剂等也留在含油污泥中[2],同时还含有一些金属盐类和苯系物等有毒物质。若这些有害成份不加以妥善处理,直接排放,对环境及人人类都会造成严重威胁。但含油污泥中还含有大量的石油类物质,营养元素,多种菌类物质,具有非常高的利用价值,因此,对含油污泥的无害化处理处理以及资源化利用是当前石油行业和环境保护的核心问题。

1 国内外含油污泥的处理技术现状

由于不同作业所产生含油污泥的性质有所不同,还没有一种工艺适合所有油田的含油污泥。国内外常采用的处理技术包括:焚烧法、溶剂萃取法、调制-机械分离法以及生物法等。各个处理技术优缺点比较见表1。

通过上述物理化学法和生物法的技术优缺点比较发现,生物处理法具有节约能源、投资少、运行费用低等优点,能较好的实现对含油污泥的固液分离及原油的去除。生物法处理工艺主要有:地耕法、堆肥法、生物反应器等,本文主要介绍堆肥法处理含油污泥。

2 堆肥法处理含油污泥

堆肥法是将含油废物与适当的材料相混合成堆放置,利用天然微生物的自然发酵[4]来降解石油烃类,从而达到净化含油污泥的作用。根据处理过程中起作用的微生物对氧气的不同要求,可将堆肥分为好氧堆肥和厌氧堆肥两种,本文就好氧堆肥进行研究。

好氧堆肥是在有氧的条件下,好氧细菌群对含油污泥中石油类物质等有机营养物质进行吸收、氧化、分解。微生物将含油污泥中部分被吸收的有机物经过一系列的新陈代谢活动转化为简单的无机物,在这一过程中所释放的热量可为微生物进行自身的生命活动所利用,油泥处理效果进一步得到提高。另一部分有机物则被合成新的细胞质,使微生物不断生长繁殖,产生出更多的生物体的过程。

3 适合堆肥处理的含油污泥的基本特性

由于堆肥过程中微生物的自身生命活动直接影响着堆肥产品的质量以及堆肥腐熟所需的时间,所以,能较好的促进堆肥期间微生物菌群的活性所具备的条件及性质即适合堆肥处理的含油污泥的基本特性。在堆肥过程中重要的影响因素有:温度、湿度、p H、有机物含量等[5,6]。

(1)温度

对于堆肥而言,温度是堆肥得以进行的重要因素。微生物对石油烃类的降解可在很大的温度范围内发生,因而降解石油烃类的微生物在0~70℃的环境中均可发现。大多数微生物在常温下较易降解石油烃类,Atlas研究发现在20℃时石油烃微生物的降解速率比10℃高[7]。降解时间会因温度较低而延长,进而微生物降解率降低,且在低温下,某些对微生物产生毒害的部分低分子量石油烃类物质很难挥发,降低酶活性,从而在一定程度上抑制了石油烃类的降解,同时石油烃的粘度在低温下也会受到影响,所以低温下石油烃类较难降解。

考虑到微生物的酶活、石油类物质的溶解度和挥发特性等因素也会影响降解效果,一般认为石油类物质适宜的降解温度为15~30℃。

(2)湿度

水在微生物的生命活动中扮演者至关重要的角色。营养物质只有溶于水中或者只有分子中溶于水的部分才能被微生物代谢利用,毋庸置疑,作为影响着堆肥微生物活动的重要因素,含水率在堆肥过程中也扮演着重要的角色,左右着堆肥反应进行。

污泥中的水分主要作用在:(1)污泥中存在大量的营养物质可以被水溶解,供给微生物代谢活动;(2)调节堆肥反应堆堆体的温度。可以说堆体反应堆中的含水率的大小除了起着保证微生物代谢所需要的水分的作用,还在一定程度上左右着反应的进行。研究表明好氧堆肥的初始含水率应当控制在40%~60%之间[8]。含水率过高,势必会影响堆料中氧气的供给,另一方面,为了保证供给氧气,过高含水率的堆体会使得通风强度增加,这会使得堆肥反应产生的热量散发严重,也不利于堆肥反应的进行;同时,堆体的含水率过低,会使得可溶于水的有机物质含量变少,微生物的代谢繁殖会被低浓度的营养物质的所限制,另外微生物缺少维持生命活动所需的水也会对堆肥反应的进行造成不利的影响。

(3)p H值

p H值对于微生物的生长也是一个至关重要的因素,一般中性或弱碱性是微生物生长最适宜的p H环境,过大或过小都会对微生物代谢活动产生影响。在堆肥过程中,p H值随着时间和温度的变化而变化。在堆肥初期,由于微生物代谢所产生的酸性物质,p H值会下降(可降至5.0),然后上升至8~8.5左右,此外,堆体的酸碱环境也会影响氮素的流失,p H值小于7时,氮以氨气的形式进入大气中,对堆肥产物的肥效造成一定的影响。因此,在堆肥工艺设计中,一般确定污泥和调理剂混合物的酸碱值应在6~9之间最佳。

(4)有机物含量

有机物含量也是影响堆肥效果的一项重要因素。在污泥的堆肥过程中,有机物的含量在20%~80%较合适,有机物含量过低,微生物不能得到足够的碳源作为底物进行代谢活动,产生的少许热量不足以提高堆体的温度,既不利于堆体的无害化处理,温度也不能满足高温分解微生物的繁殖,导致堆肥失败。有机物含量过高,污泥在堆肥过程中需要的氧气量增大,极易缺氧,导致堆体达不到好氧状态而发生恶臭,也会造成堆肥化失败。

4 含油污泥堆肥处理的技术进展

4.1 微生物强化处理技术

(1)添加微生物菌剂

在污泥的堆肥过程中,微生物推动和维持着堆体反应等一系列活动,在堆肥反应中扮演着至关重要的角色。从微生物作用的角度来看,堆肥过程就是堆肥微生物进行生命活动的过程[9]。所以对微生物的强化处理将会加强石油烃的降解,使堆肥得以顺利进行。

由于在堆肥过程中,本土微生物不能有效的降解石油烃,达不到堆肥效果,因此,向堆体中添加外源微生物便成为高效降解石油烃的新思路,而在进行微生物强化处理的过程中,高效石油降解菌对底物环境的适应性及其对石油的分解特性都会影响最终的处理效率,因此,微生物菌剂的筛选和驯化十分重要。Muthuswamy等[10]对芽孢杆菌(Bacillussp)IOS1-7、棒杆菌(Corynebacteriumsp.)BPS2-6、假单胞菌(Pseudomonas sp)HPS2-5、假单胞菌(Pseudomonas sp.)BPS1-8等菌株对石油烃的降解效果做了一系列研究,结果显示石油烃的降解率均达85%。徐金兰等[11]从陕北石油污染土壤中富集分离优选出7株菌株,通过实验比较筛选出高效石油降解菌黄杆菌属和邻单胞菌属,高效菌株均可在较短的时间内达到去除石油烃效果,去除率可达88.4%和73.4%,可作为堆肥微生物的最佳选择。

然而,由于石油成分非常复杂,没有任何一种微生物能降解石油中的所有成分,因此,目前在堆肥处理含油污泥上趋于利用降解不同组分的多种微生物组合制成的混合菌剂,宋绍富等[12]在进行微生物堆制处理中,通过接种外源菌YC-1和YC-3,以及以YC-1∶YC-3为1∶1制成的混合菌剂YC-13来降解石油污染物,实验结果发现,混合菌YC-13的除油率大大超过了单菌株,表明混合菌在降解含油污泥中的烃类化合物时,各个单菌株之间表现出一定的协同作用促进效应,但在培养初期,混合菌需要一段适应时间,而随着培养时间的增加,单菌株相互促进,对含油污泥中油的利用效率增加,除油率便会显著增加。

(2)添加营养剂

在含油污泥的堆肥处理过程中,有机物质的降解是微生物活动的结果,而微生物活动又受营养物质丰缺的制约,有效营养丰富,微生物繁殖速度就快,反之则慢。为了使参与有机物分解的堆肥微生物有营养处于平衡状态,大量研究表明C∶N∶P的质量比例接近21∶1∶0.5时对石油类物质的降解比较适合[13]。欧阳威等[14]在进行微生物强化处理技术和普通强化堆肥处理含油污泥的对比试验中,向两个处理单元中都加入了营养液,在微生物强化处理单元中喷洒菌剂和溶有尿素和KH2PH4的营养液,堆制强化处理单元中以腐熟农家肥作为营养剂进行堆肥实验,都是为了使石油烃的降解菌处于最佳的营养平衡状态。余冬梅等[15]以某油田联合站含油污泥为研究对象,利用堆肥生物降解法进行处理。在含油污泥中添加草和有机肥,处理115 d后,含油污泥中的石油烃含量从原来的(123±1)g/kg降低到(71.7±0.7)g/kg,且生物毒性有所降低,EC50从原来的(1.77±0.28)mg/m L提高至(2.76±0.38)mg/m L。稻草和干猪粪,可以改良油泥C/N/P比例,强化处理能力。

以上研究实验表明,目前,在堆肥处理含油污泥中,可通过接种高效降解菌剂、优势单菌混合培养而成的混合菌剂以及添加营养剂来达到堆肥微生物的强化,提高石油烃的降解率,优化堆肥效果。

4.2 堆体单元强化技术

上文提到,在含油污泥的堆肥过程中,堆体的含水率、p H值、孔隙度等因素都影响着石油烃的降解率,决定着堆肥的成败。为了使堆肥原料一直处于最佳状态,向堆体中添加特定的调节剂,可改善微生物的降解环境,提高石油烃的去除率。

当堆肥原料的含水率低于所需的正常值时,一般直接加水或添加含水率较高的粪稀等,而当堆肥底物的水分过高,颗粒较细时会引起通气性变差,可采用以下几种方法调节:(1)可回流堆过肥的干物料,以调节起始混合物的水分含量;(2)可把干的调理剂如锯末或碾碎的垃圾、秸秆等加入高湿度的原料中(如污泥和鸡粪);(3)可把膨胀剂如木屑和秸秆等加进高湿度的原料中,以维持堆垛结构的完整性和多孔性[16],便于空气流通。调理剂的使用量一般不超过油泥的10%。叶小梅[17]认为木屑的石油生物降解速率最好,蛭石次之,稻草再次之;其施用量为6%,在室温下培养120 d,石油烃去除率近70%。但是,含有有机物质的调理剂会影响土壤酶的活性,可能激发微生物的活性,也有可能抑制生物降解,宋绍富等人在研究不同的调理剂对堆肥微生物的影响,结果就发现YC-1菌采用土作为调理剂时除油率为40.01%,优于土+荞麦皮的19.05%,而YC-3采用土+荞麦皮作为调理剂时的除油率为32.55%,优于土的25.38%,说明相同的调理剂对不同的菌株会起到不同的作用。

5 结语

含油污泥成分复杂,处理难度大,是油田、石化等领域里最为突出的环境问题,生物处理含油污泥具有成本低,操作简单,无二次污染等优点,在许多发达国家都得到了很好的应用,是实现污泥无害化和资源化的主要研究和发展方向。

蔬菜如何高效施用厩肥和堆肥 篇11

一、常用厩肥和堆肥的养分含量

新鲜猪、牛等厩肥主要含纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等有机化合物，还含有丰富的氮、磷、钾等养分。堆肥的材料多为落叶、枯枝、杂草、各种秸秆，内含较多的有机化合物和氮、磷、钾等养分。猪厩肥养分含量为：水72.4%、有机物25%、氮0.45%、磷0.19%、钾0.6%、钙0.08%、镁0.08%。牛厩肥养分含量为：水77.5%、有机物20.3%、氮0.34%、磷0.16%、钾0.4%、钙0.31%、镁0.11%。羊厩肥养分含量为：水64%、有机物31.8%、氮0.83%、磷0.23%、钾0.67%、钙0.33%、镁0.28%。马厩肥养分含量为：水71.3%、有机物25.4%、氮0.21%、磷0.28%、钾0.53%、钙0.21%、镁0.14%。高温堆肥养分含量为：有机物24%～48%、氮1.1%～2%、磷0.3%～0.82%、钾0.47%～2.53%。普通堆肥养分含量为：有机物15%～25%、氮0.4%～0.5%、磷0.18%～0.26%、钾0.45%～0.7%。

二、厩肥和堆肥的堆沤腐熟方法

厩肥、堆肥的堆沤腐熟应根据蔬菜生产的需要提前进行，冬季提前2～3个月，夏、秋季提前27～35天。厩肥、堆肥经堆沤腐熟，可将纤维素、蛋白质等转化为可直接利用的养分，大大提高利用率，同时又可有效杀死杂草种子、活虫和虫卵以及各种病原菌等。堆腐方法如下：

1. 厩肥 在远离村庄、饮水源的高燥、平坦和土壤密实处，据情挖1深1.5～2米，宽、长自定的土坑，底部、四周用砖和水泥砌、抹，或铺厚塑料薄膜，可起到防污水等渗入地下并提高堆沤发酵效果的作用。先铺1层厚25～30厘米的鲜猪、牛粪等，接着按厩肥总量的2%～3%撒1层生石灰粉，如此一层层堆满坑，最后在堆肥顶部及四周抹盖上1层3～4厘米厚的蘸湿泥土，亦可覆盖厚塑料薄膜并用土封实四周。

2. 堆肥 先在坑底铺1层厚15～20厘米的落叶和米糠等，再铺1层厚15～20厘米的秸秆、绿肥、杂草、垃圾和鲜树叶等，撒上2%～3%尿素等氮素化肥，接着盖1层厚3～4厘米的细土，后再按上述方法铺秸秆、杂草等，如此分层堆积直到满土坑为止，堆肥顶部用上述1的方法覆盖严密。

三、厩肥、堆肥的科学施用

1. 作基肥用 为提高肥料利用率，蔬菜田厩肥和堆肥最好随翻耕整地时深施，以利于提高肥效和减轻养分淋溶流失。有机质含量低和薄瘦的菜地，可于翻耕整地前半天或1天每亩均匀撒施厩肥3500～5000千克或堆肥4000～5500千克；有机质含量较高和较肥沃的菜地，每亩施厩肥3000～4000千克或堆肥3500～4500千克。

2.作种肥用 最好也深施，将肥施于播种沟或定植穴中，每亩均匀施用厩肥300～500千克或堆肥450～650千克。

3. 配制营养土 西瓜、甜瓜、南瓜、番茄、辣椒等育苗时常要用到营养土，其配制的优劣往往能左右育苗质量和栽后的发棵及产量等。现举几例营养土配方，仅供参考。①疏松壤土6份，腐熟厩肥4份，每立方米营养土再加入多元复合肥1～1.5千克。②疏松壤土3份，草炭6份，腐熟厩肥1份，每立方米营养土再加入多元复合肥1～1.5千克。③疏松壤土2/3，腐熟厩肥1/3，每立方米营养土中再加过磷酸钙1～1.5千克，腐熟鸡鸭粪5～8千克。④菜园熟土60%，腐熟厩肥30%，腐熟鸡粪10%。⑤菜园熟土7份，腐熟厩肥3份。⑥菜园土60%，腐熟厩肥40%，每立方米营养土再加入过磷酸钙1千克、硫酸钾0.25千克、尿素0.25千克。

4. 作追肥用 厩肥和堆肥最好每次在蔬菜行间或株间开沟埋施。如结合灌水在每次灌水前0.5～1天施用，肥料利用率将会提高，效果会更好。具体追施量应根据不同蔬菜、土壤肥力、生长期、预期产量、季节等灵活判定。蔬菜追肥如施用厩肥和堆肥，每次应比化肥提前几天施用，以利于养分转化吸收，不误需肥之时。每亩每次瓜果类蔬菜可追施腐熟厩肥500～600千克或堆肥600～700千克，根菜追施厩肥400～500千克或堆肥500～600千克，叶菜类追施厩肥350～450千克或堆肥400～500千克。缺氮较严重的菜田，每次追施厩肥、堆肥时，还应配合施用少量尿素等氮素化肥。

（作者联系地址：江西省奉新县畜牧水产局 邮编：330700）

固体废弃物堆肥技术研究 篇12

固体废弃物的种类繁多，成分复杂，是造成环境污染的重要影响因素。随着居民生活水平不断的提高，固体废弃物的产量也在不断增加，而且其危害性也在不断提高。目前对固体废弃物进行处理主要方法有投弃海洋、焚烧、填埋和堆肥等。我国是一个农业大国，堆肥技术是一种有效的处理固体废弃物的手段。能适合堆肥处理技术的固体废弃物主要有城市生活垃圾、生活污水污泥、家畜粪便等[1]。堆肥技术是在微生物的作用下，将固体废弃物中不稳定的有机质转化为较稳定的有机质，将其中的挥发性物质含量降低，同时降低其臭味。此外，堆肥技术还能够杀灭废弃物中含有的一些病原菌、虫卵等。堆肥是一个复杂的过程，需要控制的因素很多，最为关键的因素是保持微生物的正常繁衍，使其能够进行稳定的生长和代谢，此外还需控制pH、温度、湿度等。

2 堆肥的影响因素

2.1 原料

原料是堆肥处置过程中的主要部分，能作为堆肥技术原料的固体废弃物主要有生活污水处理厂污泥、城市生活垃圾、农业废物、畜禽粪便、餐厨垃圾等。不同的原料组成对堆肥的效果有着不同的影响。研究表明，生活污水厂污泥同甜高粱型农业废物进行混合堆肥，该组合产生的肥料质量最佳[2]。

2.2 水分

不同的原料组成和堆体系统，所需的水分不同。例如采用条垛系统和反应器系统，堆肥过程中水分不易大于65%；而对于强制通风静态堆垛其水分不宜大于60%，但水分也不能太低，一般情况下不宜低于40%，否则会抑制微生物的生长；水分太高的缺点是会堵塞堆料的空隙，进而变成厌氧发酵。

2.3 氧含量

氧含量是进行堆肥的主要影响因素，研究表明在堆体中空气氧的体积比例保持在5%～15%最佳，低于5%将会变成厌氧发酵，影响肥效；而高于15%会使堆体中大量的病原菌存活。

2.4 碳氮比

堆体中碳和氮的比例是堆肥过程变化的显著特征。在堆肥过程中，碳源会转化为CO2和一些腐殖质；堆体中的含氮物质会以氨气的形式逸散或者转变为硝酸盐等，或者被生物吸收。一般情况下，堆肥中C/N比保持在20:1到30:1为最佳。其过高或者过低都会影响堆肥的效果[3]。

2.5 温度

堆肥过程中最佳的温度范围为45℃～65℃；温度大于65℃时就会抑制堆体中微生物的生长。堆肥是一个进行放热的过程，如不妥善进行控制温度将会增加到75℃～80℃，大量的有机物将会被消耗，进而降低了堆肥的质量。

3 堆肥技术的种类及特点

堆肥技术是一项古老传统的固体废弃物处理技术，来源于人类对其和畜禽粪便的处置。堆肥主要是利用微生物对有机物的降解，以使有机物转化为无机物，此过程中微生物自身也得到增殖。在这个过程的同时微生物的新陈代谢活动，将一部分有机物同化，另一部分有机物被转化为无机物，释放出能量。微生物在此过程中进行了物理、化学和生物等转化。逐渐稳固，并形成腐殖酸，而后形成最终产品-肥料[3]。

按照堆肥过程中含有氧气的多少可分为好氧堆肥、厌氧堆肥和兼性堆肥三类。而根据堆肥技术的复杂程度，可分为条垛式堆肥系统、静态强制通风垛式堆肥系统和发酵仓式系统。

3.1 厌氧、好氧堆肥技术

3.1.1 厌氧堆肥技术

厌氧堆肥技术是利用微生物在厌氧或缺氧条件下对有机固体废弃物进行分解的过程，堆肥过程中有机物不能够完全被分解，而且还伴随着恶臭气体的溢出。

厌氧堆肥技术的原理：有机固体废弃物在厌氧条件下，利用微生物的分解作用将有机物分解的过程。这个过程是有机固体废弃物无害化资源化的过程。分解过程中主要的产物为甲烷和二氧化碳，甲烷是一种可利用的能源，二氧化碳是相对污染较低的物质。这个能源转化的过程中，大部分的能源转化到甲烷中，而只有一小部分转移到二氧化碳中。由于厌氧发酵过程中物质的代谢、转化以及生物群落之间的作用相当复杂，对其有机物转化的过程说法不一，主要有两阶段理论、三阶段理论和四阶段理论[4]。

厌氧堆肥的优点是在反应过程中能耗低，但是其缺点也是相当显著，就是有机物分解不彻底，还伴有恶臭气体，因此在实际中应用较少。

3.1.2 好氧堆肥技术

好氧堆肥技术是指在有氧条件下利用好氧微生物对有机物进行氧化分解的过程。在该过程中有机物分解彻底，无恶臭气体产生，而且好氧堆肥化具有发酵周期短，无害化程度高，卫生条件好，易于机械化操作等特点，故国内外用垃圾、污泥、人畜粪尿等有机废物制造堆肥的工厂，绝大多数都采用好氧堆肥化。好氧堆肥过程中，有机固体废弃物中可溶性有机物可透过堆体中微生物的细胞壁和细胞膜进入微生物的体内被吸收，其中不能被直接吸收的有机固体废弃物吸附在微生物的体外，然后在微生物产生的胞外酶的作用下继续被分解，再被微生物所利用[5]。

好氧堆肥技术是一个复杂的微生物氧化分解过程，可分为三个阶段完成堆肥过程。（1）中温阶段：该阶段是好氧堆肥的初级阶段，堆体中基本保持中温的状态，其中嗜温型细菌最为活跃，且能够利用可溶性有机物大量的繁殖。（2）高温阶段：在嗜温型细菌的作用下，堆体的温度不断上升。当堆体的问题上升到45℃时，进入了下一个堆肥阶段，即高温阶段。（3）腐熟阶段：腐熟阶段属于堆肥的后期，大部分的可溶性有机物已被分解，堆体中只剩下难降解的有机物和一些新形成的腐殖质。这个时期微生物的活动频率较低，发热量开始减少，堆体的问题开始降低。

好氧堆肥技术中根据不同的供氧方式分为强制通风好氧堆肥和自然通风好氧堆肥。强制通风好氧堆肥是需要在外力的作用下，借助空压机或空气泵等的作用，是整个堆体保持在好氧的环境条件下，该方法能够有效的防止堆体内部出现缺氧或厌氧的环境，确保有机物的充分分解，其缺点是能耗高。自然通风好氧堆肥是利用自然的条件来保证堆体中的氧气含量，但是该技术会出现堆体内部供养不足的现象，使得有机物不能充分分解，影响堆肥效果，但其相比强制通风好氧堆肥能耗较低。

3.2 条垛式、通气静态垛式、发酵仓堆肥系统

3.2.1 条垛式堆肥

条躲式堆肥技术被认识距今最为古老的堆肥方式，即将堆肥物料以条垛状堆置,垛的断面可以是梯形、不规则四边形或三角形。它的填充量巨大，在运行时需要大量的人力和机械装置来给堆体进行供养[6]。一般条垛的形状是3m～5m宽,2m～3m高的梯形条垛。而最佳的条垛尺寸需要根据气候条件、翻堆的设备以及堆肥原料等一些条件而定。为了保证更好的堆肥效果，和对周围环境的保护，一般情况下条垛式堆肥都应堆在沥青、水泥或者其它坚固的地面上。

优点:（1）使用的设备简单，投资少；（2）水分散失快，堆肥易干燥；（3）填充剂易于筛分和回用；（4）堆腐时间相对较长,产品的稳定性好；

缺点：（1）条垛式系统占地面积大；（2）需要翻动堆体进行通气,耗费大量的翻堆机械及人力；（3）相对于其他堆肥系统,条垛式堆肥系统需要更频繁地监测,才能确保足够的通气量和温度；（4）翻堆会造成臭味的散失,污染大气环境；（5）条垛式在不利的气候条件下不能进行操作,受环境影响较大；（6）为了保证良好的通气条件,条垛式系统所需的填充剂比例相对较大。

3.2.2 通气静态垛式堆肥

相比条垛式堆肥系统，通气静态垛式堆肥系统能够有效的保证温度。在堆肥过程中不需要物料的翻堆，是利用鼓风设备以及通气管路来保证堆体中的氧含量[7]。堆肥时在管路上铺设一层木屑或者其他物料，确保气体可以均匀的输送到堆体中，然后在填充物上堆放肥料进行堆肥。为了最大限度的减少对周围环境的影响，一般堆肥应设在沥青或水泥地面上进行,以防止渗滤液对土壤的污染或对地面的腐蚀。

优点：（1）投资相对较低；（2）温度能够得到更好的控制，产品稳定性好，堆肥时间较短；（3）占地面积小。

缺点：受气候条件影响大，例如在雨天会破坏堆体的结构；而相对条垛式堆肥冬季所受影响较小。

3.2.3 发酵仓堆肥

发酵仓堆肥系统是一种自动化、机械化很高的堆肥方式。该堆肥技术是在部分或者全封闭的容器中，在一定的空气和水分条件下使物料进行生物降解和转化的堆肥技术。根据容器中物料流向的不同，可分为水平流向反应器和竖直流向反应器。在堆肥的整个周期中，堆肥的原料调理剂和膨胀剂，初始含水量和碳氮比，通气状况和温度均需要进行严格的控制，只有在最佳的工艺条件下才能最终达到提高发酵效率，这样才能保证堆肥产品的质量[8]。

优点：（1）占地面积小；（2）堆肥条件易控制；（3）堆肥过程不受外界气候的影响；堆肥过程中能够对废气进行收集，减少了对环境的二次污染；（4）发酵仓中的余热能够进行回收利用；

缺点：（1）设备要求高，投资大；（2）堆肥周期短，产品具有潜在的不稳定性；（3）依赖机械化设备的程度高，设备一旦出问题，直接影响堆肥的效果。

4 结语

堆肥技术是固体废弃物无害化、资源化利用的重要措施。大量的实践表明有机质能够从根本上改变土壤的性质，能够为农作物的生长提供必要的N、P、K等元素，有效的调节植物的生长。但是我国目前的堆肥质量不高，堆肥中有大量的玻璃、砂石等杂质，直接影响堆肥的效果。因此应加大力度改善前期的垃圾收集、分类等设施和技术。同时不断的发展新型的堆肥技术，提高堆肥的利用效率。

参考文献

[1]李影,焦素芝.怎样用酵素菌制秸秆堆肥[J].新农业,2003,(3):1.

[2]黄得扬,陆文静,王洪涛.有机固体废物堆肥化处理的微生物学机理研究[J].环境污染治理技术与设备,2004,5(1):12-18.

[3]梁丽,赵秀兰.污水厂污泥堆肥前后养分及重金属的变化[J].环境科学与管理,2006,31(31):63-65.

[4]张荣成,李秀金.作物秸秆能源转化技术研究进展[J].现代化工,2005,25(6):14-17.

[5]Naina N T.Evaluation of animal waste composting[J].Biological Wastes,2006,26(2):89-93.

[6]Haug T.The practical handbood of composting engineering[M].New York:CRC Press Inc,2004:91-135.

[7]曾光明,黄国和,袁兴中,等.堆肥环境生物与控制[M].北京:科学出版社,2006.