有机废弃物堆肥处理保氮技术研究

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1、有机废弃物堆肥处理保氮技术研究摘要：文章根据有机废弃物高温好氧堆肥技术的特点，提出堆肥全过程保氮，阐述了不同堆肥阶段堆肥保氮的技术原理及方法，并对其不足和限制因素进行了相关分析，指出将有机废弃物堆肥处理的无害化和资源化有机结合起来是堆肥保氮技术的重要基础。关键词：堆肥，保氮，有机废弃物，全过程中图分类号：S963.91文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.20150935013引言高温好氧堆肥是世界各国资源化利用厨余垃圾、市政污泥以及畜禽粪便等固体有机废物最重要途径之一。然而，高达77%的氮素损失量是高温好氧堆肥过程中的一个重要的限制性问题[1]

2、，氮素损失不仅降低了堆肥产品的养分价值，还可能成为影响区域大气氮沉降和酸雨的重要污染源[2]。NH3是堆肥恶臭的主要成分，它不仅是一种重要的酸雨催化物质，其溶于水后对堆肥设备也具有一定的腐蚀性；氮素是植物生长所需要的大量元素，堆肥过程中的氮素的损失直接导致堆肥品质的下降，影响其农业利用价值。1堆肥原料调控91.1调节堆料C/N比碳和氮是微生物细胞合成和新陈代谢等生命活动中最重要的2种营养元素。堆肥过程中，C/N对于堆体有机质降解速率具有重要的影响，一般堆肥起始C/N调至25～35之间，若C/N过高，超过40，则堆体中可供消耗的碳元素多，氮素养料相对缺乏，微生物

3、活动受到抑制，降解速率慢，发酵延长；若C/N过低，小于20，则可供消耗的碳元素少，氮素相对过剩，氮极易转变成氨态氮而挥发，导致氮素大量损失。因此，高氮元素含量堆体对于堆肥保氮极为不利。贺琪[7]等以鸡粪和小麦秸秆为原料进行堆肥实验，研究堆肥过程中各种形态氮素的转化和损失，结果显示，当堆体C/N分别为12.4、17.4、31.2、35.2时，氮素损失率分别为58.7%、60.2%、37.7%、23.3%，表明堆肥C/N越低，氮素损失越高[3]。叶素萍等通过猪粪和锯末联合堆肥也得到了类似的结论，并指出适合堆肥的C/N质量比为25～35。因此，不少研究者试图通过增加

4、C/N降低堆肥氮素损失。Mahimairaja等]在畜禽粪便堆肥时，通过加入富C物质（秸杆和泥炭）使NH3损失分别降低33.5%和25.8%[4-5]。1.2控制堆料含水率9含水率是一个重要的堆肥控制参数，它可以通过多种方式影响堆肥氮素的损失：通过对堆肥温度的影响进而影响氮素损失。堆肥物料含水率过高，堆体升温慢，抑制NH3快速挥发；通过影响堆肥发酵方式进而影响氮素损失。当堆肥物料含水率过高时，堆体中某些区域存在厌氧核，增加了NOx产生的机率，但同时堆体厌氧发酵会产生有机酸，降低堆体pH，减少NH3挥发；通过影响渗滤液产生量进而影响氮素损失。堆肥物料含水率较高时

5、，在其他工艺条件不变的情况下，渗出液产生量大，增大了渗出液带出的氮素损失。因此，在堆肥过程中，调节含水率时应综合考虑上述各因素，以减少氮素损失。1.3添加化学、物理试剂在堆肥过程中引起氮素损失的主要原因是微生物将有机态氮分解为无机铵根离子，在高温和偏碱性环境条件下生成大量的游离NH3，当浓度持续升高时，形成大量的氨挥发。因此，添加相应的物理、化学试剂，降低堆肥物料中NH3浓度，可以有效抑制NH3挥发，降低氮素损失。常用的物理、化学试剂有2种类型，通过与NH3的化学反应降低NH3浓度，从而抑制NH3挥发，固定氮素。例如弱有机酸、过磷酸钙、金属盐类、含硫化合物等；

6、通过吸附作用将NH3滞留在堆体中，减少NH3挥发，达到保氮目的，例如沸石、锯末、膨润土等。9在通过化学反应试剂降低NH3挥发的研究中，王敦球等发现，通过往堆肥物料中添加竹醋酸，可减少12.5%的氮损失。李国学等的研究也显示，堆肥过程中磷酸和氧化镁等物质的添加可以使氮素损失减低至40%；通过添加Ca和Mg盐，Witte等发现，鸡粪好氧降解过程中NH3挥发量量显著降低，进一步分析显示，在降低NH3挥发能力上，MgCl2效果最好，CaCl2次之，MgSO4影响最小；在各种用来降低NH3挥发的弱酸和金属盐中，过磷酸钙是一种很重要的调节剂，其成分中无论是磷酸钙、石膏还是

7、游离酸都能将易挥发的NH4+-N转化为比较稳定的酸性铵或硫酸铵，减少氮素损失，吴银宝等通过猪粪堆肥臭气产生与调控的研究发现，在猪粪堆肥过程中，添加1.5%的过磷酸钙添，不仅可以降低堆肥的pH值，使挥发NH3浓度降低，而且可以促进NH4+-N向其它形式的氮转变，提高保氮效果。不过，由于微生物活动的环境pH是有一定范围的，因此，物料pH的调节区域有限，否则影响堆肥进程，此外，部分金属盐类固氮剂的使用，可能会增加堆肥应用的重金属环境污染风险。1.4接种微生物菌剂堆肥过程中，微生物在氮类物质降解、NH4+-N利用方面起至关重要的作用，因此可以通过接种能吸收、利用或转化

8、NH4+-N9的微生物，促进NH4+-