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污泥堆肥过程中主要性质及氮素转变 徐灵，王成端，姚岚 西南科技大学四川 绵阳 621010目前堆肥过程中氮素损失比较严重，通常达到50％左右。针对这一问题，文以污泥和秸秆为原料，进行了不同配比条件下高温好氧堆肥试验，研究了堆肥过程中各主要性质及各种形态氮素的转化规律。结果表明，堆肥有效实现了污泥无害化、减量化和资源化。在pH值和温度较高条件下的氨气大量挥发是堆肥过程氮素损失的重要途径，且不同的物料配比会对氮素损失造成影响，C/N比低的配比氮素损失较大。适当降低堆料温度、添加酸性物质以降低pH值等措施均可减少氮素损失。 污泥堆肥氮素转变氮素损失中图分类号：X 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（200）0-0602-04表2 堆肥试验方案 Table 2 The design of the composting experiment 堆体编号 物料配比（质量比） 通风方式 A 污泥秸秆＝2∶1 强制通风 B 污泥秸秆＝3∶1 强制通风 C 污泥秸秆＝4∶1 强制通风 D 污泥秸秆＝3∶1 强制通风＋人工翻堆 强制通风供氧机制采用间歇式供氧，每2 h通风30 min，高温期结束后每3 h通风20 min，人工翻堆在每次取样时进行城市污泥是城市废水处理过程中产生的沉淀物质。从污水处理厂排出的剩余污泥除含有灰分外还有大量有机质、病菌、寄生虫及有毒物质如重金属，常伴有恶臭气味。如将其任意堆放可造成二次污染[1，2,3]。同时污泥中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等植物需要的营养元素，及植物所必须的各种微量元素，能够改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长。堆肥化可以有效地实现污泥稳定化、无害化、资源化。由于其工艺过程简单，占地面积小，投资少，具有较好的经济、环境效益，是一种很有发展前途的固体有机废物处理手段[4]。然而高温堆肥过程中普遍存在氮素损失的现象，一般氮素损失率达到总氮量的30%~50%[5]，污泥甚至可高达68％[6]，不仅降低了堆肥产品品质而且会造成环境污染。因而如何控制堆肥中的氮素损失，对减少资源浪费和环境污染都具有重要意义。 发达国家在控制氮素损失减少氨气挥发方面采用多种方法，也有大量研究成果。但这些研究成果主要用于畜禽粪便储存、运输或堆肥过程中，而针对污泥堆肥过程中氮素损失的研究和控制较少。不同的堆肥原料会使堆肥具有特殊性，因而如何控制堆肥中的氮素损失，对减少资源浪费和环境污染都具有重要意义。探清堆肥过程氮素的变化规律是控制其损失的基础。本文通过污泥好氧堆肥试验研究堆肥过程中各理化性质和氮素转变规律，为污泥堆肥的氮素调控提供理论支持。 堆肥原料为污泥和稻草秸秆，试验所用污泥取自西南科技大学污水处理厂，稻草秸秆购自学校附近农村，并粉碎，堆肥原料的具体理化性质如表1所示。 Table 1 Initial conditions and composition of the composting materials 原料 含水率(%) pH值 总氮(g·kg-1) C/N比 污泥 85.92 7.45 61.11 8.79 秸秆 6.91 未测定 9.30 47.09 反应堆为水泥砖混结构，有效体积0.125 m3，底部设有PVC通风管，采用离心通风机供氧，实现了时间控制的通风自控，并在堆体中心设置温度传感器。 将污泥与粉碎后的秸秆分别按比例充分混合后，均匀装入反应堆中，试验设四个对比堆体，物料配比如表2所示。 每天早中晚各测一次堆体温度，取其平均为当天温度。分别于堆肥过程的第1、3、6、10、14、18、22、26取样并混合均匀，每次取样200 g左右。样品分2份，一份为鲜样待测，另一份于105 ℃烘干24待测。各指标测定方法参考《土壤农化分析》[7]和《水与废水监测分析方法》[8]。 温度的变化反映了堆体内微生物活性的变化，能很好的反映堆肥过程所达到的状态，是判定堆肥能否达到无害化要求的最重要指标之一[9]。 从图1可以看出堆肥的温度变化主要经历了升温、高温、降温四个阶段。堆肥初期，堆料中易分解的有机物在微生物的作用下迅速分解，产生大量热量使堆体温度分别在第3天和第4天均达到最高值，此后由于水蒸气带走大量热能，堆体温度逐渐降低并持续保持30 ℃～40 ℃的中温。四个堆体的温度保持在55 ℃以上的天数分别为5、7、9、5，均满足堆肥的卫生标准的要求[10]。 图1 堆肥过程中堆体温度和气温的变化 Fig. 2 Changes of air and pile temperature during the composting process 合适的水分是保持微生物最佳活性的必要条件，但水分过多，将阻碍气体输送，严重影响微生物的好氧代谢，并产生恶臭；水分过少，则