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蔬菜收割后的“残花败柳”如何处置？ 化作“春泥”更养菜
作者：何斌
　　商报讯　　（记者 ） 收获是种菜、养花、栽培果树的最终目的，每每到了这个时候，“都市农夫”们都会分外开心，因为几个月的劳作终于有了回报。不过，每当在收获的季节，总会有各种不能食用的菜叶、菜梗，对它们该如何处理？都市农夫们的回答肯定是，“化作"春泥"更养菜。”　　对于不同的种类蔬菜的“残花败柳”，可需要区别对待。“有些蔬菜废弃物适合翻入土中，有些则适合覆盖土上，这样才能达到最佳的肥效。如果处理不当，不但会使肥效减弱，还容易造成腐烂，引来病虫害。”一位农科院老师告诉记者。　　根据了解，由于不同蔬菜品种的养分含量、碳氮比差异较大，所以需依据它们各自特点选择废弃物收集、处理及利用方式。如对待叶菜类蔬菜废弃物，因为它们含水量大，所以单纯用叶菜类废弃物堆肥时较难升温，而且高温季节叶菜残体容易腐烂，因此，应在采收后及时进行切割、喷洒菌剂后，将它们埋入土中，使蔬菜叶片及残体与土壤进行混合发酵，避免水分损失以及长时间残留在土壤表面后腐烂。　　同样，容易腐烂的还有葱蒜类蔬菜残体，它们则适合于园林绿化树枝叶或小麦秸秆进行联合堆肥，覆盖在土壤上，或者粉碎后施用到其他非同科属的菜田中。　　而对于秋白菜，由于收获时气温低、土壤翻耕较难，建议将大量毛菜收集后覆盖粮田，或与其他种类的蔬菜残体或作物秸秆进行联合堆肥。同时，对于秸秆类蔬菜，由于其废弃物碳氮比低、水分含量高、病虫害残留少的特点，可以与含水率低、碳氮比较高的作物秸秆（玉米秸秆）或园林绿化树枝叶等残体进行联合堆肥。
（责任编辑：HN666）
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蔬菜废弃物堆肥化过程中碳氮转化规律
【摘要】：随着蔬菜种植产业化的迅速发展,在生产、运输等过程中产生了大量废弃物。蔬菜废弃物中含有大量的营养成分,但是蔬菜废弃物含水量高、碳氮比小、堆腐过程碳氮损失严重、易产生漏滤液和恶臭。为了研究蔬菜废弃物在堆肥过程中碳氮转化规律,为蔬菜废弃物堆肥保碳保氮提供依据。本研究选用蔬菜废弃物、菌糠和畜禽粪便进行了为期60 d的堆肥试验,在不同的通气条件下,同时观测堆肥过程中各种形态的有机碳(有机碳、水溶性有机碳、热水溶性有机碳、腐殖质等)及含氮化合物(全氮、碱解氮、硝铵态氮)的变化。另采用西红柿茎蔓、玉米秸秆和猪粪按一定比例混合后添加不同比例的生物质炭进行了为期30 d的堆肥发酵试验,研究分析添加生物质炭对堆肥过程中氮素的转化及损失规律的影响。研究结果表明:⑴研究堆肥过程中温度和含水量的变化。通气和微生物菌剂都有利于堆体温度的快速升高,通气处理的堆体最高温度高于不通气处理,在通气条件下添加微生物菌剂的处理堆肥的最高温度比未添加微生物菌剂的处理高4.13℃。通气能快速降低堆体含水量。在堆肥结束时,含水量分别降低了32.90%和37.52%;不通气处理的含水量前期波动升高后期趋于稳定,堆肥结束时,含水量的分别增加了4.13%、8.68%。⑵研究堆肥过程中氮素的变化。在通气条件下,堆肥前期NH4+-N含量较高,后期逐渐降低,而硝态氮含量随着堆积的进行而升高,添加微生物菌剂有利于堆肥前期的氨化作用和后期的硝化作用;不通气处理前期NH4+-N含量逐渐升高,中后期趋于稳定。通气和微生物菌剂有利于堆肥保氮,减少氮素损失,堆肥结束时,各处理的全氮含量分别升高了3.06%、10.63%、20.29%、7.03%。添加微生物菌剂有利于前期堆肥物料中复杂的含氮化合物被微生物分解利用,形成易吸收的碱解氮,而后期微生物利用碱解氮供自身生长需要,同时氮素以氨气等气体形式挥发或向其他形态转化,导致HN含量降低。堆肥结束时,不通气条件下未添加微生物菌剂处理的碱解氮含量降低了5.72%,而其他处理分别增加了0.23%、3.07%、0.23%。⑶研究堆肥过程中有机碳的变化。添加微生物菌剂有利于前期有机物料快速分解,后期促进腐殖质的形成,减少堆肥碳素损失。在通气条件下堆肥结束时,未添加生物菌剂和添加生物菌剂,有机碳分别降低了18.46%、14.70%;在不通气条件下,堆肥结束时,未添加生物菌剂和添加生物菌剂的有机碳分别降低12.17%、10.14%。通气处理比不通气条件的HA/FA值高,能够产生更多的胡敏酸,通风有能够促进富里酸向胡敏酸的转化形成;添加微生物菌剂比未添加微生物菌剂的HA/FA值高,能够产生更多的胡敏酸,添加微生物菌剂能够产生更多的胡敏酸,能够促进富里酸向胡敏酸的转化形成。⑷研究添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程中的氮素转化。在堆肥过程中,添加生物质炭能够提高堆体温度,使堆体快速进入高温期,延长高温持续时间;可降低挥发性氨的累积释放量,减少堆肥过程中的氮素损失,从而提高堆肥产品全氮的含量,可促进堆肥后期NH4+-N向NO3--N转化,提高非酸水解态氮的含量。添加生物质炭有利于堆肥的腐熟,在堆肥的第18 d添加较高比例的生物质炭的处理其NH4+-N/NO3--N≤0.5,堆肥产品达到腐熟。综合保氮和腐熟效果,蔬菜废弃物在堆肥化过程中以添加10%的生物质炭为最佳。
【关键词】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：S141.4【目录】：
摘要6-8abstract8-13第一章 绪论13-21 1.1 蔬菜废弃物的资源化利用13-14
1.1.1 我国蔬菜产业的现状13
1.1.2 蔬菜废弃物的理化特性以及危害13
1.1.3 蔬菜废弃物的资源化利用13-14 1.2 蔬菜废弃物堆肥处理的研究进展14-17
1.2.1 温度14-15
1.2.2 含水量15
1.2.3 C/N比15
1.2.4 通风量对堆肥化的影响15-16
1.2.5 pH值对堆肥化的影响16
1.2.6 微生物菌剂对堆肥化的影响16
1.2.7 生物质炭对堆肥化的影响16-17 1.3 堆肥过程中的碳氮转化规律17
1.3.1 堆肥过程中有机碳的变化规律17
1.3.2 堆肥过程中氮素的变化规律17 1.4 堆肥腐熟指标的研究17-19 1.5 本研究的目的及内容19-20
1.5.1 研究目的19
1.5.2 研究内容19-20 1.6 技术路线20-21第二章 通风气和微生物菌剂作用下蔬菜废弃物堆肥化氮素转化和腐熟度变化21-28 2.1 引言21-22 2.2 材料与方法22-23
2.2.1 试验材料22
2.2.2 试验设计22
2.2.3 测定指标与方法22-23
2.2.4 数据分析23 2.3 结果与分析23-27
2.3.1 温度的变化23-24
2.3.2 含水量的变化24
2.3.3 全氮含量的变化24-25
2.3.4 硝铵态氮含量的变化25-26
2.3.5 碱解氮的变化26
2.3.6 发芽指数的变化26-27 2.4 小结27-28第三章 通气和微生物菌剂蔬菜废弃物堆肥过程中的有机碳转化28-34 3.1 引言28 3.2 材料与方法28-29
3.2.1 堆肥原料及配比28
3.2.2 测定项目与测定方法28-29 3.3 结果与分析29-33
3.3.1 有机碳的变化29-30
3.3.2 水溶性有机碳30-31
3.3.3 腐殖质总量的变化31
3.3.4 胡敏酸和富里酸的变化31-32
3.3.5HA/FA的变化32-33 3.4 小结33-34第四章 添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程氮素转化的影响34-43 4.1 引言34 4.2 材料与方法34-36
4.2.1 试验材料34-35
4.2.2 试验设计35
4.2.3 测定项目及方法35-36
4.2.4 氮素损失率的计算36
4.2.5 数据处理36 4.3 结果与分析36-41
4.3.1 堆肥过程中温度变化36-37
4.3.2 全氮含量的变化37
4.3.3 无机氮的变化趋势37-38
4.3.4 挥发性氨的变化38-39
4.3.5 有机态氮的变化39-40
4.3.6 堆肥产物的氮素损失率40-41 4.4 讨论41 4.5 小结41-43第五章 结论与展望43-45 5.1 结论43-44 5.2 存在问题及展望44-45参考文献45-51致谢51-52作者简介52
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京公网安备75号作物秸秆与城市污泥高温好氧堆肥过程中碳氮磷及重金属转化研究-共享资料网
作物秸秆与城市污泥高温好氧堆肥过程中碳氮磷及重金属转化研究
西南大学 硕士学位论文 作物秸秆与城市污泥高温好氧堆肥过程中碳氮磷及重金属转化 研究 姓名：李必琼 申请学位级别：硕士 专业：环境工程 指导教师：赵秀兰
摘要作物秸秆与城市污泥高温好氧堆肥过程中碳 氮磷及重金属转化研究环境工程专业硕士研究生李必琼指导老师赵秀兰副教授摘要每年产生的大量城市污泥是我国亟待解决的环境问题，城市污泥堆肥化处理具有较好的 经济、环境效益，是城市污泥处理处置的重要方式，高温好氧堆肥化工艺具有运行费片ｊ低、 见效快、二次污染小等优点被广泛应用。目前，城市污泥堆肥主要存在养分含量低、重金属 含量高的问题，成为限制其农田利用的关键因素。堆肥过程中调理剂的选择对堆肥产品品质 的影响尤为重要，目前普遍使用的调理剂有农作物秸秆、生活垃圾、木屑等，我国农作物秸 秆资源丰富，但是大部分被弃置、焚烧，利用率很低，农作物秸秆含有丰富的氮、磷、钾等 营养元素和有机质，是污泥堆肥的理想调理剂。本研究选取四种不同秸秆（油菜秸秆、小麦 秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆）作为调理剂与城市污泥混合进行高温好氧堆肥实验，研究不同 秸秆对城市污泥高温好氧堆肥的影响，为提高农作物秸秆和城市污泥的资源化利用提供依据。 通过对四种秸秆与城市污泥混合堆肥试验研究，研究结果如下： （１）污泥堆肥中添加四种不同秸秆都顺利完成了堆肥过程，堆体升温速度为水稻秸秆＞ 小麦秸秆＞玉米秸秆＞油菜秸秆，降温速率为水稻秸秆＞玉米秸秆＞小麦秸秆＞油菜秸秆； 堆体高温期维持时间为添加小麦秸秆＞水稻秸秆和玉米秸秆＞油菜秸秆，四种秸秆中添加水 稻秸秆更有利于加快堆肥进入高温期的时间，缩短堆肥进入腐熟期的时间，促进污泥堆肥的 进程；不同秸秆调理剂对堆体ｐＨ和含水率的影响不明显。（２）四个处理中总有机碳和可溶性有机碳都呈下降的趋势。总有机碳降低了２２％２７％，添加油菜秸秆的处理降解量最少。可溶性有机碳降低了５６％，－－６７％，添加玉米秸秆的处理降低 量最少。 （３）四个处理中纤维素、半纤维素和木质素的含量变化趋势一致，纤维素、半纤维素和 木质素的降解难易度：半纤维素＞纤维素＞木质素。其中添加水稻秸秆的处理纤维素、半纤 维素减少的量最多，添加小麦秸秆的处理增加的木质素量最多。 （４）秸秆中纤维素、半纤维素和木质素含量与污泥堆肥中腐殖质的形成有密切联系。四 个处理中的ＨＭ和ＨＡ呈上升趋势，ＦＡ呈下降趋势，ＨＡ／ＦＡ总体上呈上升趋势。四种秸秆两南人学硕＋学佗论文 中添加玉米秸秆更有利丁提高污泥堆肥中ＨＭ、ＨＡ的含量，提高堆肥腐质化程度。 （５）四个处理中铵态氮含量的变化都呈先升高后下降的趋势，铵态氮的含量与堆体温度 和ｐＨ具有显著的相关性，添加小麦秸秆和玉米秸秆的处理中铵态氮含量较高：硝态氮的含 量呈逐渐增加的趋势，硝态氮含量与温度和含水率旱显著负相关，其中添加油菜秸秆的处理 硝态氮含量最高。 （６）四个处理中全氮和酸水解态氮变化趋势一致，堆肥结束时含量都明显增加，全氮含 量增加了８．４０／ｏ－－２０．５％，酸水解有机氮含量增加了１４．２０／ｏ－－－３１．１％。城市污泥堆肥过程中氮素组 分以有机氮为主，占全氮含量的５７％－－－９２％。添加玉米秸秆的处理有利丁促进堆肥中全氮含量 的增加，而添加水稻秸秆的处理更有利于促进堆肥中酸水解态氮含量的增加。 （７）四个处理中酰胺态氮占水解态氮的比列约为１３％～２５％，含量呈增加的趋势，添加 玉米秸秆的处理增加的量最多：氨基糖氮的含量在堆肥升温期和高温期＿旱．逐渐增加的趋势， 堆肥后期有所下降，但总体上旱增加的趋势，占水解态氮的比例变化不大；氨基酸态氮的变 化规律与酸解态氮相似，呈先降低后增加的趋势，氨基酸态氮Ｌｈ－酸解态氮的大约为３００／０－－４０％，堆肥结束时，其占水解态氮的比例变化不大；未鉴别态氮占酸解态氮比例增加了．４‰７％，添加水稻秸秆的处理中增加最多。 （８）污泥堆肥中添加四种秸秆都存在一定的氮素损失，氦素损失为７．２０／ｏ－－２８．４％，氮素 损失较少，堆肥比较理想。添加小麦秸秆的氮素损失最大，添加油菜秸秆的氮素损失最小。 （９）添加四种秸秆的四个处理中总磷和有机磷因“浓缩效应”含量都明显增加，但四种干占 秆对污泥堆肥中总磷和有机磷含量的变化影响不显著；添加四种秸秆对污泥堆肥中速效磷含 量的变化影响显著，其中添加玉米秸秆更有利于提高堆肥中速效磷的含量。 堆肥中无机磷主要以ＮＨ４Ｃ１。Ｐ、ＡＩ．Ｐ、Ｏ－Ｐ为主，堆肥结束后，各处理中ＮＨ４ＣＩ－Ｐ、ＡＩ－Ｐ、 Ｏ．Ｐ占无机磷总量的７９．５０／＇ｏ－－８１．１％。添加水稻秸秆的处理有利于提高堆肥中ＮＩ－ＩｎＣＩ。Ｐ的含量。 添加油菜秸秆的处理有利于提高堆肥中ＡＩ．Ｐ和Ｏ．Ｐ的含量。 （１０）城市污泥堆肥中各重金属总浓度Ｃｒ＞Ｐｂ＞Ｃｄ，污泥堆肥中添加四种秸秆重金属总 量都早增加的趋势，城市污泥堆肥中添加秸秆调理剂对重金属绝对含量的减少没有作用。 各处理的污泥堆肥产品中Ｃｒ以有机结合态为主，ＣＡ以可交换态和碳酸盐结合态为主， Ｐｂ的各种形态分布相对比较均匀。添加四种秸秆各处理间，添加玉米秸秆能减少可交换态 Ｃｄ含量的增加，增加残渣态和碳酸盐结合态Ｃｄ的含量；添加油菜秸秆的处理中有机结合态 Ｃｒ增加的量最多，添加水稻秸秆的处理中可交换态Ｃｒ增加的量最少：添加玉米秸秆的处理 有机结合态Ｐｂ减少的量最少，而添加水稻秸秆的处理中残渣态Ｐｂ增加的量最多。关键词：城市污泥高温好氧堆肥秸秆调理剂ⅡＡｂｓｔｒａｃｔＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ，Ｎ，Ｐ ａｎｄ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｅｃｅｓｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｅｒｏｂｉｃ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｏｆ ｃｒｏｐ ｓｔｒａｗｓ ａｎｄ Ｓｅｗａｇｅ Ｓｌｕ ｄｇｅＡｐｐｌｉｃａｎｔ ｆｏｒ Ｍａｓｔｅｒ Ｄｅｇｒｅｅ：Ｌｉ Ｂｉｑｉｏｎｇ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ａ．Ｐｒｏｆ．Ｚｈａｏ ＸｉｕｌａｎＡｂｓｔｒａｃｔＡ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｅｖｅｒｙ ｙｅａｒ ｉｓｏｎｅｏｆ ｓｅｒｉｏｕｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｓｌｕｄｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｄｉｓｐｏｓａｌ．Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｅｒｏｂｉｃ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｉｓｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｉｔｓ ｌｏｗ ｃｏｓｔ，ｂｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｓｅｃｏｎｄｍｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐ）ｓｔｉｎｇａｒｅｌｏｗ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｈｉｇｈ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ．ｉｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙａｔｔｈａｔ ｂｅｃｏｍｅ ｋｅｙ ｒｅｓｔｒｉｃｔ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｆａｒｍｌａｎｄ．Ｃｈｏｏｓｉｎｇｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｔ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｍｏｓｔｌｙ ｕｓｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｇａｒｂａｇｅ，ｓａｗｄｕｓｔ，ｅｔｃ．Ｃｒｏｐ ｓｔｒａｗ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｉｓ ｒｉｃｈ ｉｎ ａｂａｎｄｏｎｅｄｒｅｓｏｕｒｃｅｐｒｅｓｅｎｔａｒｅｃｒｏｐ ｓｔｒａｗ，ｂｕｔ ｌｏｗ ｉｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｂｅｃａｕｓｅ ｍｏｓｔ ｉｓａｎｄｂｕｒｎｅｄ．Ｃｒｃｐ ｓｔｒａｗ ｗｉｔｈ ａｂｕｎｄａｎｔ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｌｉｋｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，?ｐｏｔａｓｓｉｕｍａｎｄｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｉｓ ｉｄｅａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ ｆｏｒ ｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ．Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｕｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒａｗ，ｗｈｅａｔ ｓｔｒａｗ，ＣＯｒｎ ｓｔｒａｗ，ｒｉｃｅｓｔｒａｗｓ（ｒａｐｅｓｔｒａｗ）ａｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ ｍｉｘｅｄ ｗｉｔｈ ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ ｔｏｏｎｐｒｏｃｅｅｄ ｈｉ｝ｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｅｒｏｂｉｃ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ，ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ．ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒａｗｓ ａｅｒｏｂｉｃ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｆｏｒ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ． Ｔｈｅ ｍｉｘｅｄ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｏｆ ｆｏｕｒ ｓｔｒａｗｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｏｎｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｒｏｐ ｓｔｒａｗａｎｄａｎｄｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ ｗｅｒｅ ｐｒｏｃｅｅｄｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅａｓ（１）Ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ｗｉｔｈ ｆｏｕｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒａｗｓ ａｄｄｅｄ ｉｎｔｏｓｌｕｄｇｅ．ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｐｉｌｅｄ ｂｏｄｙ Ｗａｓ ｆｌｅｅ ｓｔｒａｗ＞ｗｈｅａｔ ｓｔｒａｗ＞ＣＯｒｎ ｒａｐｅ ｓｔｒａｗ，ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｒｄｅｒ Ｗａｓ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ＞ＣＯｒｎ ｓｔｒａｗ＞ｗｈｅａｔ ｓｔｒａｗ＞ｒａｐｅ ｓｔｒａｗ＞ｓｔｒａｗ；ｈｉｒｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｏｌｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｐｉｌｅｄ ｂｏｄｙ ｗａｓ ｗｈｅａｔ ｓｔｒａｗ＞ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ ａｎｄ ＣＯｒｎ ｓｔｒａｗ＞ｒａｐｅｓｔｒａｗ．Ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ａｄｄｉｎｇ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ Ｗａｓ ｍｏｒｅ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｓｐｅｅｄ ｕｐ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｔ ｉｎｔｏ ｈｉ【ｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｉｏｄ ａｎｄ ｍａｔｕｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ，ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｓ ｈａｄ ｕｎｃｏｎｓｐｉｃｕｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔｏｎｓｅｗａｇｅｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ．ｐＨ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｉｌｅｄ ｂｏｄｙ．ＩＩＩ两南人学硕十学何论文（２）Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｂｏｔｈ ｄｅｃｌｉｎｅｄ ｉｎ ｆｏｕｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ２２％ｔｏ ２７％ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｅｘｉｓｔｓ ｉｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｍｉｎｉｍｕｍａｄｄｉｎｇｒａｐｅｓｔｒａｗｓ．Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ５６％～６７％，ａｎｄ ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｘｉｓｔｓ ｉｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｄｄｉｎｇｃｏｒｎｓｔｒａｗｓ． ｌｉｇｎｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ（３）Ｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ．ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｎｄｈａｄｓａｎ＇ｌｅｔｒｅｎｄ ｉｎ ｆｏｕｒｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ ｏｒｄｅｒ Ｗａｓ ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅ＞ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ＞ｌｉｇｎｉｎ．Ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｎｄ ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｒｅａｃｈｅｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗｓ ｒｅａｃｈｅｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｂｙａｎｄｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｌｉｇｎｉｎａｄｄｉｎｇｗｈｅａｔ ｓｔｒａｗ．（４）Ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍｕｓ ｉｎ ｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｈａｄ ｃｌｏｓｅｌｙ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ， ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｎｄ ｌｉｇｎｉｎ ｉｎ ｓｔｒａｗ．ＦＡ ｓｈｏｗｅｄａｄｏｗｎｗａｒｄ ｔｒｅｎｄ．ＨＭ，ＨＡ，ａｎｄ ＨＡ／ＦＡ ｓｈｏｗｅｄａｕｐｗａｒｄ ｔｒｅｎｄ．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ，ａｄｄｉｎｇ ＣＯｒｎ ｓｔｒａｗｓ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｒａｉｓｅ ｄｕｒｉｎｇ ｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇＨＭ，ＨＡａｔｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｈｕｍｉｆｉｃａｔｉｏｎ． ｆｉｒｓｔ’（５）Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｉｎ ｆｏｕｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｂｏｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｄｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｌａｔｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｈａｄａａｎｄｔｈｅｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄ ｐＨ ｏｆ ｐｉｌｅｄ ｂｏｄｙ．Ｔｈｅ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ａｄｄｉｎｇ ｗｈｅｅｔ ｓｔｒａｗｓａｎａｌｃｏｒｎｓｔｒａｗｓ．Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆ ｎｉｔｒａｔｅｎｉｔｒｏｇｅｎｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｉｔ ｈａｄ．ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｄｄｉｎｇ ｒａｐｅ ｓｔｒａｗｓ．ａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄｒｅａｃｈｅｄｍａｘｉｍｕｍｂｙ（６）Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ａｃｉｄ ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｈａｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｉｒ ｃｏｎｔｅｎｍ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ａｔ ｔｈｅ ｅｎｄｓａｍｅｔｒｅｎｄ ｉｎ ｆｏｕｒｏｆ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｏｔａｌａｎｄａｃｉｄ ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ８．４％一２０．５％ａｎｄ １ ４．２％～３ １．１％．Ｄｕｄｎｇ ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｗａｓ ｏｒｇａｎｉｃ ｎｉｔｒｏｇｅｎｔｈａｔ ｔｏｏｋ ｕｐ ５７％一９２％ｏｆ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ．Ａｄｄｉｎｇｃｏｒｎｓｔｒａｗｓ Ｗａｓ ｍｏｒｅ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ａｄｄｉｎｇ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗｓ Ｗａｓ ｍｏｒｅ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｃｉｄ ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ．（７）Ａｍｉｄｏｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｃｃｏｕｎｔｅｄ ｆｏｒ ａｂｏｕｔ １ ３％ｔｏ ２５％ｏｆ ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ Ｎ，ｉｔｓ ｃｏｎｔｅｎｔ Ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｎｄ ｒｅａｃｈｅｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｂｙ ａｄｄｉｎｇａｃｏｒｎｓｔｒａｗｓ．Ａｍｉｎｏ ｓｕｇａｒ Ｎ ｗｈｉｃｈ ａｃｃｏｕｎｔｅｄ ｆｏｒ ｏｎｌｙｓｍａｌｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ Ｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｉｎｇａｎｄｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｉｏｄｓ ｂｕｔｃｏｎｔｅｎｔｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｌａｔｅｒ ｅｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｔｒｅｎｄ Ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｔｈｅａｃｉｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｔ ｆｉｒｓｔ ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｉｔ ａｃｃｏｕｎｔｅｄｏｆ ａｍｉｎｏａｎｄｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈａｔ ｓｈｏｗｅｄａｓｉｍｉｌａｒ ｔｒｅｎｄ ｗｉｔｈ ａｃｉｄ ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄｆｏｒ ａｂｏｕｔ ３０％ｔｏ ４０％ｏｆ ａｃｉｄ ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｄｌｉｔｔｌｅ ａｔ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｕｎｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ａｃｉｄ ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ４％ｔｏ ７％ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｄｄｅｄ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗｓ． （８）Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｌｏｓｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ７．２％＇－－２８．４％ｅｘｉｓｔｅｄ ｉｎ ａｌｌｓｔｒａｗｓｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｔｈ ｆｏｕｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆａｎｄｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ Ｗａｓ ｑｕｉｔｅｉｄｅａｌ．Ｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎ ｌｏｓｓ ｒｅａｃｈｅｄｍａｘｉｍｕｍ ａｎｄ ｍｉｎｉｍｕｍＩＶＡｂｓｔｒａｃｔｓｅｐａｒａｔｅｌｙ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｗｈｅａｔ ｓｔｒａｗｓ ａｎｄｒａｐｐ．ｔｒａｗｓ．ｏｒｇａｎｉｃ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｂｏｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｅｖｉｄｅｎｔｌｙ ａｆｔｅｒ（９）Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ａｎｄｒｅａｓｏｎａｄｄｉｎｇ ｆｏｕｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｔｒａｗｓ ｆｏｒ ｔｈｅｏｆ”ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ”，ｂｕｔ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｗａｓ ｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｗａｓ ａｆｆｅｃｔｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｂｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒａｗｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ａｖａｉｌａｂｌｅｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇａｎｄａｄｄｉｎｇｃｏｒｎｓｔｒａｗｓＷａＳ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ． ＮＨ４ＣＩ一只Ａｌ―Ｐ’Ｏ―Ｐ ｗｅｒｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｗａｓ７９．５％～８ １．１％ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ．Ａｄｄｉｎｇ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗｓ ｗａｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ＮＨｄＣＩ―Ｐ ｃｏｎｔｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔ．ａｎｄｒａｐｅ ｓｔｒａｗ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ Ａｌ―ＰａｎｄＯ―Ｐ（１ ０）Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ Ｗａｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｂｏｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｆｔｅｒ ａｄｄｉｎｇ ｓｔｒａｗｓ，ｉｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔＣｒ＞Ｐｂ＞Ｃｄ．ａｎｄｔｈｅｉｒｎｏｓｔｒａｗ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒＳｈａｄｆｕｎｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｄｕｄｎｇ ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ． Ｔｈｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ＷａＳ ｍａｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ Ｃｒ，ａｎｄ Ｃｄ ｅｘｉｓｔｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｎｖｅｒｔｉｂｌｅｃｏｒｎａｎｄｃａｒｂｏｎａｔｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｆｏｒｍｓ ｏｆ Ｐｂ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｅｖｅｎｌｙ．Ａｄｄｉｎｇｓｔｒａｗｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｃｏｎｔｅｎ，ｔｏｆ ｃｏｎｖｅｒｔｉｂｌｅ Ｃｄ，ｉｎｃｒｅａＳｅｄ ｒｅｓｉｄｕａｌ ａｎ．ｄ ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｃｄ；ｔｈｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｒ ｉｎ ｒｅａｃｈｅｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ａｄｄｅｄ ｒａｐｅ ｓｔｒａｗｓ ａｄｄｅｄ ｒｉｃｅ ａｄｄｅｄｃｏｒｎｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｖｅｒｔｉｂｌｅ Ｃｒ ｉｎｃｒｅａＳｅｄ ｌｅａＳｔ ｉｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ―ｓｔｒａｗｓ，Ｔｈｅｓｔｒａｗｓｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｂ ｉｎｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｒｅａｃｈｅｄ ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌ Ｐｂ ｉｎｃｒｅａＳｅｄ ｍｏｓｔｌｙ ｉｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ａｄｄｅｄ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳｅｗａｇｅｓｌｕｄｇｅＨｉｇｈｆｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｅｒｏｂｉｃ ｅｏｍｐｏｓｆｉｎｇｉＳｔｒａｗＣｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒＶ独创性声明学位论文题目：笠堑挂狂皇域立洹渥直湿堑氢推壁过猩生毯氢盛区重金属整丝珏究本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。学位论文作者：套Ⅸ，曲、签字日期：跏，ｏ年６月ｇ日学位论文版权使用授权书本学位论：丈作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院（筹）可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：龟集保密，口保密期限至年月止）。学位论文作者签名：专资蟊、签字日期：函（。年６月ｇ日导师签名：拯秀之签字日期：矽ｐ年６月子固保护知识产权声明本人完全了解西南大学关于对研究生在本校攻读学位期间撰写论文的知识产权保护规定。本人撰写的论文是在导师具体指导下，并得 到相关研究经费支持下完成的。具体数据和研究成果归属于导师和作者本人，知识产权单位属西南大学。本人保证毕业后，以本论文数据和资料发表论文或使用论文工作成果时，需征得导师同意，并且署名第一单位仍然为西南大学。学位论文作者签名：东玲需、签字日期：跏ｆｏ年易月ｇ日第一章文献综述第一章文献综述城市污泥是我国亟待解决的环境问题，随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐 年提高，城市污水厂的污泥产量也急剧增加。２００８年，全国废水排放总量５７１．７亿吨，比２００７ 增加２．７％，其中工业废水排放量２４１．７亿吨，占废水排放总量的４２．３％，比２００７年减少２．０％； 城镇生活污水排放量３３０．０亿吨，占废水排放总量的５７．７％，比２００７年增加６．４％。全国城镇 污水处理率由２００７年的６０％提高到了２００８年的７０．２％【１】。污水得到有效处理的同时，面临 着城市污泥处理的难题，如果按城市污水处理过程中产生的污泥量约占处理污水总量的ｌ‰２％计算，全国２００８年排放的污泥量约４．６亿吨。城市污泥成分复杂，除了含有人量水分外，还有大量有机质、病原菌、寄生虫及有毒物质如重金属，常伴有恶臭气味【２一】，未经恰 ‘当处置的城市污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二次污染，不但对生态环境和人类活 动构成威胁，而且这些城市污泥若得不到及时处理与处置，就会影响污水处理厂的正常运行 和处理效果。因此，如何将产量巨大，成分复杂的污泥为无害化、资源化，避免二次污染， 已经成为世界环境界瞩目的课题之一。目前，城市污泥处置方法主要有填埋、焚烧，海洋倾倒和土地利用，前三种处置方法由于环境和经济压力日益增大及二：次污染问题而逐渐减少或被禁止。许多学着的研究表明，城 市污泥中含有丰富的有机质和氮、磷、钾等能促进生长的营养元素及植物所必须的各种微量 元素，用堆肥法处理后的污泥可以改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长，有效的 实现污泥稳定化、无害化、资源化【４刮。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【＿７１。１．１污泥好氧堆肥技术１．１．１污泥好氧堆肥化原理和过程污泥的好氧堆肥化实际上就是利用污泥中好氧微生物进行好氧发酵的过程。在这个过程中，微生物吸收利用堆体中可通过微生物细胞壁和细胞膜的可溶性小分子，不溶性大分子有机物则附着在微生物体外，由微生物分泌的胞外酶分解为可溶性小分子物质，再进入微生物细胞内被利用。通过微生物的生命活动―合成及分解过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并提供生命活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质， 用于微生物的生长繁殖旧１。 根据堆肥中微生物的生长环境，堆肥可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥是指在通气 条件下通过好氧微生物活动使有机物降解的过程。由于好氧堆肥温度一般在５０。Ｃ，，，６０＂Ｃ，极限可达８０。Ｃ，，，９０。Ｃ，也称为高温堆肥。而厌氧堆肥是利用厌氧微生物使有机物降解的过程。现代堆肥基本都采用好氧工艺，相比于厌氧堆肥，它具有分解物质彻底，堆置周期短，臭味两南大学硕十学学何论文 小，易于机械化作业的特点。本文中提到的堆肥均指好氧堆肥，其物质转化过程见＿卜．图１９１。提供生物合成利用堆肥有机质＋０２＋微生物（异化作用）上随水或气体排入环境１Ｌ释放或转化为热图１．１．１好氧堆肥过程中的物质转化Ｆｉｇｕｒｅ １．１?１ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ根据堆肥过程中堆体的温度变化状况，堆肥过程大致可分为三个阶段：第一阶段是中温 阶段，中温阶段也称产热阶段，此时堆体中的微生物利用堆肥中最容易分解的可溶性有机物，迅速分解产生二氧化碳和水，并产生热量，使堆体的温度不断上升，中温阶段结束得标志是 堆肥升值４５＂Ｃ；’第二阶段是高温阶段，这一阶段堆肥中嗜热性微生物大量繁殖，堆体中＿些复杂的有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质开始分解，并往腐殖化过渡。随着有机物质的分解，堆体温度迅速上升，最高温度可达到７０。Ｃ以上。第三阶段是腐熟阶段，高温持续一段时间后，温度开始Ｆ降，堆肥进入腐熟阶段。１．１．２污泥好氧堆肥化的影响因素：＋影响堆肥化的重要影响因素有含水率、Ｃ／Ｎ、通风方式、温度和ｐＨ等。 （１）温度 温度是影响堆肥进程和堆肥产品质量的重要冈素。环境温度对污泥好氧堆肥化的正常升 温影响不大，即使环境温度较低，只要操作得当，堆肥也能顺利达到高温，并维持一段时间， 徐红等【１０１研究表明，即使环境温度低至１０＊Ｃ甚至０＊Ｃ以下，堆体温度也能在ｌ￣２ｄ后上升至 ５５℃，最高可达６０＂Ｃ。堆肥化操作过程中，堆肥温度应控制在４５－－６５＂Ｃ之间，温度超过６５℃ 就会抑制微生物的生长活动。堆肥化过程是一个放热过程，若不采取措施进行控制，温度常 可以达到７５～８０℃，温度过高就会过度消耗有机物，降低堆肥产品的质量。根据我国《粪便 无害化卫生标准（ＧＢ７９５９．８７）》的规定，要求堆肥温度在５０￣５５℃以上维持５￣７ｄ以达到无 害化的目的。好氧堆肥中，有机物的降解是细菌、放线菌和真菌等多种微生物共同作用的结果。不同 的微生物对温度的要求不同，嗜温菌最适合的温度为３０－４０。Ｃ，嗜热菌最适合的温度为 ４５－６０。Ｃｉ¨】。污泥堆肥的最佳温度为５５，６５＂Ｃ，不能超过８０＂Ｃ。温度超过６５＂Ｃ，孢子有机体２第一章文献综述活性减弱，温度超过８０。Ｃ，堆肥效率和速度都变小㈦。（２）含水率 在堆肥过程中，含水率是一个重要的物理冈素。水分的主要作用在于：溶解有机物，参 与微生物的新陈代谢；水分蒸发时带走热量，起调节堆肥温度的作用。含水率的多少，直接 影响好氧堆肥反应速度的快慢，影响堆肥的质量，甚至关系到好氧堆肥上艺的成败，冈此， 含水率的控制十分重要。含水率过低，不利于微生物的生长；含水率过高，则堵塞堆料中的 空隙，影响通风，导致厌氧发酵。Ｌｉａｎｇ等研究了污泥堆肥中含水率、温度和微生物之间的 关系，结果表明：５０％的含水率是污泥堆肥化中微生物生长的底限值，而６００／ｏ，，，７０％是微生 物活性达到最大的适宜含水率１９１。污泥堆肥过程中，污泥含水量高，一般加入秸秆、木屑、 垃圾等外源有机调理剂降低污泥的水分。（３）ｐＨ微生物尤其是细菌和放线菌生长最适宜的ｐＨ为６．５～７．５。堆肥过程中ｐＨ随时间和温度 的变化而变化，ｐＨ过高或过低都不利于微生物的繁殖和有机物的降解。污泥堆肥的ｐＨ范围 一般在７．５～８．５之间较合适【１３１。 “（４）通风量及通风强度 在堆肥过程中，通风有３个作用：供氧、散热和去除水分ｆ悼’６１。通风方式主要包括翻堆、 强制通风通和自然通风。不同的通风方式和通风量的大小直接影响高温好氧堆肥的微生物生? 长活动，并最终影响堆体温度的升高、病原菌的杀灭以及有机质的分解‘＂】。杨国义等对堆肥 过程采用单一机械翻堆、强制通风与机械翻堆相结合和单一强制通风３种通风方式进行了比较，研究结果表明，强制通风与机械翻堆相结合的方式是最佳的通风方式，堆肥过程中合适的氧浓度为５％～１５％Ｉ垤】，焦洪超等认为猪粪堆肥过程中，最通风量为０．３ ｍ３．ｍｉｎ时，综合效 果较理想。由于在堆肥化各个阶段都存在不同的优势微生物，所发生的生化反应不同，因此 各阶段对氧浓度的需求也不同【１９】。为了满足这方面要求，以及尽可能减少能耗，目前常用时间―温度联合控制的方式来控制通风量。（５）Ｃ／Ｎ在堆肥过程中，碳源被转化为Ｃ０２和腐殖质，而氮则以氨气的形式散失或者变为硝酸盐 或Ⅱ硝酸盐，或被微生物同化吸收，因此，碳和氮是堆肥的基本特征之一。若Ｃ／Ｎ比过低，过量的氮可以转化为氨气而损失掉，导致氮营养大量损失；Ｃ／Ｎ过高，可供消耗的碳元素过多，氮元素养料相对缺乏，细菌和其它微生物的生长受到限制。为了确保堆肥化中微生物降解和转化有机物的顺利进行，必须控制堆肥化初期的Ｃ／Ｎ比，一般应在２０～３０之间。通常污 泥的Ｃ／Ｎ比低于１２，所以，通常在物料中加入调理剂以调节Ｃ／Ｎ比，常用的调理剂有秸秆、 锯末、树叶等１２０１。３两南大学硕十学学何论文１．２污泥堆肥化研究现状１．２．１污泥堆肥调理剂的研究现状在污泥堆肥过程中，调理剂的选择至关重要。污泥堆肥一般采用脱水泥饼，脱水泥饼成 片状或块状，含水率高（＞８０％），结构紧密，透气性差，Ｃ／Ｎ过低，达不到堆肥条件，必 须通过添加调理剂以调节物料水分、调节Ｃ／Ｎ、提高堆体空隙度等，创造最佳的堆肥条件。 最常用的调理剂是农林废弃物（农作物秸秆，锯末等）。贺亮等将城市污泥分别与稻草、木 屑、树叶３种调理剂混合堆肥时发现，添加稻草的处理升温最快，有机质含量最高，但是氮 素损失较其他处理大，氮素损失达３４％，添加木屑的处理氮素损失最小；逯延军等［２Ｈ研究发现，不同比例的垃圾和污泥混合好氧静态堆肥过程中，有机碳、全氮和碳氮比都呈下降趋势，垃圾量越小，氮素损失越严重，氮素损失率高达４５％１３ｌ】；林卓玲在进行城市污水污泥一餐厨 垃圾和不同填充料混合好氧堆肥研究中，对水葫芦、稻草和木屑作为调理剂进行了对比试验， 结果表明不同填充料堆体堆肥过程总氮、水溶性总氮、水溶性铵态氮、水溶性硝态氮、有机 质、可溶性有机碳的变化影响均为显著１２２Ｉ；贾稃在以污水污泥为原料，小麦秸秆糠，小麦秸：秆段、玉米秸秆糠和玉米秸秆段为调理剂进行好氧堆肥试验研究中发现，添加小麦秸秆的处 理比添加玉米秸秆的处理中ＴＮ、ＮＨ４’－Ｎ、Ｎ０３＂－Ｎ含量增加明显，更有利于硝化的进行；对 于同一种秸秆，粒径小的秸秆做调理剂比添加粒径大的秸秆更有助于ＴＮ、Ｎ０３＂－Ｎ含量的增 加，更有助于硝化反应的进行【２３１。可见，污泥堆肥过程中选择合理的调理剂尤为重要。１．２．２污泥堆肥中氮素转化与损失研究现状 堆肥过程中氮素转化主要包括两方面：氮素Ｉ矧定和释放。堆肥中氮含量是确定其农用价 值的最重要的参数之＿』２４１，然而，在堆肥过程中，氮素通常有一定的损失，这主要是由于有机氮的矿化和持续性氨的挥发以及硝态氮的反硝化１２５‘。据研究表明，城市垃圾堆肥化处理过 程中Ｎ的损失量为５０％－６０％ｆ２６，２刀，污泥约为６８％｛２射，粪便最高达７７％１２９ｊ。我国堆肥产品质 量标准（ＧＢ８１７２．８７）规定，堆肥中ＴＮ的含量应当大丁：０．５％，堆肥过程中氮的损失，直接 导致了堆肥品质的下降，影响其农用价值。因而如何控制污泥堆肥中的氮素损失，对城市污 泥资源化利用具有重要的意义。 堆肥原料、堆肥操作条件、调理剂的性质、及其堆体中微生物的种类都会影响堆肥过程 中ＮＨ３的挥发和氮素的转化。目前对堆肥过程中氮素损失的控制主要从外源添加剂和原料性 质的调节两方面进行。Ｅｋｌｉｎｄ等在生活垃圾中添加不同碳含量的物质进行堆肥试验，结果表 明，添加干草的堆肥氮素损失率为４３＊／，－－６２％，添加泥炭和秸秆的堆肥氮素损失最少，而添加 废纸的堆肥最高，不添加干草（碳源物质）堆肥的氮素损失达到７０％１３０１；贺亮等以稻草、木屑、树叶为填料与污泥混合堆肥，研究结果表明，以稻草、木屑＋稻草的处理较仅以木屑或 树叶作为填料的处理水溶性ＮＨ４＋－Ｎ，Ｎ０３’－Ｎ含量高，仅以稻草为填料的堆体，氮损失最高，４第一章文献综述 以木屑为调料的堆体但损失最低【３ｌ】；堆肥中氮损失与转化除了原料性质影响外，通风方式、 Ｃ／Ｎ对氮素的转化也有很大影响，杨国义等对堆肥过程中采用单一机械翻堆、强制通风与机 械翻堆相结合和单一强制通风３种通风方式进行了比较研究，研究结果表明，强制通风与机 械翻堆相结合的方式是最佳的通风方式，它可以加快堆肥温度升高，促进ＮＩ－ｈ＋－Ｎ向Ｎ０３‘－Ｎ 的转化【１８】：杨毓峰等以鸡粪和牛粪为原料，添加玉米糠和玉米秸秆进行堆肥试验，结果表明， 堆肥化过程中Ｃ／Ｎ高的处理氮素损失较少ｐ２１。 有机氮是交换性铵和Ｎ０３＂－Ｎ的源和汇，有机氮通过对微生物的活性和营养元素的有效 性直接或间接影响，对植物的营养起着重要的作用，长久以来一直受到研究者的极人关注 ［３３－３５】。目前一些学者对城市垃圾堆肥、畜禽粪便堆肥中有机态氮组分的转化规律进行了研究 报道，魏自民等研究表明，利用城市生活垃圾堆肥过程中，酸水解性有机氮含量里下降趋势，酸水解有机态氮与全氮含鼍显著相判３６１。鲍艳宇等对不同畜禽粪便进行堆肥研究，认为温度、ｐＨ值与可能是影响氨基糖态氮变化的主要因素，而温度可能是影响酸解变化的酸解铵态氮、 未鉴别态氮变化主要因素，ｐＨ值可能是影响它们酸水解态氮、非酸解性氮变化变化的主要因 素，酸水解态氮旱现先降后增的变化趋势【３刀。单德鑫等通过添加外源微生物进行牛粪高温好氧堆肥试验，结果表明，添加外源微生物加速了有机氮的矿化，添加外源微生物处理中氨基 酸态氮、氨基糖态氮的含锖明显高于不加微生物的处理，而酰胺态氮与氨基糖态氮含量较不? 添加外源微生物的处理低【３＂。贾程在以城市污泥为原料，添加不同秸秆进行好氧堆肥试验研 究中发现，酸水解态氮召量均呈现先减小后增加直至稳定的趋势，不同秸秆对酸水解氮、氨 态氮、氨基糖态氮和氨基酸态氮的变化没有明显的区别，但是对于同～种秸秆，粒径小的秸 秆对酸水解氮、氨态氮、氨基糖态氮和氨基酸态氮的增加有明显效果１２３１。可见，堆肥原料、控制条件不同，堆肥中有机氮的变化也存在一定的差异。 １．２．３污泥中的磷资源及堆肥中磷素的研究现状城市污泥中含有大量的磷，城市污水中磷的含量与人们的生活水平、生活方式等冈素有 关，不同的国家、地区以及不同时期人们的生活污水中排放磷的数量不尽相同，例如：德国 城市居民大约每人每天向生活污水中排放１．８ ｇ左右的磷【３９】；瑞士在完全禁止使用和生产含 磷的洗涤荆和清洁剂后，每天每人向生活污水中排放２．６３ ｇ的磷【４０Ｊ。国际文献中对不同国家 和地区每人每天向生活污水中排放的磷估计在１．１０ｇ￣５．４８ｇ之间【４ｌＪ。城市因分布在不同的地域，城市的建设各有侧重，各地之间的经济发展不平衡，生活质量及水平差异较大，我国每个城市居民每天向生活污水中排放的磷的量不相等【４２】。结合国际上的统计资料，平均估计城 市居民每人每天向生活污水中排放３ ｇ磷，这样一年向生活污水中排放１０８０ ｇ磷，按２００８ 年城市５．６亿人口计算，一年向生活污水中排放６０４８００ ｔ磷。到２００８年我国城市污水处理率 要达到７０．２％，也就是说每年有大约４２５０００ ｔ磷进入污水处理厂，二级污水处理厂对污水中 磷的去除率约为８５％，通过污水处理后每年有３６１２５０ ｔ的磷以有机或无机物形式积累在污泥５两南人学硕十学学伊论文 中。 我国士壤缺磷现象严重，由于土壤中Ｆｅ、Ａｌ含量高，普通磷肥施入土壤极易被崮定，移 动性小，有效性低【４３ｌ，当季利用率仅为１０％＂－２５％，是作物产量的重要限制因子Ⅲ１，我国磷 资源有限，生产磷肥的成本高，因此，有效利用污泥中的磷资源具有一定的现实意义。 研究表明，在堆肥过程中会产生有机酸类物质１４５－４ｓ】，对难溶性磷具有较强的溶解转化能 力，能促使有机固体废弃物中难被植物吸收利用的磷转化为较易被植物吸收利用的形态，从 而提高磷的有效性和磷的利用率【４９１。目前，不少学者通过添加不同材料对堆肥中磷转化进行 了研究，单德鑫等在牛粪堆肥过程中添加难溶磷矿粉，探讨了堆肥对难溶磷转化能力的影响， 研究结果表明，牛粪堆肥过程中对难溶磷矿粉有较强的溶解能力１５０】。杨宇等在猪粪堆肥过程 中添加氯化镁，研究结果表明，添加氯化镁盐可改变猪粪堆肥过程中的磷形态，使磷从易流 失的形态转化更为稳定的形态【５１１。罗安程等在猪类堆肥过程中通过接种外源微生物，研究了 堆肥过程中磷组分的变化过程，结果表明接种微生物的处理因有机物被分解最为强烈，其浓缩效应也最高，提高了堆肥中全磷、有机磷、无机磷的含量ｐ２】。赵素芬等在猪粪高温好氧堆肥过程中分别加入Ｏ％、５％、７％、和１０％过磷酸钙，。结果表明，加入的无机磷能增加有机磷的有效性，加入５％的过磷酸钙，它平均有效性约增加４５％，而加入７．５％和１０％分别约增加５９％和６２％，能显著提高有效磷含量，弗且有相当部分的无机磷转变成有机态磷，提高了磷的有效性及利用率１４９１。贾程在城市污泥中添加不同秸秆进行堆肥试验，研究污泥堆肥中添加 不同秸秆对堆肥中总磷、速效磷、有机磷及无机磷组分变化的影响，结果表明，添加粒径小 的秸秆作为调理剂有助于堆肥中的无机磷向有机磷转化。不同秸秆对总磷含量的变化没有明 显的区别，但是添加不同秸秆对堆肥中速效磷、有机磷含量有明显区别。对于同一种秸秆， 径小的秸秆更有助丁总、磷速效磷、有机磷含量的增加。添加不同秸秆、同种秸秆不同粒径 对堆肥中无机磷组分含量有明显区别【２３１。同时，有不少研究者通过控制堆肥操作条件，研究了堆肥操作条件对磷变化的影响，常勤学等以动物粪便和水杉落叶为原料，分别采用时间． 温度联合控制、时间控制的强制通风控制方式进行堆肥试验，探讨了２种强制通风控制方式 对动物粪便堆肥过程中磷元素变化的影响，研究结果表明由于“浓缩效应”，堆肥过程中ＴＰ、速效磷的含量均有所增加，２种强制通风控制方式对堆肥过程中速效磷含量变化有着显著的 影响【５３１。可见，堆肥过程中添加磷矿石、接种外源微生物，合理控制堆肥操作条件，选择合 理的调理荆都可以提高堆肥中磷的有效性。１．２．４污泥堆肥中有机碳的研究现状堆肥过程中，微生物的新陈代谢和合成细胞物质需要大量的各种营养元素，堆体中很大 一部分碳在微生物新陈代谢作用后变成Ｃ０２被消耗掉，其余的主要用于合成细胞质‘５４１，所以 堆体中的碳素物质主要为微生物的活动提供碳源和能源，而氮素的转化主要是微生物降解合成作用的结果，因此，堆肥过程其实就是一个碳氮的循环中形成腐殖质的过程【５５１，堆肥中的６第一章文献综述 腐殖质是在微生物作用下由次生反应所形成高分子有机物，它是陆地和海洋中最主要的有机 碳库，在环境中起着重要作用【５６。。目前，很多学者对堆肥过程中有机碳的转化进行了研究。高伟等１５ ７ｊ在猪粪堆肥过程中研 究发现，堆肥过程中有机质含量呈下降趋势，水溶性有机碳呈先增加后减小的趋势，他认为造成水溶性有机碳先增加后减少可能的原因是堆肥初期温度升高，堆体中易降解的有机物分解速度快，生成较多的水溶性有机碳，堆肥后期，有机物分解速率减慢，原来分解得水溶性 有机碳又被微生物利用，使水溶性有机碳含量下降。堆体中腐殖质含量呈上升趋势，说明堆 肥过程中有机物不断向腐殖化方向转化。腐殖质含量是堆肥产品质量的重要指标之一【５引，因 此，有关堆肥中腐殖质含量的变化研究较多，但因堆肥原料不同，堆肥控制条件不同等，各 个学者的研究结果也有一定的差异。魏自民等对生活垃圾过程中采用三阶段温度控制技术进 行微生物接种堆肥试验，结果表明，通过三阶段温度控制接种法能促进有机碳向腐殖质的转 化，加快堆肥腐殖化进程【５９１。Ｃｈｅｆｅｔｚ等利用生活垃圾进行堆肥中腐殖质含量显著增加。而康 军等ｆ６ｌ】对城市污泥和玉米秸秆混合堆肥、城市垃圾堆肥、牛粪接种复合发酵剂堆肥试验中研 究发现，腐殖酸含量量没有犬幅增加唧】。国洪艳等进行牛粪接种复合发酵剂堆肥试验，其中 牛粪堆肥过程审腐殖酸含量呈下降趋势１６引。 堆体审易破微生物降解的有机碳源主要是可溶性糖、有机酸、淀粉等，难降解的有机碳源主要有的半纤维素、纤维素和木质素等。目前污泥堆肥过程中普遍使用的调理剂是＆作物秸秆，农作物秸秆含有大量的木质素、纤维素和半纤维素，木质素、纤维素和半纤维素是堆 肥的主要限速有机物，与腐殖质产生有密切联系１５州，因此，研究农作物秸秆中木质素、纤维 素和半纤维素的含量对堆肥碳素转化的影响，对提高堆肥产品品质具有重要的意义。１．２．５，污泥堆肥中重金属的研究现状城市污泥中的重金属问题一直以来都是人们担心城市污泥农用的环境风险，并且成为限 制其大规模土地利用的因素【６３１。许多研究认为，土壤中重金属的有效态含量与重金属通过生 物链进入植物体的可能性成正比缈污染严重时甚至会造成植物的死亡，对植物根系和地上部分的过氧化物酶、过氧化氢酶、尿酶篱黪活性产生影响，并对地下水和动植物造成二次污染ｍ五６６］。因此，在施用之前要对污泥中的重金属进行处理。 一般认为以游离态、水溶态或与部分无机阴离子结合的重金属具有较高的潜在可迁移性 和生物有效性，而与高分子有机物或硫化物络合以及禁锢于矿物品格中的金属离子相对比较 稳定。从２０世纪７０年代开始，环境科学家开始认识到重金属的生物有效性和生物毒性不仅 与其总量有关，更大程度上由其形态分布决定，不同的形态产生不同的环境效应脚一７Ｊ。重金 属的形态可分为交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态５种，其 中，交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态为不稳定态，有机结合态和残留态为稳定态【６‰６９１。目前，对重金属有效态的研究是重金属形态研究的热点‘７０删。两南大学硕十学学伊论文 研究表明，堆肥是一种降低污泥中重金属活性的简单有效的方法，经过堆肥后重金属的 活性被钝化，可以有效降低其生物有效性【７９．８０１。杨玉荣等对污泥与不同填料配比进行堆肥处 理后发现，堆肥中重金属总量没有降低，但重金属的生物有效性有所降低。污泥堆肥中添加 糠醛渣、秸秆粉末、花生壳粉比添加粉煤灰、糠醛渣、花生壳粉更有利于降低重金属的有效 性，同一种物料，Ｃ／Ｎ为２４左右的堆肥比Ｃ／Ｎ为１８左右的堆肥更有利于降低重金属的有效 性【８１】。蔡全英等以稻草为调理剂对城市污泥进行堆肥，研究发现堆肥化处理后Ｃｕ的有机结合态含量显著高于其他形态的含量，占全Ｃｕ量的７０．２％７６．０％１８２Ｊ。吕彦等对污泥堆肥过程中的Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ｃｒ等人种重金属进行了含量和化学形态的分析结果表明，重金 属的含量在堆肥前后保持不变，但堆肥后的重金属的形态发生了很大变化，稳定态所占的比 例人幅度增加，因此说明通过堆肥，重金属的活性和毒性减小，提高了污泥农用的环境安全性１８３】。郑国砥等剐对猪粪好氧堆肥过程中重金属形态的研究中发现，猪粪堆肥化处理后，可交换态Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｓ的浓度显著降低，硫化物及有机结合态、残渣态重金属的浓度升高。因此，不论是畜禽粪便还是城市污泥，在经过堆肥后，有机结合态重金属浓度普遍升蒯８５Ｊ。目前，国内外对污泥堆肥中重金属形态变化的研究报道很多，但因原料不同，堆肥过程 控制方式不同等对重金属形态变化的研究结果也有一定的差异。本试验选取不同秸秆与城市 污泥高温好氧堆肥，探讨污泥堆肥过程中添加不同调理荆对污泥堆肥过程中重金属形态的变 化的影响，探讨影响污泥堆肥中重金属有效性的因素，为进一步采取措施减少污泥堆肥农用 的风险，提高污泥堆肥产品质量提供理论依据。１．３我国秸秆资源及应用现状我国是一个农业人国，大部分省份都种植小麦、水稻、玉米等秸秆作物。我国秸秆资源 丰富，年产量居世界之首，秸秆年产量达７亿吨。目前我国秸秆利用方式主要有：作为牲畜 饲料（２０％）、秸秆还田（１５％）、农村生活能源（１０％）、作为造纸ＩＴ业和手工业的原料（５％）， 而其中有５０％的秸秆被焚烧或废置１８６】，可见我国秸秆利用率与利用效率较低。作物秸秆含有 大量的氮、磷、钾等多种营养元素，同时富含大量的纤维素、半纤维素、木质素和蛋白质等 有机物质１８丌，每年产生的７亿吨秸秆中氮、磷、钾含量分别达３００多万吨、７０万吨、７００万 吨，相当于全国目前化肥施用量的２５％，是重要的有机肥源。大力发展秸秆肥料、秸秆饲料 和以秸秆为原料的能源，有利于缓解我国资源能源短缺矛盾，促进农业生态平衡，建设高效 生态的现代农业。国务院办公厅去年发文要求各地加快秸秆综合利用，力争到２０１５年，全国 秸秆综合利用率超过８０％。 目前，我国秸秆资源化技术呈现多元化发展，秸秆作为一种常规的调理剂被广泛应用于 畜禽粪便、污泥堆肥研究中。姚岚等将秸秆与污泥进行混合好氧堆肥，对堆肥结果表明堆肥 处理可以实现顺利升温并在５０－－５５＂Ｃ维持５ ｄ以上，达到杀灭致病菌要求的条件；ｐＨ值稳定８第一章文献综述 在７．５～９．０之间，含水率不断减小，堆肥过程可以顺利进行；重金属有效态有一定程度的降 低，减小了污泥土地利用时重金属的环境危害１８引。黄懿梅等在鸡粪高温好氧堆肥中添加小麦 秸杆和玉米秸杆作为调理剂，结果表明鸡粪堆肥中添加玉米秸秆的处理的氮素损失较添加小 麦秸秆堆肥多，添加玉米秸秆的的处理升温较快，最高温较高，在高温期堆肥中的铵态氮增 加较多，而有机碳分解速率在高温期后．卜．降较多，损失较添加小麦秸秆堆肥多，添加玉米秸 秆的的处理升温较快，最高温较高，在高温期堆肥中的铵态氮增加较多，而有机碳分解速率 在高温期后下降较多，另外在堆制后期，其硝态氮的形成也较多，添加玉米秸秆的处理氮素损失较添加小麦秸秆的型８９１。兰时乐等㈣以鸡粪和油菜秸秆为原料进行高温好氧堆肥试验，结果表明，堆肥过程中氨态氮、硝态氮、总氮相对含量上升，有效磷在堆肥前期略上升而后 期略下降；总钾量呈不断上升趋势；腐植酸总量随发酵时间延长而下降，鸡粪和油菜秸秆堆 肥时间在３０ｄ左右为宜。 西南农区主要是小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和油菜秸秆１９ｌ】，本研究以这四种秸秆为 调理剂，进行城市污泥高温堆肥实验，一方面为提高各种农作物秸秆有效利用率提供依据， 另一方面为城市污泥堆肥中调理剂的选择提供理论依据。９两南人学硕十学何论文第二章引言２．１立题依据根据２００８年全国环境统计公报提供的数据概算，我国２００８年产生的污泥量约４．６亿吨，且随着城市化进程的加快、城市污水处理技术的提高，每年产生的污泥量将持续增加。城市污泥若未经恰当处置进入环境后，会给环境带来二次污染。此外，污泥的处置费用很高，约 占污水处理系统总费用的２５％，．－５０％１９２Ｊ，因此，如何将产量巨大，成分复杂的城市污泥为无 害化、资源化，避免二次污染，同时经济有效的处理处置成为许多学者的研究热点。城市污泥堆肥化是城市污泥资源化处理最有效的途径之一９３】，其中高温好氧堆肥化工艺具有运行费用低、见效快、二次污染小等优点被广泛应用。城市污泥中含有丰富的有机质和氮、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，用堆肥法处理后的污泥可以改良－十壤结构，增加－十壤肥力，促进作物的生长【＿７１。我国是一个农业人国，经济水平不商， 因此将污泥堆肥化后进行十地利用不但可以解决污泥的出路问题，而且还可以取得经济效益， 真正实现城市污泥的无害化、资源化，避免二次污染。好氧堆肥化具有较好的经济、环境效益，是城市污泥士地利用最佳的前处理方式之一。影响好氧堆肥的重要因素有含水率、Ｃ腻、通风方式、温度和ｐＨ等。研究结果表明，污泥堆肥的最佳温度为５５～６５＂Ｃｔｌ２Ｊ，最适宜的含水率为６０％－一７０％１９１，Ｃ／Ｎ一般应在２０－３０之间，ｐＨ范围一般在７．５～８．５之间较合适【１３Ｊ。城市污泥含水率高（＞８０％），结构紧密，透气性差， Ｃ／Ｎ过低，不适合直接进行堆肥，必须通过添加调理剂进行调节。目前，在城市污泥高温好 氧堆肥中常用的调理剂有农林废弃物、厨余垃圾、生活垃圾等。在控制堆肥操作的条件下； 逯延军等ｆ２１Ｊ用不同比例的垃圾作为调理剂和污泥混合好氧堆肥，研究堆肥过程中有机碳、全氮和碳氮含量的变化；贾剧２３１以不同秸秆为调理剂与城市污泥进行好氧堆肥，研究了堆肥过程中氮素和磷素的变化；贺亮等１３１】以稻草、木屑、树叶为调理剂与污泥混合堆肥，进行了堆 肥过程中氮素的转化和损失的研究，这些研究结果表明污泥堆肥中添加不同的调理剂，对堆 肥的进程、物质的转化的作用不同，直接影响了堆肥产品的品质。可见，调理剂的选择将直 接影响堆肥产品的品质。全国秸秆资源丰富，秸秆年产量约７亿吨，但将近５０％的秸秆被焚烧或废型跖】，利用率很低。秸秆被焚烧于田间，既污染环境又导致土壤肥力下降１９４ｌ，秸秆做为重要的面状污染源， 具有有机质含量高、有害成分少的优点，是堆肥的理想原料【９５ｌ。不少学者利用秸秆作为调理 剂的进行堆肥试验中研究发现，不同的秸秆其性质不同对堆肥过程中温度、腐殖质、营养元素的变化有一定的差异，目前的研究报道主要是对两种秸秆、同种秸秆不同粒径、同种秸秆 不同配比之间的对比研究，对多种主要农作物秸秆的对比研究较为少见。１０第一：章引言 城市污泥堆肥产品中肥效低、重金属含量高是限制堆肥农用的关键因素。因此，研究媚 肥中各种主要营养元素、重金属的转化机理及影响因素对提高堆肥产品品质具有重要的意义。 本研究以重庆市某污水处理厂的污泥为堆肥原料，选取西南农区最主要的四种秸秆（小麦程 秆、水稻秸秆、玉米秸秆和油菜秸秆）作为调理荆，在自制的强制通风静态堆肥反应器中翊 行堆肥试验，通过研究添加四种不同秸秆对污泥堆肥过程中基本性质、有机碳、氮素、磷蒙 及重金属变化的影响，探讨调理剂的性质与污泥堆肥过程中基本性质、有机碳、氮素、磷京 及重金属的变化的关系，为城市污泥堆肥中选择适宜的调理剂、提高堆肥产品品质、提高旅 作物秸秆的利用率提供理论依据。２．２研究内容本研究以城市污泥高温好氧堆肥化过程为研究对象，在控制堆肥操作条件下分别添加ｉＩｌ 菜秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆，研究四种不同秸秆作为调理剂对城市污泥堆肥离 温好氧堆肥的影响，为提高污泥堆肥产品晶质提供理论依据。主要研究内容包括： （１）研究堆体温度、ｐＨ、含水翠的变化，探讨这四种秸秆对污泥堆肥基本性质的影响：（２）研究堆体中有机质、可溶性有机氮、木质素、纤维鬃、半纤维素、腐殖酸、胡敏酸、富里酸含量的变化，探讨这四种秸币工对污泥堆肥过程中有机碳变化的影响；（３）研究堆体中全氮、硝态氮、铵态氮以及有机氮组分的变化，探讨这四种秸秆对污沈堆肥过程中氮索形态变化的影响； ＜４）研究堆体的总磷、有机磷、速效磷以及无机磷（Ｈｅｄｌｅｙ分级法）组分的变化，拐 讨不同秸秆对污泥堆肥过程中磷素形态变化的影响。（５）研究堆体中Ｃｒ、Ｐｂ、Ｃｄ的总量及其五种形态的变化，探讨这四种秸秆对污泥堆月ｅ过程中重金属含量及其形态变化的影响两南人学硕十学付论文２．３技术路线本研究的技术路线见图２．１．１。图２．１．１本论文研究技术路线图Ｆｉｇ Ｔｈｅ ｓｋｅｔｃｈ ｍａｐ ｏｆｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｏｕｔｅ ｏｆｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ１２第■市材卡：｝与方法第三章材料与方法３．１试验材料以城市污泥作为堆肥基质，以油菜秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆作为调理剂。 城市污泥取自重庆市某污水处理厂，油菜秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆来自学校农 场，各原料的主要成分如表２．１。 表３－１堆肥原料的基本性质Ｔａｂｌｅ３．１ Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｔｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ３．２堆肥装置简易堆肥箱用保温泡沫箱制成，箱底内部尺寸为５５ｃｍｘ８０ｃｍ，高６０ ｃｍ，箱子底部放入开孔率为１８％的ＰＶＣ筛板，用若干小木块垫高５ ｃｍ左右，进行实验时，以小型鼓风机供气， 通风时间和通风次数根据堆体温度变化情况来控制。３．３实验设计试验共设４个处理，分别以油菜秸杆、小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆作为堆肥的调理剂，编号分别为处理Ｉ、ＩＩ、Ⅲ、Ⅳ。将四种秸秆和污泥配制成Ｃ／Ｎ比为２０的试验原料，各处理的水分控制在７０％左右。堆制时分别在Ｉ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ堆料的上部铺设５ｃｍ厚的油菜 秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆覆盖层。采取强制通风和人工翻堆相结合的方式对堆１３两南大学硕十学学位论文 体进行通风，具体措施为：升温期堆体温度低于４５＂Ｃ时不通风；高于４５℃时于每大记录堆体 温度后每２ ｈ通风１ ｍｉｎ，每天上下午各通风２次；高温期温度超过５０＂Ｃ时每１ ｈ通风１ｍｉｎ，每天上下午各通风４次；降温期温度在５０。Ｃ一４５＂Ｃ时每２ ｈ通风ｌ ｍｉｎ，每天上下午各通风２ 次；低于４０℃时停．Ｉ上：通风；并于每次采样时进行翻堆。 在堆肥的第０、３、７、１４、２１、２８、３５、４５ ｄ，在堆体中部多点采样，每次采集样品１００ ｇ左右，各处理每次采集３个样晶，部分样品保存于４＂Ｃ冰箱，部分样品风干后研磨，过０．２５ ｍｍ筛，密封保存待测。 表３．２堆肥实验设计Ｔａｂｌｅ３－２ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄｅｓｉｇｎＩ Ⅱ ⅡＩ Ⅳ污泥＋油菜秸秆 污泥＋小麦秸秆 污泥＋玉米秸秆 污泥＋水稻秸秆３．２４－ｌ２０７ｌ人工翻堆＋强制通风 人工翻堆＋强制通风 人丁翻堆＋强制通风 人工翻堆十强制通风３．１８：ｌ２０●７ｌ３．１３：ｌ２０７４３．０９：ｌ２０７４３．４分析方法３．４．１堆肥基本性质的测定（１）温度：堆肥过程中，于每天上午９：００和下午１７：００记录堆体温度，同时测定环 境温度，重复３次；’（２）ｐＨ值：新鲜堆肥样品与去离子水按１：１０（Ｗ：Ｖ）比例混合振荡２ ｈ，提取液在 ｒ／ｍｉｎ下离心３０ ｍｉｎ，上清液经过滤后测定ｐＨ值【９６１； （３）含水率：取５ ｇ左右新鲜样品在１０５＂ｃ－Ｆ＇烘２４５０００ｈ，至恒重，用称重法测定含水斟９６】；３．４．２堆肥过程中有机碳的测定（１）总有机碳（ＴＯＣ）：采用０．４ｍｏｌ?ＬＫ２Ｃｒ２０７．Ｈ２ｓ０４外加热法１９６】；（２）水溶性有机碳（ＷＳＯＣ）：新鲜堆肥样品与去离子水按１：１０（ｗ：Ｖ）比例混合振 荡２ ｈ，提取液在５０００ ｒ／ｍｉｎ下离心３０ ｍｉｎ，上清液经过滤后：用Ｋ２Ｃｒ２０７－Ｈ２ｓ０４外加热法测 定１９６】： （３）腐殖酸、胡敏酸和富里酸的测定【９７１：称取堆肥样品０．５ ｇ，用０．１Ｎａ２Ｐ４０Ｔ＂１０Ｈ２０＋０．１ ｍｏｌ／Ｌ ｍｏｌ／Ｌ ｍｌＮａＯＨ（ｐＨ＝１３）浸提液浸提，过滤清夜，弃去残渣，吸取０．５清液，用Ｋ２Ｃｒ２０７容量法测总腐殖酸含量；吸取２５ ｍｌ，经Ｈ２Ｓ０４溶液酸化至ｐＨ为２，使胡敏酸沉淀，分离出富里酸，用Ｋ２Ｃｒ２０７容量法测定，得富里酸含量；吸取２ ｍｌ清夜，调节ｐＨ１４第一幸材料与方法 为７，在水浴上蒸干，用Ｋ２Ｃｒ２０７容量法测定，得富里酸和酬敏酸的总量，减去富里酸含量 即得胡敏酸含量。 （４）木质素、纤维素和半纤维素的测定【９８】： ①将１ ｇ待测样品至于１５０ ｍＬ锥形瓶中，加入７０ｍＬ２Ｍ盐酸，然后放入已沸的高压锅中，１００℃保温５０ ｍｉｎ后，过滤至中性，依次用９５％乙醇，无水乙醇和丙酮洗涤２次，残渣 ８０℃烘至恒重Ｗｌ。 ⑦将残渣至于１５０ ｍＬ锥形瓶中，加入１０ ｍＬ冷的７２％硫酸室温降解４ ｈ后加入９０ｍＬ水，窒温过夜，次日用蒸馏水洗残渣至ｐＨ为６．５，烘干至恒重ｗ２，则ｗ１―ｗ２即为纤维素含量。 ｏ将残渣在５５０＂Ｃ马弗炉中灰化，干燥器中平衡重ｗ３。ＷｒＷ３即为木质素含量。１一Ｗ１ 为半纤维素含量。３．４．３堆肥过程中氮素的测定（１）全氮：浓Ｈ２ｓ０４。Ｈ２０２消煮，凯氏定氮法测矧９６】。（２）铵态氮、硝态氮的测定：新鲜堆肥样品与水按１：１０（Ｗ：Ｖ）比例混合振荡２ ｈ，提取液在５０００ ｒ／ｍｉｎ下离心２０ ｒａｉｎ，上清液经过滤后测定铵态氮和硝态氮１９６】； （３）有机态氮组分测定【９９ｌ：称取堆肥样品，用６ ｍ０１．Ｌ’１ＨＣＩ同馏水解１２ ｈ，抽滤后定容； 得到有机态氮水解液，取一定量有机态氮水解液，采用凯氏定氮法测定。酰氨态氮测定：取 一定量有机态氮水解液，加氧化镁蒸馏测定；氨基糖态氮：取一定量有机态氮水解液，加入磷酸盐．硼酸盐缓冲液（ＦＨ＝１１．２）蒸馏测定，得到的氮含量为氨态氮及氨基糖态氮之和，。抓除酰氨态氮即为氨基糖态氮；氨基酸态氮测定：取一定量有机态氮水解液，用氢氧化钠溶液（１００。Ｃ水浴）处理，消除氨态及碱性不稳定有机氮复合物，在ｐＨ＝２．５下与茚三酮作用产生ＮＨ３，然后再加磷酸盐．硼酸盐缓冲液一起蒸馏，测定ＮＨ３量。３．４．４堆肥过程中磷素的测定（１）全磷含量测定：采用Ｈ２ｓ０４和Ｈ２０２消煮，用钼锑抗比色法测定磷含量【９７１： （２）速效磷测定：用Ｏ．５ ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＨＣ０３浸提，用钼锑抗比色法测定磷含量； （３）有机磷测定：堆肥样样品灼烧后用０．２ ｍｏｌ／Ｌ的硫酸浸提，用铝锑抗比色法测定磷 含量； （４）无机磷形态按照顺序浸提法测定‘明： ①ＮＨ４Ｃ！一Ｐ：称取０．２５ ｇ堆肥样品，加入５０ｍＬｌ．０ ｍｏｌ／ＬＮｌ－ｈＣｌ，震荡３０ ｍｉｎ，离心，过滤，残渣用于下一步的测定，浸提液测定ＮＨ４ＣＩ．Ｐ含量；⑦Ａ１．Ｐ：残渣用饱和ＮａＣＩ洗两次，加入５０ｍＬｌ．０ ｍｏｌ／ＬＮＨ４Ｆ，震荡３０ ｍｉｎ，离心，过滤，残渣用于下一步的测定，浸提液测定ＡＩ－Ｐ含量；１５两南大学硕十学学何论文 ◎Ｏ．Ｐ：残渣片ｊ饱和ＮａＣＩ洗两次，加入４０ 放入８０℃．９０℃水浴３０ ｍｉｎ，再加入１０ 下一步的测定，浸提液测定Ｏ．Ｐ含量； ④Ｃａ．Ｐ：残渣用饱和ＮａＣＩ洗两次，残渣加入５０ｍＬ０．３ ｍＬ０．３ｍｏｌ／Ｌ柠檬酸钠，１．０ ｇ连而亚硫酸钠，ｍＬ０．５ ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ，冷却后，离心，过滤，残渣用于ｍｏｌ／ＬＨ２Ｓ０４，震荡１ ｈ，离心，过滤，残渣用于下一步的测定，浸提液测定Ｃａ－Ｐ含量； ◎Ｒｅｓｉｄｕａｌ．Ｐ：残渣用Ｈ２Ｓ０４．ＨＣｌ０４消煮，测定Ｒｅｓｉｄｕａｌ．Ｐ含量。３．４．５堆肥过程中重金属及其形态的测定（１）镉、铬、铅总量的测定：取０．５ ｇ风干污泥堆肥样品，放入２０ｍＬ锥形瓶内，加入１５ ＨＣＩ和５ｍＬ ｍＬＨＮ０３，放置于电加热板上加热直到消解液近干。取下锥形瓶，待其冷却后，加入５ｍＬ高氯酸（ＨＣＩＯ。）重新将锥形瓶放于电加热板上加热，提高电加热板温度，进行消解，直 至样品呈灰白色。取下锥形瓶，加入２％稀硝酸溶液温热溶解可溶性盐类，过滤，定容至５０ 的容量瓶待测。 （２）镉、铬、铅形态含量的测定：重金属的形态测定采用典型的Ｔｅｓｓｉｅｒ五步化学连续提 取法【１００１。 取风干堆肥样品１．０ ｇ，置于１００ ｍＬ塑料离心管中。进行连续提取。ｍＬ①可交换态：加入１．０ ｍｏｌ／Ｌ的ＭｇＣｌ２溶液１６ ｍＬ，调‘１了ｐＨ为７．０，放置于振荡器上，室温下以２．００次／ｍｉｎ速率振荡２ｈ；②碳酸盐结合态：加入１．０ ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＡｃ．ＨＡｃ３０ ｍＬ，调：宵ｐＨ为５．０，放置于振荡器上，室 温下以２００次／ｍｉｎ速率振荡２ ｈ； ③铁锰氧化物结合态：加入０．０４ ｍｏｌ／Ｌ的盐酸羟氨４０ ｍＬ，放置丁：已加热至９６士２＂Ｃ的恒温水浴中反应３ ｈ，偶尔搅动； ④有机物结合态：加入０．０２ ｍｏｌｆＬ的ＨＮ０３６ ｍＬ，以及３０％的Ｈ２０２ １０ ｍＬ，调节ｐＨ为２．０， 放置于已加热至８５。Ｃ的恒温水浴中反应２ ｈ，偶尔搅动，然后加入３０％的Ｈ２０２ ６ ｍＬ，放置于已 加热至８５℃的恒温水浴中反应３ ｈ，偶尔搅动，冷却至室温，再加入３．２ ｍｏｌＦＬ的ＮａＡｃ．ＨＡｃ ｍＬ，稀释至４０ ｍＬ，振荡３０ｍｉｎ； ｍｌ １０⑤残渣态：加入３０液近干，冷却，加入５ｍｌＨＣＩ和１０ＨＮ０３，盖上表面皿，放置于电加热板上加热直到消解ｍｌＨＣＩＯ。重新将锥形瓶放于电加热板上加热，进行消解。完成后，取下锥形瓶，加入２％稀硝酸溶液温热溶解可溶性盐类，过滤，定容至５０ ｍＬ的容量瓶待测。在①至④步每一步完成后，将离心管放置于离心机中，在３０００ ｒ／ｍｉｎ的条件下离一ｔ＝Ｉ，４５ｍｉｎ，提取上清液：向残留物中加入１０ ｍＬ去离子水，振荡，离心．弃去溶液，并反复两次，残留物 进入下一步试验。上清液采用硝酸消解，加入５ ｍＬ浓ＨＮ０３，在电加热板上加热，蒸发至小体 积。若试液混浊不清，颜色较深，则再加入２ｍｌ＿一４ ｍＬＨＮ０３继续消解直至试液清澈透明呈浅色或无色。消解完全后，取下锥形瓶，加入适量２％稀硝酸溶液温热溶解可溶性盐类，过滤，１６第■章材料‘彳方法 定容至５０ｍｌ的容量瓶待测。预处理后的消解液用原子吸收分光光度计测定。３．５数据处理方法对试验所取得的数据结果以平行样测定值的平均值表示，统计分析用ＳＰＳＳ和Ｅｘｃｅｌ软件。１７两南大学硕十学。≯传论文第四章结果与分析４．１添加不同秸秆对堆肥基本性质的影响４．１．１温度的变化温度是堆肥的基本性质之一，堆肥过程中温度的变化受堆肥原料、Ｃ／Ｎ、ｐＨ值、通气性、 水分含量等多种因素的共同影响，四种秸秆与污泥混合堆肥过程中温度的变化见图４．１．１。由 ’图４．１．１可以看出，各处理都经历了升温、高温、降温、腐熟四个阶段。堆肥初期，微生物快 速降解堆料中的有机物并释放出大量的热量，使堆体温度快速上升，各处理升温期仅维持了 ２￣４ｄ，处理Ｉ、ＩＩ、ⅡＩ、Ⅳ都分别在第４ｄ、３ｄ、４ｄ、２ｄ进入高温分解阶段（≥５０℃），处理Ⅳ 升温速度最快，其次是处理ＩＩ和处理Ｉ、Ⅲ。高温阶段，微生物不断消耗堆肥中的营养物质 和其它水溶性组分，不断生长和繁殖，持续放出大量的热量，因而高温阶段会持续一段较长的时间，处理Ｉ、ＩＩ、ｍ、Ⅳ的最高温度分别为５９℃、６８。Ｃ、６９℃、６９℃，高温阶段持续的 时间分别为７ｄ、１０ｄ、９ｄ、９ｄ，处理ⅡＩ、Ⅳ的达到的最高温度相同，但处理Ⅳ堆体达到最高温度的时间比处理ⅡＩ快２ｄ。随着堆肥的进行，有机质几乎被分解完全，温度逐渐下降，处理Ⅳ’ｔ在１ ９ｄ与室温接近，进入稳定腐熟期，而处理Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ征第２６ｄ进入稳定腐熟期，降温速率处理Ｉ、ＩＩ、Ⅲ、Ⅳ分别为１．４５℃／ｄ、１．７８℃／ｄ、１．９１℃／ｄ、２．５３℃／ｄ。各处理堆体温度在５０℃以上持续的时间为７～１０ｄ，本研究的四个处理均达到堆肥卫生学要求和腐熟度指标（粪便 无害化卫生标准，ＧＢ７９５９．８７），具有很好的灭菌效果。 ＋城市污泥堆肥过程中，添加不同秸秆对堆肥进程的影响有一定的差异，处理１Ｖ（添加水 稻秸秆）前期升温最快，降温速率也最快，最高温度及高温持续时间较长，而处理Ｉ（添加 油菜秸秆）较其他处理较差，这跟添加的秸秆的性质有关，由表３．１可以看出，油菜秸秆中木ｐ ＼魁 赠鐾磐印加印∞如∞加加Ｏ０ ５ １０ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０堆肥时间／ｄ图４．１．１堆肥过程中温度的变化Ｆｉｇｕｒｅ ４．１－１ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｅｏｍｐｏｓｔｉｎｇ１８第ｐｎｑ章结果与分析质素和纤维素含鼍最高，半纤维素含量最低，水稻秸秆木质素和纤维素含量最低，半纤维素 含量较高，其中木质素最难降解，其次是纤维素，最易降解的是半纤维素【ｌ们ｌ，堆体温度的升 高是微生物代谢产热累积的结果，堆体中易于微生物利用降解的物质的量越多，微生物生长 繁殖速度就越快，这就直接影响了堆体温度的变化。 表４．１．１堆体温度变化Ｔａｂｌｅ ４．１?１ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｕｎｎｇ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ４．１．２ｐＨ的变化９∞一；２毋 珂圈｝加 晒 ∞的把 求 ＊６∞０ ｌＯ ２０ ３０ ４０ ５０ Ｏ ｌＯ ２０ ３０ ４０ ５０堆肥时间／ｄ堆肥时间／ｄ图４．１．２堆肥过程中ｐＨ、含水率的变化Ｆｉｇｕｒｅ ４．１－２ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｐＨ ｖａｌｕｅ、ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ如图４．１．２所示，处理Ｉ、ＩＩ、Ⅲ中ｐＨ值变化早先升高后降低的趋势，处理Ⅳ呈先上升， 经过几次波动，最后呈下降的趋势。各处理堆肥初期ｐＨ值迅速上升，堆肥第３ｄ时处理Ｉ、 ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶｐＨ较堆肥前分别上升了Ｏ．８６、Ｏ．８１、０．５５、１．３２，造成堆肥初期ｐＨ迅速上升的原 因可能是冈为物料中的含氮化合物在微生物作用下氨化，产生大量氨气不能完全挥发，使得 堆体ｐＨ值升高‘１０２１，其中处理Ⅳ的ｐＨ上升幅度最大；处理Ｉ、ＩＩ、Ⅳ都在第３ｄ达到最高值， 随后开始下降，处理ⅡＩ在第４ｄ达到最高值８．６９，随后开始下降，堆肥后期ｐＨ值下降是由于氮的氨化挥发作用减弱，硝化作用增强造成，同时有机物分解产生的有机酸也是造成ｐＨ值下降的原因１１０３１。处理Ｉ、ＩＩ、Ⅲ、Ⅳ在整个堆肥过程中ｐＨ值始终保持在７￣９之间，不会对 微生物生长活动产生危害，利于堆肥顺利进行。１９两南大学硕十学学何论文４．１．３含水率的变化堆肥中微生物的生长繁殖、有机物的分解，水是不可缺少的条件。堆肥适宜的含水率一 般为５０％～７０％左右，污泥含水率～般在８０％以上，需调节水分，本研究中以农作物秸秆做 为调理剂来调节污泥堆肥中的Ｃ／Ｎ外，还起到调节污泥堆肥中的水分含量的作用。堆肥过程 的含水率一方面由于有机物的氧化分解产生水分而增加，另一方面由于通风作用以水蒸气的 形式挥发而降低，含水率的变化是这２方面因素迭加的结果』１０４ｌ，图４．１．２是试验所得到的四 个处理含水率变化曲线，从图中可看出，堆肥结束时，处理Ｉ、ＩＩ、ⅡＩ、Ⅳ的含水率为６１％、 ５８％、６４％和６９％，与初始值相比，含水率分别下降了１０％、１３％、１０％和５％，本试验由于 堆体表面覆盖有秸秆覆盖层，对堆肥过程中水分的散失有一定不利影响，所以堆体的含水率 下降幅度不大。四个处理的含水率分别在第１４ｄ前均明显降低，这主要是因为堆肥初期，各 处理分别在第２￣４ｄ就达到了高温期，通风频率加强，再加上堆肥初期堆料比较松散，通风 带走的水分比较人，导致前期堆肥含水率明显下降，随着堆肥的进行，在高温下，堆体易降 解有机物快速降解，有机物质逐渐减少，这导致了堆体的水分含量的变化。处理Ｉ、ＩＩ、ⅡＩ 在第１４ｄ盾含水率开始同升，１４ｄ后各处理堆体温度均＜５０℃，通风频率减小，堆体物料密度增大，不禾｝于通风，这些都是造成含水率回升的原因。处理ＩＶ含水率变化不明显，这可能与处理Ⅳ中有机物质的降解速率快，堆体“浓缩效应”明显，堆料的密度较其它处理大，不 利丁通风，多余水分散失较少。４．１．４小结 １、四个处理都经历了升温、高温、降温、腐熟四个阶段，进入高温期的时间为２￣４ｄ，高温持续时间为７￣９ｄｊ并于１９ｄ～２６ｄ堆体温度降至室温，进入稳定腐熟期。堆肥过程中，添 加水稻秸秆的处理升温最快，高温持续时间长，降温速率最快。２、四个处理中ｐＨ的变化趋势总体上呈先上升后下降的趋势，ｐＨ值变化范围为７－９之间，最终ｐＨ值稳定在７左右。在堆肥过程中，添加水稻秸秆的处理较其它三种处理的ｐＨ变 化波动大。３、四个处理堆肥前后含水率变化不明显，都呈先降低，后上升，堆肥后期又开始下降的趋势。添加四种秸秆的处理含水率变化幅度都不大，其中添加小麦秸秆的处理较其它三个处 理含水率变化大，添加水稻秸秆的处理含水率变化最小。４．２添加不同秸秆对堆肥过程中有机碳的影响４．２．１总有机碳的变化在堆肥过程中，堆体中的有机物质是微生物赖以生存和繁殖的重要冈素，在高温下，有机物质被好氧微生物不断分解，因此，城市污泥堆肥实际上也是一个有机碳含量减少的过程，第阴章结果与分析因此有机碳的变化能在一定程度上反映出堆肥的进程。由图４．２．１可见，随着堆肥的进行，城市污泥堆体各处理的总有机碳含量逐渐降低。堆肥结束时，与初期相比，处理Ｉ、ＩＩ、Ⅲ、Ⅳ的总有机碳分别下降了２２％、２５％、２４％、２７％，以处理Ⅳ总有机碳下降最多，处理Ｉ总 有机碳下降最少，即四种秸秆中，添加油菜秸秆的处理总有机碳含量下降最少，添加水稻秸 秆的处理总有机碳含量下降最多。不同时间段总有机碳下降的幅度不同，处理Ｉ、ＩＩ、ⅡＩ、 Ⅳ在第１４ｄ时分别下降了７．２％、１８％、１３％、２１％，分别占各处理总有机碳减少量的３０％、７０％、５０％、８０％，说明处理ＩＩ、Ⅲ、Ⅳ的总有机碳的分解主要发生在升温期和高温期，而处理Ｉ在前期总有机碳分解较慢，总有机碳的分解主要在降温期和腐熟期。这与４个处理堆体 中所含的有机质类型不同有关。处理ＩＩ、ⅡＩ、Ⅳ分别以小麦、玉米和水稻为调理剂，含易降 解的半纤维素、纤维素含量高，有机碳的分解速率较快ｌｍ５１，而处理Ｉ难降解的木质素含量高， 降解缓慢。方差分析表明，堆肥结束时，四个处理总有机碳含量达显著性差异水平（ｐ＜０．０５），以处理Ⅳ最高，以处理Ｉ最低。表明不同组成的秸秆作填料，不仅影响堆体有机质的降解过程，还影响堆体有机质含量。３５３０ 永ｇ２５２０１５ Ｏ １０ ２０ ３０ ４０ ５０堆肥时间／ｄ图４．２．１堆肥过程中总有机碳的变化Ｆｉｇｕｒｅ ４．２－１ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆＴＯＣ ｄｕｄｎｇ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ４．２．２水溶性有机碳（ＷＳＯＣ）的变化污泥堆肥过程中的可溶性有机碳（、ｖＳｏＣ）的变化见图４．２．２。各处理中ＷＳＯＣ的含量 在堆肥过程中总体呈下降的趋势。处理ＩＩ、Ⅲ、Ⅳ在第３ｄ时ＷＳＯＣ含量都达到最大值，比 初始含量分别增加了４．９ｇ瓜ｇ、９．４ ｇｍｇ、１４．４ｇ／ｌ（ｇ，这是由于堆肥初期，温度迅速上升，有机碳强烈分解，ＷＳＯＣ的含量急剧增加，之后，随着微生物的生长日益旺盛，原来分解的 ＷＳＯＣ被微生物利用，ＷＳＯＣ被大量消耗而减少【１８】。处理Ｉ在整堆肥过程中呈下降的趋势。污泥经过４５ｄ的堆堆肥腐熟后，处理Ｉ、ＩＩ、Ⅲ、Ⅳ堆体中的ＷＳＯＣ的下降幅度分别为６７％、 ６６％、５６％、６２％，处理Ｉ降低最多，处理Ⅲ降低最少，这与堆体中纤维素、半纤维素、}