论文部分内容阅读
近年来,易腐垃圾成为了农村生活垃圾中的主要成分,给农村地区的土壤、水体、大气环境带来了巨大的压力。好氧堆肥作为一种工艺简单、运行成本低、无害化程度高的资源化利用方式,适用于处理高有机质含量的易腐垃圾。但易腐垃圾物料本身难以提供好氧微生物适宜的生长代谢环境,无法进行有效的升温及腐殖化转化。同时,在堆肥过程中大量产生的氨气等恶臭味气体会对环境造成二次污染。本研究针对易腐垃圾好氧堆肥处理中存在的实际问题,采用膨松剂和固氮剂对农村易腐垃圾物料进行调理,提升好氧堆肥的效果并达到减少氨气排放、降低养分损失的目的;同时研究了堆肥过程中有机质、氮素转化规律以及不同调理剂添加对细菌群落结构的影响,可以为易腐垃圾好氧堆肥调理剂的实际应用提供一定的理论指导。本论文的主要研究成果如下:1.不同膨松剂对易腐垃圾好氧堆肥效果的影响研究。采用木屑、成肥、麦麸三种膨松剂对易腐垃圾进行了性质的调理,探究其对好氧堆肥的提升效果。结果显示,单独易腐垃圾由于初始含水率过高(75%)、堆体通透性不佳,堆肥最高温度仅为42℃,无法达到无害化处理的目的。膨松剂的添加可以改善初始物料的性质,显著提升堆肥的效果。其中在控制初始含水率60%的条件下,麦麸添加组高温期持续时间最长(5天)、出肥含水率最低(22.1%)、有机质降解率最高(54.6%)、C/N变化最显著(T值=0.51),并且最终减重率达到69.2%、种子发芽指数达到112%,各项指标均达到了堆肥的质量要求。麦麸的调理效果明显优于木屑和成肥,可作为农村易腐垃圾堆肥调理的理想膨松剂。2.不同固氮剂对易腐垃圾堆肥中NH3减排及氮素转化的影响研究。以添加麦麸的易腐垃圾作为研究对象,采用竹炭、沸石、过磷酸钙作为固氮添加剂,探究其对减少堆肥过程中氨气挥发以及氮素转化的作用。结果显示,各固氮剂添加组均能进行良好的高温堆肥过程,并最终达到较好的腐熟状态。固氮剂的加入可以显著降低堆肥过程中氨气的产生,在添加量为5%的条件下,竹炭、沸石、过磷酸钙添加组分别使氨气的排放总量降低了 40.8%、40.1%和47.3%,其中过磷酸钙的减排效果最佳但导致堆体最终的电导率偏高。同时,堆肥过程各组物料中氮素的变化呈现出相似的规律性。固氮剂的加入可以有效地减少堆体的氮素损失,竹炭、沸石、过磷酸钙的添加分别使总氮损失降低了 26.0%、24.1%、37.9%。3.膨松剂与固氮剂对堆肥中细菌群落结构及演替的影响研究。利用高通量测序技术,探究不同膨松剂及固氮剂添加对堆体中细菌群落结构变化的影响。结果显示,各膨松剂添加组在细菌群落丰度、多样性及结构上均表现出显著的差异。堆肥中细菌绝大多数由厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门以及放线菌门构成。添加膨松剂对堆肥中细菌群落结构产生了显著的影响,四组在高温期分别以梭菌、γ变形菌、芽孢杆菌、黄杆菌为优势菌群,在稳定期虽然都以芽孢杆菌为主导,但菌属分布上存在较大差别。固氮剂的加入提高了堆体中细菌的丰度和多样性。。各组高温期有机物降解的相关菌群多样性较强,其中均以芽孢杆菌和糖单胞菌为主要功能菌群,此外检测到的糖多胞菌、鞘脂杆菌、葡萄球菌的群落丰度受到不同固氮剂的影响。堆肥稳定期样本中检测到可能与堆肥腐熟相关的尿素芽孢杆菌。竹炭的添加具有增加稳定期细菌群落的多样性、提高微生物代谢活性的作用。