物料投配与通风策略对中药渣好氧堆肥过程的影响研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vpnyoyo
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随着新冠疫情的持续以及国家政策的扶持,中医药产业不断发展,伴随而来的是中药渣产生量不断提升,填埋或直接排入环境都会造成巨大的污染以及资源的浪费,而由于中药渣种类繁多、成分复杂,继续进行资源性物质的提取以及一些高附加值产品的制备,难以大规模推广开来。作为主要来自于农田的固体废弃物,进行堆肥化处理是比较现实和有效的方法之一,但经有效成分提取之后产生的中药渣(如蒸煮药渣),一般氮磷含量难以满足堆肥产品要求。而剩余污泥中微生物丰富,且富含氮磷,将适宜比例的剩余污泥添加到中药渣中进行好氧堆肥处理,不仅丰富堆体微生物群落结构,还可以提升堆体氮磷含量,能够实现调节堆体物料结构。本研究进行了物料比(剩余污泥添加比例)以及通风调控方式(通风间隔)中药渣好氧堆肥实验,以探究不同剩余污泥添加比例以及间歇通风调控策略对好氧堆肥的影响。分析好氧堆肥过程中温度、氧气浓度、p H值、电导率(EC)与养分含量等理化性质参数变化规律以及氨气释放规律、酶活性变化规律,辅以光谱分析和种子发芽指数评价腐熟度,最终确定合适的剩余污泥添加比例以及通风调控方式,最后对连续通风模式下堆体微生物群落变化规律进行解析,以期为中药渣好氧堆肥调控及菌剂的开发提供依据。试验设置0%、5%、10%、20%的剩余污泥添加比例进行中药渣好氧堆肥,研究发现,剩余污泥的添加可有效促进堆体升温,四组堆体温度峰值分别达到59.9℃、64.6℃、66.9℃、67.8℃;堆肥前期几乎无氨气释放,氨气释放主要集中在第7~21 d,且释放量随剩余污泥的添加比例增大而增大,最终氨气累积释放量分别为191.8、400.7、775.9、1386.3 mg·kg-1;至堆肥结束,四组堆体总养分含量分别为4.45%、4.67%、5.19%、5.86%,剩余污泥的添加提高了堆体氮磷含量,由于有机碳消耗而产生的浓缩作用,使堆肥产品的氮磷相对含量均获得了提升,10%和20%的剩余污泥添加可使堆肥产品总养分含量>5%,达到《有机肥料》(NY 525-2012)等相关标准的要求。综合考虑堆体升温、氨气释放以及产品总养分含量等因因素,10%的剩余污泥添加比例是比较适宜的。在10%剩余污泥添加比例下,设置通风20 min,间隔0、10、20、40 min的间歇通风实验,研究发现,在1 L·min-1的通风速率下,通风间隔的增加延长了堆体最高温度到达的时间、降低了堆体最高温度,最终堆体最高温度分别为66.4℃、66℃、64.9℃、61.7℃,50℃以上持续时间均超过了10 d;除连续通风组外,间歇通风三组堆体均出现氧气浓度<5%的情况,通风间隔40 min组堆体持续达10 d以上,出现了较长时间的厌氧情况;间歇通风可有效减少堆体的氨气释放,至堆肥结束各堆体氨气累积释放量分别为733.1、363.3、206.61、99.4mg·kg-1,随通风间隔的增加,氨气累积释放量减少;间歇通风并未明显改变堆体最终的总养分含量,至堆肥结束各堆体总养分含量分别为5.45%、5.47%、5.41%、5.42%;最终各堆体种子发芽指数分别为95%、93%、93%、90%。综合考虑堆体升温、氧气浓度、氨气释放以及最终总养分含量等,10 min的通风间隔是比较适宜的。最后还分析了连续通风模式下堆肥过程中堆体细菌群落的演替规律,这对相关菌剂的开发提供了一定的依据。
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