通风量对餐厨垃圾堆肥中氮素转化及N2O释放的影响
PDF下载 (235)何明浩,徐 超,李 兵,胡甜甜,石志华.通风量对餐厨垃圾堆肥中氮素转化及N2O释放的影响[J].宁波大学学报(理工版),2021,34(6):114-120.DOI:
HE Minghao,XU Chao,LI Bing,HU Tiantian,SHI Zhihua.The influence of ventilation rate on nitrogen conversion and N2O releasing in composting of kitchen waste[J].Journal of Ningbo University(Natural Science & Engineering Edition),2021,34(6):114-120.DOI:
| Title: | The influence of ventilation rate on nitrogen conversion and N2O releasing in composting of kitchen waste |
| 作者: | 何明浩, 徐 超, 李 兵, 胡甜甜, 石志华 |
| Author(s): | HE Minghao, XU Chao, LI Bing, HU Tiantian, SHI Zhihua |
| 关键词: | 好氧堆肥; 餐厨垃圾; 通风量; 氮素; 氧化亚氮 |
| Keywords: | aerobic composting; food waste; ventilation rate; nitrogen; nitrous oxide |
| 分类号: | X705 |
| 文献标识码: | A |
| 摘要: | 通风量对餐厨垃圾好氧堆肥过程中氮素的演变和氧化亚氮(N2O)释放均有重要影响. 研究以通风量作为影响因子, 设置3组初始温度均为35℃的餐厨垃圾好氧堆肥化实验, 其通风量分别为(A)0.2L·min-1、(B)0.4L·min-1、(C)0.6L·min-1, 分析餐厨垃圾堆肥过程中温度、pH、NH4+-N、NO3--N和N2O等参数变化. 结果表明 B、C组堆肥均能在50℃保持5d以上; B、C组氧容量在10.87%~18.62%之间能够满足微生物活动需要; 3组实验结束时的pH值在7.32~8.10之间, 符合相关堆肥产品的要求; 各组NH4+-N与NO3--N含量分别为0.48、0.68、0.52g·kg-1和0.09、0.12、0.11g·kg-1; 各组N2O总排放量为464.07、293.92、313.99g. 综上所得, 通风量0.4L·min-1能够较好地促进生化反应过程, 对氮素进行有效地矿化与保留, 对N2O排放取得相对明显的控制效果, 可为N2O减排提供参考依据. |
| Abstract: | The ventilation rate may have an important effect on the evolution of N element and the release of nitrous oxide (N2O) during the aerobic composting process of kitchen waste. The ventilation rate was chosen as the influencing factor in the present study. Three groups of aerobic composting experiments of kitchen waste were conducted that were set at 35℃ and with ventilation rate of (A) 0.2L·min-1, (B) 0.4L·min-1 and (C) 0.6 L·min-1respectively. Parameters including temperature, pH, NH4+-N, NO3--N, N2O were analyzed. The results show that the temperature of group B and group C could be kept over 50℃ for more than 5 days. The oxygen capacity of group B and group C ranged from 10.87% to 18.62% which met the needs of microbial activities. The pH of the three groups ranged from 7.32 to 8.10 at the end of the experiments, which met the requirements of relevant composting products. The contents of NH4+-N and NO3--N were 0.48, 0.68, 0.52g·kg-1 and 0.09, 0.12, 0.11g·kg-1 in each group. The total emissions of N2O in each group were 464.07, 293.92, 313.99g, respectively. In conclusion, the ventilation rate of 0.4L·min-1 can effectively promote the biochemical reaction process. It can also produce effective mineralization and retention of nitrogen, and provide obvious emission control of N2O. |
| 参考文献 /References: | [1] 杨娜, 邵立明, 何品晶. 我国城市生活垃圾组分含水率及其特征分析[J]. 中国环境科学, 2018, 38(3):1033- 1038. [2] 邴君妍, 罗恩华, 金宜英, 等. 中国餐厨垃圾资源化利用系统建设现状研究[J]. 环境科学与管理, 2018, 43(4): 39-43. [3] 赵梦竹, 潘燕辉, 马金珠, 等. 餐厨垃圾和污泥联合好氧堆肥中的氮素转化及损失[J]. 兰州大学学报(自然科学版), 2016, 52(3):301-306; 312. [4] He Z H, Li Q, Zeng X Y, et al. Impacts of peat on nitrogen conservation and fungal community composition dynamics during food waste composting[J]. Applied Biological Chemistry, 2020, 63(1):72-84. [5] 马强, 孙英杰, 王华伟, 等. 添加腐熟污泥对生活垃圾堆肥氮素转化与损失的影响[J]. 环境工程学报, 2017, 11(7):4325-4330. [6] 杨延梅. 添加剂对厨余垃圾堆肥氮素转化与氮素损失的影响[J]. 生态与农村环境学报, 2012, 28(3): 282-287. [7] 余震, 周顺桂. 超高温好氧发酵技术: 堆肥快速腐熟与污染控制机制[J]. 南京农业大学学报, 2020, 43(5):1- 12. [8] Szanto G L, Hamelers H V M, Rulkens W H, et al. NH3, N2O and CH4 emissions during passively aerated composting of straw-rich pig manure[J]. Bioresource technology, 2007, 98(14):2659-2670. [9] Kader N A E, Robin P, Paillat J M, et al. Turning, compacting and the addition of water as factors affecting gaseous emissions in farm manure composting[J]. Bioresource technology, 2007, 98(14):2619-2628. [10] Diaz M J, Madejón E, López F, et al. Optimization of the rate vinasse/grape marc for co-composting process[J]. Process Biochemistry, 2002, 37(10):1143-1150. [11] 杨延梅. 通风量对厨余堆肥氮素转化及氮素损失的影响[J]. 环境科学与技术, 2010, 33(12):1-4; 19. [12] 张玉冬. 厨余垃圾堆肥过程中H2S和NH3的减排技术研究[D]. 吉林: 吉林农业大学, 2016. [13] 张红玉. 通风量对厨余垃圾堆肥腐熟度和氨气排放的影响[J]. 环境工程, 2013, 31(S1):483-486. [14] 李思敏, 党娅倩, 唐锋兵, 等. 基于通风频率控制的好氧堆肥评价指标优化研究[J]. 中国土壤与肥料, 2020, 6(3):182-188. [15] 张云龙, 宋明淦, 李秀芬, 等. 磷酸盐添加对快速好氧堆肥过程pH及腐熟效果的影响[J]. 环境化学, 2020, 39(7):1996-2004. [16] 周俊, 王梦瑶, 王改红, 等. 餐厨垃圾资源化利用技术研究现状及展望[J]. 生物资源, 2020, 42(1):87-96. [17] 李孟婵. 不同原料组合堆肥过程中碳转化特征及腐殖质含量与组分的变化规律研究[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2018. [18] 曹云, 黄红英, 吴华山, 等. 猪粪稻秸超高温预处理促进后续堆肥腐殖化条件优化[J]. 中国环境科学, 2019, 39(5):2055-2062. [19] 李甲琳. 农村生活有机垃圾与人粪便堆肥过程及其微生物特性研究[D]. 南京: 东南大学, 2019. [20] 刘岳贞, 陈倩倩, 陈晓, 等. 棉渣堆肥过程理化性质变化及腐熟度评价[J]. 浙江农业学报, 2016, 28(10): 1764-1771. [21] 王晓诚, 郭颖, 颜开红. 超高温自发热好氧堆肥工艺处理生活垃圾的探究[J]. 环境工程, 2020, 38(10):183- 189. [22] Zhao Z, Sun W B, Ji Y R, et al. Effect of temperature on the determination of protein concentration by Coomassie bright blue method[J]. Agricultural Science and Technology, 2015, 16(2):209-213. [23] 王成. 堆肥过程N2O减排控制与木质纤维素降解微生物学机理研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2014. [24] 刘艳婷, 郑莉, 宁寻安, 等. 微生物菌剂对畜禽粪便好氧堆肥过程中重金属钝化与氮转化的影响[J]. 环境科学学报, 2020, 40(6):2157-2167. [25] 聂二旗, 郑国砥, 高定, 等. 适量通风显著降低鸡粪好氧堆肥过程中氮素损失[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(10):1773-1780. [26] 潘攀, 王晓昌, 李倩, 等. 初始温度对人粪便好氧堆肥过程的影响[J]. 环境工程学报, 2015, 9(2):939-945. [27] 李承强, 魏源送, 樊耀波, 等. 不同填充料污泥好氧堆肥的性质变化及腐熟度[J]. 环境科学, 2001, 3(3):60- 65. [28] Duan M L, Zhang Y H, Zhou B B, et al. Effects of Bacillus subtilis on carbon components and microbial functional metabolism during cow manure straw composting[J]. Bioresource Technology, 2020, 303(1): 122-130. [29] 余雨泽. 作物废弃物与禽畜粪便堆肥效果的研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2017. [30] 周海瑛, 邱慧珍, 杨慧珍, 等. C/N比对好氧堆肥中NH3挥发损失和含氮有机物转化的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2020, 38(2):69-77. [31] 黄国锋, 吴启堂, 黄焕忠. 有机固体废弃物好氧高温堆肥化处理技术[J]. 中国生态农业学报, 2003, 1(1):165- 167. [32] 吴伟祥, 李丽, 吕豪豪, 等. 畜禽粪便好氧堆肥过程氧化亚氮排放机制[J]. 应用生态学报, 2012, 23(6): 1704-1712. [33] 谢军飞, 李玉娥. 不同堆肥处理猪粪温室气体排放与影响因子初步研究[J]. 农业环境科学学报, 2003, 22(1): 56-59. |
| 备注/Memo: | 收稿日期:2021-01-27.宁波大学学报（理工版）网址:http://journallg.nbu.edu.cn/ 基金项目:国家自然科学基金（60874083）;浙江省教育厅科研项目（Y200907622）;宁波大学科技学院预研项目（003-21021003）. 第一作者:何明浩（1995－）,男,浙江兰溪人,在读硕士研究生,主要研究方向:固体废弃物处理及水利工程.E-mail:779533922@qq.com *通信作者:李兵（1977－）,男,江苏姜堰人,副教授,主要研究方向:固体废弃物处理及渗滤液处理.E-mail:libing@nbu.edu.cn 宁波大学学报（理工版）网址：http://journallg.nbu.edu.cn/ |
