畜禽固液廢棄物協同堆肥研究新進展

　　近日，中國科學院城市環境研究所劉超翔團隊在畜禽固液廢棄物協同堆肥方面取得進展，研究成果以Effects of bulking material types on water consumption and pollutant degradation in composting process with controlled addition of different liquid manures為題發表在Bioresource Technology上。該項工作系統分析了在糞便堆肥過程中畜禽液體糞污的控制添加方法以及畜禽液體糞污的控制性添加對固體糞便堆肥過程、腐熟堆肥質量、滲濾液產生和液體糞污消納效果的影響。

　　好氧堆肥（Aerobic compost）是畜禽固體糞便資源化處置的重要技術之一。從本質上來說，好氧堆肥是功能微生物對有機污染物的降解過程。堆肥過程中，有機污染物因微生物降解而產生能量，促進堆體溫度升高。在高溫階段（溫度＞50℃），微生物發酵加速，高溫可以殺滅病原菌和雜草種子，但是也加劇了水分的蒸發損失。適量的水分蒸發可以散發堆體熱量，平衡堆體溫度，對于堆肥的成功運行至關重要。但是不加控制或過量的水分蒸發（超過適宜水分范圍50  -60%）會破壞微生物發酵的水分環境，從而抑制微生物活動和降低微生物的降解速率。堆肥過程中，輔料的多孔性和吸水性也會加快堆體中水分的消納速率。因此，堆肥過程中，對堆體的水分進行補充和控制，以保持微生物活動合適的含水率顯得尤為必要。然而以畜禽廢水為補充水而進行固體糞便堆肥的水分補充是條可行途徑，同時是實現固液糞污協同消納的有效方式。目前，固體糞污堆肥中液體糞污的添加大多是隨意的和不系統的，過量的水分添加不僅會破壞適宜微生物降解的水分環境，降低堆肥效率，而且會產生大量的滲濾液，造成二次污染。因此，探索一個系統的液體糞污控制添加方法，來維持固體糞便高溫堆肥的適宜水分環境和減少滲濾液產生，對畜禽固液糞污協同快速堆肥的實現有重要意義。

　　該工作以堆體重量、實際含水率和基準含水率（65%）構建液體糞污控制添加量模型，同時以液體糞污豬原糞水（SE）和沼液水（BS）為補充水，以玉米芯（corncob）和稻殼（rice husk）為堆肥輔料，考察不同液體糞污的控制性添加對基于不同輔料的堆體堆肥過程、有機質降解、腐熟堆肥質量、滲濾液產生和液體糞污消納效果的影響。結果表明，基于堆體重量、實際含水率和基準含水率（65%）的液體糞污控制性添加方法有利于提高固體糞便的堆肥效率、降低滲濾液的產生量和改善腐熟堆肥肥料的營養成分濃度。同時，研究發現在固液糞污控制性協同堆肥過程中，具有較高生物可降解碳的輔料和較高有機污染物濃度的畜禽液體糞污更有利于促進生物熱的產生，從而更有利于促進堆體中水分的蒸發、改善堆體對液體糞污消納效果、提高有機質降解速率和腐熟堆肥的營養成分濃度。但是，該研究認為在保證固糞堆體堆肥效率的同時，如何進一步提高堆體對畜禽液體糞污的消納量是促進固液糞污協同堆肥工程化應用的重要研究內容。該研究豐富了畜禽養殖廢棄物的處置方式，可為畜禽固液廢棄物協同消納技術的深入研究和工程化應用探索提供理論指導。該項研究的第一作者是博士生范洪勇，通訊作者是研究員劉超翔，研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃和福建省科技廳STS項目等的支持。

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