过磷酸钙和双氰胺联用减少污泥堆肥温室气体及NH3排放

第33卷第6期农业工程学报Vol.33No.62017年3月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMar.2017199过磷酸钙和双氰胺联用减少污泥堆肥温室气体及NH3排放陈是吏1，袁京1，李国学1※，何胜洲1，张邦喜2（1.中国农业大学资源与环境学院农田土壤污染防控与修复北京市重点实验室，北京100193；2.贵州省农业资源与环境研究所，贵阳550006）摘要：为研究添加剂过磷酸钙和硝化抑制剂双氰胺联用对脱水污泥高温好氧堆肥氨气和温室气体减排的影响效果，该文以脱水污泥和玉米秸秆为原材料，设置4个堆肥处理分别为：不添加任何添加剂作为对照（CK），只添加3.5%（湿基）过磷酸钙为SP3.5，在添加0.1%双氰胺基础上分别加入3.5%（湿基）过磷酸钙（SD3.5）和5.0%（湿基）过磷酸钙（SD5.0）控制材料，在60L发酵罐中进行为期34d好氧高温堆肥试验，监测堆肥过程中的温室气体、氨气排放速率及堆体总有机碳和总氮损失率。结果表明：添加过磷酸钙及硝化抑制剂双氰胺可以促进堆肥腐熟和提高堆肥品质，同时降低堆肥过程中的总氮损失、NH3排放以及显著减少污泥堆肥总温室气体排放。2种添加剂联合使用使SD3.5和SD5.0处理氮素损失相比于CK处理减少10.92%和13.08%，总温室气体排放量比对照减少65.6%和74.8%。该研究可为污泥堆肥添加剂的选择以及污染气体的减排控制提供参考。关键词：污泥处理；堆肥；温室气体；过磷酸钙；双氰胺；氮素损失doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.06.026中图分类号：X705文献标志码：A文章编号：1002-6819(2017)-06-0199-08陈是吏，袁京，李国学，何胜洲，张邦喜.过磷酸钙和双氰胺联用减少污泥堆肥温室气体及NH3排放[J].农业工程学报，2017，33(6)：199－206.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.06.026http://www.tcsae.orgChenShili,YuanJing,LiGuoxue,HeShengzhou,ZhangBangxi.CombinationofsuperphosphateanddicyandiamidedecreasinggreenhousegasandNH3emissionsduringsludgecomposting[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2017,33(6):199－206.(inChinesewithEnglishabstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.06.026http://www.tcsae.org0引言随着中国工业化和城镇化进程的加快，城市污水处理伴随着大量剩余脱水污泥的产生，剩余污泥中含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等，常常伴有恶臭气体[1]。据统计，截止2014年，污水处理产生污泥的产量约1×106m3/d，2007至2015年全国污水污泥产量每年的增长比例超过13%[2-4]。庞大的污泥产量不仅给污泥管理带来沉重的负担，也带来一系列的环境问题。污泥处理方式主要填埋，焚烧，厌氧消化，好氧堆肥等，由于污泥堆肥优势明显，这项技术引起世界各国的广泛关注，已成为环保领域内的一个研究热点[5-8]。污泥好氧高温堆肥技术得到广泛认可，同时许多研究者指出在污泥堆肥过程中会产生一系列的有害气体和温室气体（greenhousegas，GHG），其中主要包括NH3、CH4和N2O等[9]。IPPC2007年的报告指出，CH4和N2O都是重要的的温室气体，100a温室效应分别是CO2的25和298倍[10]。这不仅降低堆肥的农用价值，而且严重污收稿日期：2016-10-08修订日期：2017-03-07基金项目：中小企业发展专项资金中欧国际合作项目（SQ2013ZOA000008）；“十二五”国家科技支撑计划循环农业项目课题（2012BAD14B16）作者简介：陈是吏，主要从事固体废弃物处理与资源化研究。北京中国农业大学资源与环境学院，100193。Email：467858147@qq.com※通信作者：李国学，男，教授，博士生导师，主要从事固体废弃物处理与资源化研究。北京中国农业大学资源与环境学院，100193。Email：ligx@cau.edu.cn染大气、危害人畜健康、加剧全球温室效应以及带来酸雨危害和水体富营养化等问题。传统的好氧堆肥过程中氮素损失量约为初始总氮16%～7