國內堆肥的應用進展

蔣文明

摘 要：為了合理利用有機垃圾、降低污染，綜述了堆肥的應用與影響堆肥化的主要因素，主要包括餐余垃圾、污泥、糞便、纖維素、化工有機物的處理，以及各種應用中的主要影響因素；為廢料的處理提供一定的參考。

關鍵詞：堆肥；應用；微生物；研究進展

我國是人口大國，每年會產生很多有機垃圾和糞便；并且作為一個農業(yè)大國，農村每年會產生很多大量畜禽糞便、農業(yè)秸稈、枯草、落葉等垃圾產物，并且農業(yè)秸稈和枯草之類的垃圾一般均是燃燒處理，造成了嚴重的空氣污染；并且一些有機垃圾中含有重金屬、病原菌等物質，并且在腐敗后會產生各種有害氣體。如果這些垃圾物質經過堆肥處理后，會為農業(yè)提供大量的有機肥料，并且節(jié)約化學肥料的使用，能夠有效緩解土地板結和環(huán)境污染。

一、餐余垃圾處理

餐余垃圾主要來源于餐飲服務等活動，其含有大量的有機質，容易腐敗發(fā)臭、孳生蚊蠅和病原菌。經過降解后形成腐殖質，并含有氮磷鉀和微量元素，可以作為肥料和土壤改良劑使用；但需要注意的是鹽堿化和酸化。由于餐廚垃圾水分含量高、黏度大、分散性差而不利于通氣透氧，且有機質的氧化需要大量的氧氣；因此需要加入一定量的蓬松劑以改善堆料孔隙率、吸收多余水分、加速氧氣的傳輸；其中膨松劑主要有鋸末、樹葉、樹枝、秸稈、果殼、纖維素含量較高的畜類糞便等，添加后能夠明顯提高堆料的溫度、高溫停留時間、好氧發(fā)酵速率；另一方面，纖維類蓬松劑還能有效緩解酸化和鹽堿化；部分放線菌能夠降解脂肪酸類物質、并提高腐熟效率，提高基質的pH；枯草芽孢桿菌能夠降解纖維類物質成為小分子，酵母可以利用這些小分子物質，產生緩解臭氣的乙醇類物質。

二、污泥的處理

污泥含水率高，并含有大量的重金屬。在堆置過程中表面容易固結，使得其透氣性變差，而堆肥發(fā)酵需要氧氣；而控制板結和缺氧問題的主要措施是添加蓬松劑，最好是在發(fā)酵堆上埋設幾捆秸稈連通至外界。堆肥中的重金屬并不能通過生物降解得到治理，而是通過鈍化技術降低其生物有效性和移動性的。pH的變化將影響堆體中微生物的生長繁殖以及生命代謝，一般初始pH設置在中性附近，以利于各種微生物的生長；偏酸性時，可以使得各種微量元素電離以便微生物的吸收利用，偏堿性時，各種重金屬能會形成沉淀而沉積，有效的阻止了植物對重金屬的積累。一般依賴有機物發(fā)酵的菌會產生大量的酸性物質，而當有機物消耗殆盡時，以酸性物質為養(yǎng)料的微生物會將其分解，發(fā)酵結束后會升至弱堿性，因此發(fā)酵過程中并不需要對pH進行調控。堆肥過程中會產生大量的腐殖酸，能夠有效結合重金屬離子形成難溶于水的絡合物；堆肥的最后階段會提高土壤的pH值，使得重金屬形成沉淀；另外還有氧化還原和微生物吸附；上述途徑均能降低重金屬的生物有效性和移動性。

三、糞便發(fā)酵

糞便中含有大量的病原菌、寄生蟲卵和抗生素；而且在高溫堆肥中會有大量的氨氣揮發(fā)；因此，如果畜禽糞便不經處理或處理不當，不僅會污染水源和擴散病原菌，還會造成極大的肥料浪費。寄生蟲卵和病原菌能夠被發(fā)酵中產生的高溫度滅殺；一些含有嗜熱細菌、放線菌、枯草芽孢桿菌、假單胞菌、鏈霉菌的菌劑可以有效提高堆肥溫度，促進抗生素的降解或失活；例如可以顯著促進金霉素、土霉素和四環(huán)素的降解；另外，控制C/N比也能調節(jié)抗生素的降解。對于氨氣的揮發(fā)，C/N比越大越能夠降低堆肥中NH3的揮發(fā)，酸性條件主要是使氨氣變成NH4+，溶于水后降低其揮發(fā)性。木屑類纖維素、活性炭、沸石、膨潤土類吸附劑能夠有效吸附氨氣；此外，一些菌體表面也能夠吸附氨氣。鎂鹽和磷鹽類能夠結合氨氣形成結晶體。

四、木質纖維素的發(fā)酵

木質纖維素是比較難降解的生物質資源，但并不會產生嚴重的污染問題；如果能夠解決快速降解的問題，木質纖維素將會提供一個源源不斷、永不枯竭的肥料來源；而在影響木質纖維素堆肥的因素中，限制其發(fā)展的最主要的因素是快速分解菌類。能夠分解木質纖維素的菌類包括放線菌、細菌和真菌；直接參與木質素降解的酶有酚氧化酶、木質素過氧化酶、多酚氧化酶等。放線菌和真菌除了分泌相關降解酶外，其菌絲還能夠深入到木質纖維素內部，進而加劇木質纖維素的降解；此外，放線菌的木質纖維素降解酶類還具有耐高溫、抗堿性、耐金屬離子等特點，因此，相比細菌和真菌，放線菌具有更廣闊的應用前景。

五、有機污物的處理

有機污染物主要是芳香烴類，還包括一些非芳香烴類。這類有機物毒性大、難降解。堆肥作為一種去除率高的處理技術，也越來越受到人們的重視。而不同的芳香烴的生物降解難易程度不同，一般隨著苯環(huán)分子量的增加而降低；并且隨著污染物濃度的提高，對微生物的毒害作用也變大，從而抑制微生物的降解。例如，氯酚類污染物由于對微生物具有較大毒害作用，微生物對其修復作用并不大；鹵代有機化合物在環(huán)境中非常穩(wěn)定，以氯代烴最為常見，并且隨著取代氯的增多而愈發(fā)難降解。這些有機污染物在堆肥中主要是通過礦物和纖維類物質固定的；一些細菌和真菌也能夠對其進行降解，但效果并不顯著。

六、結語

目前我國堆肥技術含量比較低，往往會造成二次污染；中國在機械化和智能控制方面均已經成熟，因此堆肥的集約化處理和智能化控制方面還有待研究。對于很多化工有機污染，目前篩選出的菌種在處理效果等方面還不夠理想；因此還需對菌種進行篩選，并研究降解機理，通過生物工程、基因改造等措施來提高微生物的處理能力。此外，應當對化工產品的使用進行限制；在化工產品投入市場前找到能夠降解的菌類；但成本也會相應的提高，還需法律和專利制度等方面的保駕護航。

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