沼渣生物炭對餐廚垃圾沼渣堆肥過程中臭氣排放和腐殖化的影響機制

王 寧，黃丹丹，2，白新月，林曄琪，苗前名，邵明帥，徐期勇

（1. 北京大學 深圳研究生院 環境與能源學院 深圳再生復合環保材料工程實驗室，廣東 深圳518055；2.中山大學深圳校區生態學院，廣東 深圳 518107）

1 研究亮點

*添加沼渣生物炭可以改善腐殖化程度；

*沼渣生物炭對氨氣和揮發性含硫氣體的減排率分別為5%～21%和15%～20%；

*二甲二硫是主要的揮發性含硫氣體；

*推薦25%的沼渣生物炭添加量以減少臭氣排放。

2 背景

餐廚垃圾沼渣管理已成為大規模餐廚垃圾厭氧消化處置的瓶頸。堆肥可以回收餐廚垃圾沼渣中的營養元素和穩定有機質，但是會產生大量的氨氣和揮發性含硫氣體。炭材料由于具有豐富的孔徑結構和官能團，可以減少氨氣排放和縮短堆肥時間。但來源于木質材料的生物炭含有較低的金屬濃度，限制了其去除揮發性含硫氣體的能力。沼渣生物炭不僅含有較為豐富的孔徑結構，也含有Ca 和Fe 等金屬，有利于去除揮發性含硫氣體。利用沼渣生物炭可有效地減少沼渣堆肥過程中臭氣排放并縮短腐熟時間。

3 研究方法

餐廚垃圾沼渣取自深圳市某餐廚垃圾厭氧消化廠。使用4 個100 L 的密閉反應器開展實驗，每個反應器含有32 kg 餐廚垃圾沼渣和7 kg 木屑，向其中添加不同比例沼渣生物炭：R1（0）、R2（6.25%）、R3（12.50%）和R4（25.00%）。整個堆肥實驗維持50 d，定期檢測出氣口的氧氣、二氧化碳、氨氣、揮發性含硫氣體組成和濃度。分析堆肥樣品的pH、電導率、發芽率、氮的形態。使用三維熒光分析儀測量堆肥樣品的可溶性有機物特性。

4 主要研究結果

添加沼渣生物炭可以提高餐廚垃圾沼渣堆肥的溫度，加速芳香類蛋白質的降解，快速形成腐植酸類物質，提高發芽率，進而縮短堆肥時間30%以上。堆肥過程中識別出主要的揮發性含硫氣體是二甲二硫。沼渣生物炭的添加可減少5%～21%氨氣和15%～20%揮發性含硫氣體的排放。機理分析表明沼渣生物炭由于具有較高的孔徑結構和金屬含量，可對氨氣和含硫物質進行吸附。沼渣生物炭也促進了銨態氮向硝態氮的轉化，進而減少氨氣排放。

5 結論與展望

本研究發現添加沼渣生物炭有利于提高堆肥體的發芽率，提高堆肥效率，減少氨氣和揮發性含硫氣體排放。后續研究可進一步探討在餐廚垃圾沼渣堆肥過程中，添加沼渣生物炭對其微生物群落結構及演替的影響機制。