金樹權(quán)，周金波，徐志豪，李佳丹，李 洋

(寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)村發(fā)展和信息研究所,浙江寧波 315040)

規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)沼渣好氧堆肥技術(shù)

金樹權(quán)，周金波，徐志豪，李佳丹，李 洋

(寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)村發(fā)展和信息研究所,浙江寧波 315040)

以規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)沼渣和粉碎水稻秸稈為原料,按6種不同體積比混合進(jìn)行好氧堆肥研究。結(jié)果表明,6種混合比例處理均能順利進(jìn)行好氧堆肥,實(shí)現(xiàn)沼渣的無(wú)害化、減量化和資源化。從堆體溫度、pH值和含水率等指標(biāo)看,堆肥前21 d屬于堆肥快速反應(yīng)期,而21 d后屬于堆肥穩(wěn)定期。堆肥過程中各堆體有機(jī)質(zhì)和全氮含量有所下降,但全磷含量有所上升。根據(jù)堆肥完成后的檢測(cè)分析,各處理有機(jī)質(zhì)和氮磷含量均較高,重金屬未出現(xiàn)超標(biāo),其中3號(hào)處理(85%沼渣∶15%秸稈)和4號(hào)處理(80%沼渣∶20%秸稈)的堆肥腐熟程度相對(duì)較高。

規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng);沼渣;秸稈;好氧堆肥

文獻(xiàn)著錄格式:金樹權(quán),周金波,徐志豪,等.規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)沼渣好氧堆肥技術(shù)[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,56(9):1491-1494.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150950

規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)污水處理過程中不僅產(chǎn)生大量的沼液沼氣,也產(chǎn)生大量沼渣,沼渣如不進(jìn)行妥善處置隨意堆放將帶來(lái)嚴(yán)重的二次污染問題[1-2]。事實(shí)上,沼渣中含有大量植物需要的有機(jī)質(zhì)、氮磷以及微量元素,如經(jīng)過科學(xué)合理處理,可充分挖掘其資源化利用價(jià)值。本研究以規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)沼渣和粉碎水稻秸稈為原料,按不同體積比例混合進(jìn)行好氧堆肥研究,將為沼渣和秸稈的資源循環(huán)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)在慈溪金地生物堆肥專業(yè)合作社的塑料大棚內(nèi)進(jìn)行,試驗(yàn)場(chǎng)地為敞開邊膜、保留頂膜、硬質(zhì)水泥地面大棚。試驗(yàn)時(shí)間為2014年7月23日至9月3日,共計(jì)43 d。

試驗(yàn)材料沼渣取自慈溪市惠農(nóng)生豬養(yǎng)殖場(chǎng)的大型沼氣裝置處理后沉淀池底部,另一試驗(yàn)材料水稻秸稈用粉碎機(jī)碎至0.5～1.0 mm用作堆肥。為避免堆肥初期沼渣含水率過高(一般為80%以上),本試驗(yàn)將沼渣進(jìn)行干化預(yù)處理,使含水率降至60.0%左右,再與秸稈充分混合進(jìn)行堆肥試驗(yàn)。

試驗(yàn)材料的基本性質(zhì)。沼渣含水率62.5%,密度1.35 kg·m-3,全氮7.90 g·kg-1,全磷6.90 g·kg-1,堿解氮967.2 mg·kg-1,速效磷1 011.4 mg·kg-1,有機(jī)質(zhì)229.0 g·kg-1,鎘0.137 mg·kg-1,鉻46.6 mg·kg-1,汞0.108 mg· kg-1,鉛14.9 mg·kg-1,砷6.6 mg·kg-1,銅204 mg·kg-1,鋅193 mg·kg-1。秸稈含水率10.1%,密度0.58 kg·m-3,全氮0.81 g·kg-1,全磷0.72 g·kg-1,堿解氮75.0 mg·kg-1,速效磷45.0 mg·kg-1,有機(jī)質(zhì)850.0 g·kg-1,鎘0.053 mg·kg-1,鉻2.7 mg·kg-1,汞0.02 mg· kg-1,鉛4.4 mg·kg-1,砷0 mg·kg-1,銅2.5 mg· kg-1,鋅4.7 mg·kg-1。

1.2 處理設(shè)計(jì)

設(shè)6個(gè)處理。沼渣∶秸稈體積比和質(zhì)量比,1號(hào)為95∶5和97.8∶2.2,2號(hào)為90∶10和95.4∶4.6, 3號(hào)為85∶15和93.0∶7.0,4號(hào)為80∶20和90.3∶9.7,5號(hào)為75∶25和87.5∶12.5,對(duì)照(CK)為100∶0和100.0∶0。

堆肥操作前,物料按不同體積比進(jìn)行混合,各堆體原材料總體積均為3.0 m3,試驗(yàn)開始2周內(nèi)每2天人工翻堆1次,之后每周翻堆1次。

1.3 分析方法

試驗(yàn)分別在堆肥的第0,7,14,21,28,35, 42日上午9:00進(jìn)行多點(diǎn)隨機(jī)取樣,每次各堆體選擇5個(gè)點(diǎn)共取500 g,充分混合后送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè),堆體溫度采用自動(dòng)溫度記錄儀進(jìn)行連續(xù)記錄,時(shí)間步長(zhǎng)為4 h。含水率和pH值分別采用烘干法和電極法測(cè)定,堆肥過程的有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、速效磷和重金屬檢測(cè)參考《土壤農(nóng)化分析》[3],堆肥腐熟度采用發(fā)芽指數(shù)法(Germination Index,GI)測(cè)定[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 堆肥過程基本理化性狀變化

堆肥過程中堆溫變化可以反映堆體中微生物活性變化,能很好反映堆肥所達(dá)到狀態(tài),也是判定堆肥能否達(dá)到無(wú)害化要求的重要指標(biāo)之一。根據(jù)圖1可以看出,各堆體的堆溫變化均經(jīng)歷升溫、高溫、降溫和穩(wěn)定4個(gè)階段。堆肥開始后,各堆體溫度并未立即上升,而是在4～5 d開始升溫,之后各堆體溫度迅速上升,各堆體在7或8 d達(dá)到高峰,并保持6～7 d,之后各堆體堆溫開始逐步下降,到21 d后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。6個(gè)堆體的堆溫變化規(guī)律基本相似無(wú)顯著性差異,前21 d為堆肥反應(yīng)期經(jīng)歷升溫、高溫和降溫3個(gè)階段,之后各堆體處于堆肥穩(wěn)定期。根據(jù)GB 7959—1987要求,堆肥最高堆溫達(dá)到55℃以上持續(xù)時(shí)間3 d,可以達(dá)到無(wú)害化處理標(biāo)準(zhǔn)[5],本研究中6個(gè)堆體堆溫在55℃以上的時(shí)間達(dá)到5～6 d,可以達(dá)到堆肥的無(wú)害化要求。

圖1 堆肥過程的堆溫變化

堆肥過程中pH值變化是比較直觀的參數(shù),適宜的pH值條件可使微生物更加有效發(fā)揮作用。根據(jù)圖2可以看出,堆肥開始后各堆體在7 d達(dá)到pH值最高值,這主要是因?yàn)槎逊史磻?yīng)初期物料中的含氮物質(zhì)在微生物作用下產(chǎn)生大量的氨氣,從而導(dǎo)致堆體的pH值升高,之后隨著堆肥反應(yīng)進(jìn)行和氨揮發(fā)減少pH值呈下降趨勢(shì),21 d后各堆體的pH值基本趨于穩(wěn)定。整個(gè)堆肥過程中,各堆體的pH值均保持在6～9的適宜范圍內(nèi),不會(huì)對(duì)微生物活動(dòng)產(chǎn)生影響,從pH值角度反映各堆體堆肥過程正常。

圖2 堆肥過程的pH值變化

堆肥過程中,堆體適宜的含水率條件是微生物賴以進(jìn)行正常新陳代謝的必要條件,堆體的水分過高會(huì)阻礙氧氣傳輸從而產(chǎn)生厭氧反應(yīng),堆體水分過少則會(huì)限制堆肥微生物新陳代謝活動(dòng)從而影響堆肥效率。根據(jù)圖3可以看出,各堆體的初始含水率在60%左右,隨著堆肥反應(yīng)進(jìn)行各堆體的含水率開始下降,0～21d的堆肥反應(yīng)期間含水率下降迅速,之后的堆肥穩(wěn)定期含水率變化較少。

圖3 堆肥過程的含水率變化

2.2 堆肥過程有機(jī)質(zhì)和氮磷含量變化

根據(jù)圖4-6可以看出,由于各堆體的沼渣和秸稈組成比例存在差異,各堆體初始有機(jī)質(zhì)、氮磷含量存在差異。根據(jù)圖4和圖5,堆肥開始后各堆體的有機(jī)質(zhì)、全氮含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),特別是前14 d的升溫期和高溫期有機(jī)質(zhì)下降尤為明顯,至21 d后的堆肥穩(wěn)定期有機(jī)質(zhì)含量趨于穩(wěn)定。堆肥過程中有機(jī)質(zhì)含量的下降主要是因?yàn)槲⑸锏姆纸庾饔?氮素的損失主要是因?yàn)橛袡C(jī)氮的礦化、持續(xù)性氨揮發(fā)以及硝化反硝化共同作用的結(jié)果。根據(jù)圖6可以看出,堆肥過程中全磷呈明顯上升趨勢(shì),這主要是因?yàn)槎逊蔬^程中由于有機(jī)質(zhì)分解,隨著各堆體體積和質(zhì)量不斷減少,相當(dāng)于磷被濃縮從而呈現(xiàn)上升趨勢(shì),且有機(jī)質(zhì)分解越快,則養(yǎng)分含量上升越快。

2.3 堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)

表1可以看出,各堆體的種子發(fā)芽率存在明顯差異,其中全部采用沼渣進(jìn)行堆肥的CK處理最低,3號(hào)和4號(hào)處理都超過80%,因此,從種子發(fā)芽率角度看3號(hào)和4號(hào)處理堆肥腐熟程度相對(duì)較高。從各處理堆肥有機(jī)質(zhì)、氮、磷情況看,各處理含量均小于普通有機(jī)肥相應(yīng)的含量水平,但均比一般農(nóng)田土含量高,特別是有機(jī)質(zhì)含量。

圖4 堆肥過程的有機(jī)質(zhì)變化

圖5 堆肥過程的全氮變化

圖6 堆肥過程的全磷變化

表1 堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3 小結(jié)和討論

本研究以規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)沼渣和粉碎水稻秸稈為原料,按6種不同體積比混合進(jìn)行好氧堆肥試驗(yàn)研究,從堆肥過程中堆溫、pH值和含水率變化分析,6種混合比例處理均能順利進(jìn)行好氧堆肥,實(shí)現(xiàn)沼渣的無(wú)害化、減量化和資源化處理。目前,規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖的沼渣主要通過干化處理直接用于田間[6-7],事實(shí)上,沼渣通過與秸稈等碳源調(diào)理劑混合經(jīng)好氧堆肥處理后的堆肥產(chǎn)品,可用于盆花基質(zhì)、苗木育苗基質(zhì)代替部分泥炭,從而提高沼渣的使用價(jià)值。

堆肥完成后,本研究對(duì)各處理堆肥進(jìn)行基本性質(zhì)檢測(cè)分析和比較。種子發(fā)芽率是反映堆肥腐熟度的重要指標(biāo),一般認(rèn)為GI＞50%堆肥已經(jīng)成熟,但目前較多的研究結(jié)果表明GI＞80%的堆肥可安全使用[4]。從種子發(fā)芽率角度看3號(hào)和4號(hào)處理堆肥腐熟程度相對(duì)較高。從各處理堆肥有機(jī)質(zhì)、氮、磷情況看,各處理含量均小于普通有機(jī)肥相應(yīng)的含量水平,但均比一般農(nóng)田土含量高,特別是有機(jī)質(zhì)含量。

另外,從6個(gè)處理的重金屬檢測(cè)分析,如果將規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)沼渣作為污水處理后的剩余污泥考慮,與污泥利用的園林綠化利用標(biāo)準(zhǔn)(CJ 248—2007)和農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)(CJ 309—20096)相比較,除銅含量相對(duì)較高接近標(biāo)準(zhǔn)外,其余重金屬元素含量遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn),銅含量相對(duì)較高可能與豬飼料中銅含量相對(duì)較高存在一定關(guān)系[8-9]。

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(責(zé)任編輯：盧福莊)

S 81;X 713

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0528-9017(2015)09-1491-03

2015-07-02

寧波市農(nóng)業(yè)局生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目(2013ST002)

金樹權(quán)(1981-),男,副研究員,博士,主要從事固體廢棄物利用和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究工作。E-mail:jinshuq @126.com。