如何提高垃圾堆肥中的氮，磷含量?

　　如何提高垃圾堆肥中的氮磷含量
　　摘要 我国改革开放以来，城市数目和城市人口有了很大的发展，人民的生活水平也有了很大提高，因此，作为城市公害的生活垃圾发生量及其组成也有了很大变化。处理城市生活垃圾，实现无害化、减量化和再资源化，消除城市生活垃圾的污染已成为我国必须解决的重大问题。将生活垃圾堆积成堆，保温至70℃储存、发酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分解成无机养分。经过堆肥处理后，生活垃圾变成卫生的、无味的腐殖质。既解决垃圾的出路，又可达到再资源化的目的，但是生活垃圾堆肥量大，氮、磷含量低，长期使用易造成土壤板结和地下水质变坏，本文将讨论如何解决垃圾堆肥化中氮磷含量低的问题！

　　关键词 垃圾堆肥 资源化 营养化 氮磷含量

　　一 垃圾堆肥的研究意义
　　优质垃圾堆肥用于农业生产，不仅可增加土壤腐殖质和养分，而且堆肥中有机质与土壤结合，可使粘质土壤疏松，对砂质土壤则促进其结成团粒，以致明显降低土壤结构，提高土壤通风、保水和培肥的功能，同时能促进植物根系的增长。据研究表明，优质堆肥施用适量，一般均有较好的增产作用，尤其用于中低肥力的菜地或新菜地，增产效果更好，而且可提高蔬菜品质，降低烂菜率，增加蔬菜中钙、钾含量，明显降低硝酸盐、亚硝酸盐含量。优质垃圾堆肥对水稻、马铃薯、萝卜增产效果较为明显。

　　二 研究目的以及与其成果
　　为了有效的处理垃圾，提高垃圾堆肥中的氮磷磷含量 ，将生活垃圾经人工初选，把堆肥物和非堆肥物分开，回收非堆肥物中的废纸、金属、塑料、玻璃等，剩余的砖瓦、石块送入填埋场。将堆肥物与粪便按一定的发酵水分的要求均匀混合、堆制密封。采用通风管道自然通风，发酵过程中温度控制在50～70℃进行好氧发酵，约15天后diyi阶段的发酵完毕，起堆。在自然温度下进行第二阶段的发酵腐熟，约25天后发酵过程全部完成，即成腐熟堆肥，然后经过分选筛分，直径大于12毫米的粗粒送往填埋，直径小于12毫米的堆肥即可作为农用。

　　三 堆肥的过程
　　1 基本生化过程
　　垃圾堆肥是在大量微生物作用下，使垃圾粪在一定条件下发生的生物转化过程。由于堆肥环境的不同，可以是厌气为主的发酵过程，也可以是好气为主的氧化分解过程。好气性氧化分解后，除CO2和水外，主要是硝酸盐、硫酸盐及其他氧化终产物。化学性质稳定，不再进行生化分解。氧化分解过程进行很快，条件适当，几天内就可进行完毕。稳定性终产物也没有什么气味，符合卫生条件。厌气性堆肥是在缺氧条件下厌气进行的一种发酵分解，其终产物除C02和水外，还有氨、硫化氢、甲烷和其他有机酸等还原性终产物。有异臭、发酵过程需要的时间较长，一个垃圾堆完全腐熟，往往要几个月。可见，好气性堆肥显然优于厌气性堆肥。
　　2垃圾堆肥处理的必须条件及调控
　　①微生物。不论是好气性堆肥还是厌气性堆肥，起主要作用的微生物是细菌、真菌和放线菌，有时还有酵母和原虫参与。城市垃圾的微生物数量，随垃圾的性质不同，差别很大。一般细菌数量在106～1025个/克(千重)，总大肠菌和粪性大肠菌分别占10％和1％。由于这些微生物的繁殖，使有机垃圾发生了转化。在垃圾中掺加人、畜粪便、污泥是增加微生物数量的有效方法。
　　②养成分微生物生长繁殖需要一定的营养物质，即碳、氮、磷、钾和微量元素。碳可以在堆肥前通过垃圾的初步分选，提高有机物含量。垃圾中缺乏的往往是氮磷。一般常见的可作堆肥的垃圾，其含氮量和碳氮比值见下表。适宜于微生物生长繁殖的碳氮比，应在30～35∶1，氮磷比100∶1为宜。碳氮比小于25∶1，特别是pH偏高时，会导致氨的排出。碳氮比大于40∶1时，氮明显不足，不利于微生物生长。城市垃圾一般碳氮比较高，有的高达60～80∶1。碳氮比值越高，堆肥周期越长。为此，垃圾堆肥常需加入氮和磷，以加速堆肥过程。一般加入氮、磷肥水溶液，或掺入人粪、污水、污泥，都可达到调控碳氮比的目的。
　　③水分微生物的代谢过程需要合适的水分条件。水分低于10％，有机物分解就会停止。若水分超过50％，会阻塞堆肥内的空隙，使好气发酵变成厌气发酵，温度会急剧下降，不利于无害化。④pH值和温度调控堆肥中主要微生物要求pH值为6～8，由于堆肥过程中，常常伴随有机酸的生成而使pH值小于6，妨碍堆肥腐熟。另一方面由于产生游离氨，也有可能使pH值大于8，造成氮素损失。因此可以加入一些石灰，钙镁磷肥或其他物质来调节pH值。
　　各种废物的氮含量和碳氮比
　　名称 N(％) C/N
　　人粪 5.5～6.5 6～10
　　菌 0.5 0.8
　　血粉 10～14 3
　　生污泥 4～7 11
　　消化污泥 2～4 6
　　杂草 2～4 19
　　蔬菜废物 2～4 12
　　锯末 0.1 200～500
　　骨粉 0.8～3.7 4～6
　　畜粪 0.3～0.6 15～25
　　厨房垃圾 2.15 25
　　混合垃圾 1.05 34
　　通气性是影响堆肥温度的重要因素，主要靠通气来调控堆肥温度。一般要求在堆肥过程中保持50～70℃一个星期，才能杀灭常见病菌和寄生虫，并使有机物发酵腐熟。一些病菌和寄生虫致死温度见表3-34。垃圾堆肥有自然发酵和强制通风两种方法。自然发酵时间长，表面温度达不到无害化的50～70℃要求。无论是南方还是北方，垃圾堆肥还是提倡强制通风的设施为好。主要设施是建设堆肥仓。仓中设有专门通气孔道，通气孔直径15～20毫米不等，仓顶设有可开启的塑料或水泥密封盖。仓内还有粪稀喷酒管，抽气管、排水管等，用以调节水、肥、气的量。发酵仓的容积为50～100吨，发酵周期为12～15天，3天内即可达到70℃，出仓时的温度还在50℃以上，达到无害化标准。
　　几种常见病菌与寄生虫死亡温度
　　病菌与寄生虫 死亡温度
　　伤寒杆菌 46℃以上不生，55～60℃30分钟死亡
　　沙门杆菌类 56℃，1小时内死亡，60℃15～20分钟内死亡
　　志贺氏杆菌类 55℃，1小时内死亡
　　大肠杆菌 绝大部分在55℃1小时内死亡；60℃，在15～20分钟内死亡
　　阿米巴属 68℃，死亡
　　无钩绦虫 71℃，5分钟内死亡
　　旋毛虫幼虫 在50℃，1小时内可以明显减少，62～72℃死亡
　　美洲钩虫 45℃，50分钟内死亡
　　流产布鲁土菌 61℃，3分钟内死亡
　　化脓性细胞菌 50℃，10分钟内死亡
　　脓性链球菌 54℃，10分钟内死亡
　　结核分枝杆菌 66℃，15～20分钟内死亡，有时在67℃死亡
　　牛结核杆菌 55℃，45分钟内死亡
　　3.垃圾堆肥成品的质量要求及其农用控制标准
　　垃圾堆肥成品的质量要求，主要有两方面：一是要做到无害化，二是必须保证其肥料养分含量，使农作物增加产量。为此要求堆肥必须充分腐熟，颜色成棕褐色或棕黑色，无恶臭，杀死虫卵、致病菌和杂草种子，无塑料、玻璃、金属、砖瓦、石块等有害物。要过筛将大颗粒去除，以防长期使用不致破坏土壤的物理性状。各种重金属含量不超过规定标准。堆肥成品的碳氮比值应在20以下，保证堆肥有足够的有机质和养分含量。为了便于运输、保管和使用，应该把堆肥的水分含量控制在适当的范围。
　　1987年国家环境保护局颁布了城镇垃圾农用控制标准(GB8172-87)，从垃圾堆肥的物理、卫生、重金属和养分等方面，制定了15项标准限值，使城镇垃圾堆肥的加工、使用和监测做到有法可依。
　　城镇垃圾农用控制标准见表。
　　城镇垃圾农用控制标准值
　　编 号 项 目 单 位 标准限值
　　1 杂物 (％) ＜3
　　2 粒度 (毫米) ＜12
　　3 蛔虫卵死亡率 (％) 95～100
　　4 大肠菌值 10-1～10-2
　　5 总镉(以Cd计) (毫克/公斤) ＜3
　　6 总汞(以Hg计) (毫克/公斤) ＜5
　　7 总铅(以Pb计) (毫克/公斤) ＜100
　　8 总铬(以Cr计) (毫克/公斤) ＜300
　　9 总砷(以As计) (毫克/公斤) ＜30
　　10 有机质(以C计) (％) ＞10
　　11 总氮(以N计) (％) ＞0.5
　　12 总磷(以P2O5计) (％) ＞0.3
　　13 总钾(K2O计) (％) ＞1.0
　　14 pH 6.5～8.5
　　15 水分 (％) 25～35
　　4.除臭技术
　　恶臭是垃圾粪便污染环境的重要方面，国外已把恶臭列为环境污染的主要公害之一。恶臭是一类混合气体所发出的臭气，主要是氨类、三甲胺、硫化氢、甲硫醚、二甲基硫醚、苯乙烯、乙醛、甲硫醇等，其特点见表3-36。
　　垃圾粪便处理，多采用物理和化学等多种方法结合进行除臭，主要方法有：
　　水洗法--充填塔、喷雾塔、水通气
　　冷却法--浓缩①物理方法
　　吸附法--活性炭、离子交换、表面活性剂
　　空气稀释法
　　药剂处理法--酸碱、次氯酸盐、臭氧、锌盐、铜盐、掩盖剂②化学方法
　　生物化学分解法--土壤净化法
　　各种恶臭物质的特点
　　类别 恶臭物质 臭味 臭觉阀值(毫克/公斤) 沸点(℃) 主要发生源
　　甲硫醇 烂葱头臭 0.041 6
　　硫 乙硫醇 烂卷心菜臭 0.00028 37 鱼类加工厂，牛皮纸厂，
　　化 二甲基硫 烂卷心菜臭 0.0037 37.5 化炼油厂，煤气厂
　　物 二乙基硫 蒜 臭 0.0028 92 粪便处理等
　　硫化氢 臭蛋臭 0.13 60.4
　　甲基胺 0.021 6.5
　　氮 肉类加工厂
　　乙胺 鱼臭 16.5
　　化 化肥厂
　　三四胺 0.00021 3
　　物 粪便处理等
　　氨 刺激臭 55 33
　　丁烯 汽油臭 22 30
　　脂肪族 丁酸 汗臭 0.00086 163.5 水产，畜产肉类加工
　　化合物 丙酮 汗臭 100 65 粪便处理等
　　 刺激臭 0.21 53

　　四 经济效益和结论
　　施用无害化处理的优质垃圾堆肥，对改善土壤物理性状有明显作用。据ZG农业科学院土壤肥料研究所研究表明，随着垃圾肥施用量的增加，土壤容重下降，土壤孔隙度增加，土壤三相比中固相下降，液相和气相增加。连续两年亩施1.5万公斤垃圾堆肥，可使容重下降0.08～0.17克/立方厘米，总孔隙度增加3％～6％，三相比中固相下降3％～6％，液相增加1％～5％，气相增加1％～6％。广州、上海等地的研究也有类似的结果。由于垃圾堆肥质地为砂性，在粘重土壤上施用，对改善土壤的效果更好。
　　垃圾堆肥有机质含量高(有机碳含量大于10％)，吸水能力强，随着垃圾堆肥用量的增加，其保水能力提高，从而减少了土壤水分的流失。土壤水流失量减少，土壤中养分流失量也随之减少。据测定，土壤中硝态氮和酰胺态氮流失量随垃圾肥用量的增加而减少，铵态氮损失量更少。以亩施3万公斤垃圾堆肥计算，钾(K2O)流失量比不施垃圾堆肥的处理增加外，硝态氮和酰胺态氮损失量分别减少4％和8％～10％。
　　垃圾堆肥的增产作用同样是明显的。据北京朝阳区农业科学研究所试验，利用垃圾肥种植蔬菜，西红柿、柿子椒、大白菜增产幅度在5.9％～13.5％；可使玉米、水稻增产14.7％～76.0％。广州市环境卫生研究所的试验，施用垃圾堆肥黄瓜增产8.5％，水稻增产29％～56.8％。
　　垃圾肥用量以每年亩施5～10吨效果较好，配合施用20～40公斤化肥，效果更好。从长期考虑，则以亩施3～4吨为宜。在中、低肥力土壤上的增产效果相当可观，配合少量化肥后，增产率可达66％～79％。而在高肥力土壤上则仅增产0％～9％。垃圾肥在蔬菜上增产效果较好，特别是叶类蔬菜上增产效果更为显著。例如，在大白菜上亩施垃圾肥5000～10000公斤，可增产9.1％～42.9％，配合施用20～40公斤化肥的，增产5.22％～78.8％。
　　施用垃圾堆肥不仅能增加作物产量，而且能提高农产品的品质。上海市农业科学院土壤肥料研究所在蔬莱上的试验表明，青菜、萝卜施用垃圾肥，菜体中硝酸盐含量明显低于单施化肥处理。由单施菌素的274毫克/公斤下降到45～119毫克/公斤。ZG农业科学院土壤肥料研究所在9种蔬菜上的试验也得到类似结果，而且能使蔬菜中的矿物质，维生素C含量提高，减少蔬菜贮存中的腐烂率。施用垃圾肥是否会导致土壤污染问题，据各方面的试验表明，凡是经无害化处理的垃圾肥，土壤重金属污染，病原菌、寄生虫卵的污染均与不施垃圾肥的对照土壤相近。对植株样品的化验也证明各种重金属含量和蛔虫卵，大肠杆菌值都未超标，均在安全食用标准范围内。可见，施用无害化处理的垃圾堆肥是安全可靠的。

　　参考文献 《中华人民共和国国家标准GB8172-87》，1987
　　《ZG肥料》1994
　　《ZG有机肥料》1991