国内堆肥的应用进展

蒋文明

摘 要：为了合理利用有机垃圾、降低污染，综述了堆肥的应用与影响堆肥化的主要因素，主要包括餐余垃圾、污泥、粪便、纤维素、化工有机物的处理，以及各种应用中的主要影响因素；为废料的处理提供一定的参考。

关键词：堆肥；应用；微生物；研究进展

我国是人口大国，每年会产生很多有机垃圾和粪便；并且作为一个农业大国，农村每年会产生很多大量畜禽粪便、农业秸秆、枯草、落叶等垃圾产物，并且农业秸秆和枯草之类的垃圾一般均是燃烧处理，造成了严重的空气污染；并且一些有机垃圾中含有重金属、病原菌等物质，并且在腐败后会产生各种有害气体。如果这些垃圾物质经过堆肥处理后，会为农业提供大量的有机肥料，并且节约化学肥料的使用，能够有效缓解土地板结和环境污染。

一、餐余垃圾处理

餐余垃圾主要来源于餐饮服务等活动，其含有大量的有机质，容易腐败发臭、孳生蚊蝇和病原菌。经过降解后形成腐殖质，并含有氮磷钾和微量元素，可以作为肥料和土壤改良剂使用；但需要注意的是盐碱化和酸化。由于餐厨垃圾水分含量高、黏度大、分散性差而不利于通气透氧，且有机质的氧化需要大量的氧气；因此需要加入一定量的蓬松剂以改善堆料孔隙率、吸收多余水分、加速氧气的传输；其中膨松剂主要有锯末、树叶、树枝、秸秆、果壳、纤维素含量较高的畜类粪便等，添加后能够明显提高堆料的温度、高温停留時间、好氧发酵速率；另一方面，纤维类蓬松剂还能有效缓解酸化和盐碱化；部分放线菌能够降解脂肪酸类物质、并提高腐熟效率，提高基质的pH；枯草芽孢杆菌能够降解纤维类物质成为小分子，酵母可以利用这些小分子物质，产生缓解臭气的乙醇类物质。

二、污泥的处理

污泥含水率高，并含有大量的重金属。在堆置过程中表面容易固结，使得其透气性变差，而堆肥发酵需要氧气；而控制板结和缺氧问题的主要措施是添加蓬松剂，最好是在发酵堆上埋设几捆秸秆连通至外界。堆肥中的重金属并不能通过生物降解得到治理，而是通过钝化技术降低其生物有效性和移动性的。pH的变化将影响堆体中微生物的生长繁殖以及生命代谢，一般初始pH设置在中性附近，以利于各种微生物的生长；偏酸性时，可以使得各种微量元素电离以便微生物的吸收利用，偏碱性时，各种重金属能会形成沉淀而沉积，有效的阻止了植物对重金属的积累。一般依赖有机物发酵的菌会产生大量的酸性物质，而当有机物消耗殆尽时，以酸性物质为养料的微生物会将其分解，发酵结束后会升至弱碱性，因此发酵过程中并不需要对pH进行调控。堆肥过程中会产生大量的腐殖酸，能够有效结合重金属离子形成难溶于水的络合物；堆肥的最后阶段会提高土壤的pH值，使得重金属形成沉淀；另外还有氧化还原和微生物吸附；上述途径均能降低重金属的生物有效性和移动性。

三、粪便发酵

粪便中含有大量的病原菌、寄生虫卵和抗生素；而且在高温堆肥中会有大量的氨气挥发；因此，如果畜禽粪便不经处理或处理不当，不仅会污染水源和扩散病原菌，还会造成极大的肥料浪费。寄生虫卵和病原菌能够被发酵中产生的高温度灭杀；一些含有嗜热细菌、放线菌、枯草芽孢杆菌、假单胞菌、链霉菌的菌剂可以有效提高堆肥温度，促进抗生素的降解或失活；例如可以显著促进金霉素、土霉素和四环素的降解；另外，控制C/N比也能调节抗生素的降解。对于氨气的挥发，C/N比越大越能够降低堆肥中NH3的挥发，酸性条件主要是使氨气变成NH4+，溶于水后降低其挥发性。木屑类纤维素、活性炭、沸石、膨润土类吸附剂能够有效吸附氨气；此外，一些菌体表面也能够吸附氨气。镁盐和磷盐类能够结合氨气形成结晶体。

四、木质纤维素的发酵

木质纤维素是比较难降解的生物质资源，但并不会产生严重的污染问题；如果能够解决快速降解的问题，木质纤维素将会提供一个源源不断、永不枯竭的肥料来源；而在影响木质纤维素堆肥的因素中，限制其发展的最主要的因素是快速分解菌类。能够分解木质纤维素的菌类包括放线菌、细菌和真菌；直接参与木质素降解的酶有酚氧化酶、木质素过氧化酶、多酚氧化酶等。放线菌和真菌除了分泌相关降解酶外，其菌丝还能够深入到木质纤维素内部，进而加剧木质纤维素的降解；此外，放线菌的木质纤维素降解酶类还具有耐高温、抗碱性、耐金属离子等特点，因此，相比细菌和真菌，放线菌具有更广阔的应用前景。

五、有机污物的处理

有机污染物主要是芳香烃类，还包括一些非芳香烃类。这类有机物毒性大、难降解。堆肥作为一种去除率高的处理技术，也越来越受到人们的重视。而不同的芳香烃的生物降解难易程度不同，一般随着苯环分子量的增加而降低；并且随着污染物浓度的提高，对微生物的毒害作用也变大，从而抑制微生物的降解。例如，氯酚类污染物由于对微生物具有较大毒害作用，微生物对其修复作用并不大；卤代有机化合物在环境中非常稳定，以氯代烃最为常见，并且随着取代氯的增多而愈发难降解。这些有机污染物在堆肥中主要是通过矿物和纤维类物质固定的；一些细菌和真菌也能够对其进行降解，但效果并不显著。

六、结语

目前我国堆肥技术含量比较低，往往会造成二次污染；中国在机械化和智能控制方面均已经成熟，因此堆肥的集约化处理和智能化控制方面还有待研究。对于很多化工有机污染，目前筛选出的菌种在处理效果等方面还不够理想；因此还需对菌种进行筛选，并研究降解机理，通过生物工程、基因改造等措施来提高微生物的处理能力。此外，应当对化工产品的使用进行限制；在化工产品投入市场前找到能够降解的菌类；但成本也会相应的提高，还需法律和专利制度等方面的保驾护航。

参考文献：

[1]席北斗，刘鸿亮，孟伟，黄国和，秦肖生.厨余垃圾堆肥蓬松剂技术研究[J].安全与环境学报，2003，3（3）：41-45.

[2]庄禧懿，储卫华，马兴旺，朱卫.餐厨垃圾微生物发酵生产生物饲料的研究[J].化学与生物工程，2012，29（1）：85-86.

[3]袁进，魏永杰，于芳芳.污泥堆肥处理影响因素研究[J].化肥工业，2008，35（3）：32-35.

[4]彭宇，戴辉，武丽，李章海，江玉平，丁婷，齐永霞，胡向丹，刘锦华.甘蔗渣与牛粪高温好氧堆肥的适宜配比研究[J].安徽科技学院学报，2016，30（5）：17-23.

[5]贺琪，李国学，张亚宁，林小凤.高温堆肥过程中的氮素损失及其变化规律[J].农业环境科学学报，2005，24（1）：169-173.

[6]刘洁丽，王靖.生物产纤维素酶研究进展[J].化学与生物工程，2008，25（12）：9-12.

[7]王菊思，赵丽辉.某些芳香化合物生物降解性研究[J].环境科学学报，1995，15（4）：407-415.