全程高温好氧堆肥快速降解城市生活垃圾

3 .3 C/N和DOC
由图4可知，堆体的C/N在堆肥的初期迅速下降，堆体B的C/N在第15d降至最低值19.72，堆体A的C/N值在第18d降至最低值19.19。两堆体的C/N比降至最低点后又有所回升，这是因为此时微生物对氮素的分解速率大于碳素，随着反应的进行，C/N比虽有波动，但总体呈下降趋势。堆肥8d后，全程高温堆体B的C/N已达到25，此时堆体A的C/N为27。堆肥15d后，全部堆体的C/N≤25，此时堆体基本腐熟。从图4还可以看出，堆肥期结束时堆体A和B中的DOC分别由开始时的43.15g•kg-1和43.18 g•kg-1降到5.42 g•kg-1 和4.66g•kg-1 ，分别减少了87.4%和89.2%。在恒温环境温度由50℃降至30℃后，堆体B中的DOC没有出现变化，表明堆料没有因温度的变化而改变。
 
图4堆肥过程中C/N和DOC的变化情况
3.4主要腐熟度指标
实验采用提取堆肥浸出液的方法来测量种子发芽指数，每次测试中使用10粒油菜（Brassicacampestris）种子（Chikae et al.，2006； Goyal et al.，2005）。图5显示了堆肥过程中两个堆体的GI变化情况。从图5可以看出，堆肥结束时两个堆体的GI均达到或超过了100%，这表明此时堆体已无明显的植物毒性。堆肥原料的GI值仅为10%左右，堆肥初期（0～8d）堆体B的GI值呈线性增加，线性拟合方程为y ＝8.375x＋12.611（R2＝0.9899），而堆体A的GI值则增加较为缓慢。堆肥过程进入第15d时，堆体B的GI值已经超过90%，而此时堆体A的GI值仅为60%，直到第26d堆体A的GI值才超过90％。
堆肥原料A和B的SOUR分别为9.95mg•9-1•h-1（以VS计，下同）和9.86mg• g-1•h-1。堆肥开始后快速上升并达到最大值17.4 mg•g-1•h-1和18.7 mg•g-1•h-1，然后堆体A中SOUR值逐步下降并在第28d后开始稳定在1.2 mg•g-1•h-1左右；堆体B中的SOUR在第16d开始稳定，并且其稳定值比堆体A稍低（图5）。
 
图5堆肥过程中GI和SOUR的变化情况
堆肥原料中的DH-ase约为0.75 mg• g -1 •d-1（以TPF干重计，下同）。堆肥开始后，由于温度升高使堆体内微生物活性提高，两个堆体内DH-ase也开始增加。堆体A内DH-ase在第6d升到最高的2.87mg•g-1•d-1，堆体B内DH-ase则在第4d升至3.38mg•g-1•d-1。然后，由于温度的下降和底物逐渐减少，两种堆体内的DH-ase都逐步减少，其中，堆体A内DH-ase在第32d降低至0.54 mg•g-1•d-1，而堆体B在第15d就降到了0.54 mg•g-1•d-1。再将恒温箱温度降至30℃后，堆体B中的DH-ase没有变化，维持在0.48 mg•g-1•d-1（图6）。
 
图6堆肥过程中DH-ase活性的变化情况
3.5堆肥周期
由于目前尚未有统一的标准用于评价堆肥的腐熟度，因此，本文参照已有文献，选择了C/N、DOC、GI、SOUR和DH-ase这5个指标来综合评价堆肥腐熟度和确定堆肥周期。结果显示，由C/N判断得出的腐熟度与其他指标偏差较大，因此，实验的腐熟度采用其他4个指标判定并取平均值。表3是根据5个腐熟度指标分别确定的两个堆体的堆肥周期，由表3可知，采用全程高温堆肥法的堆体B的堆肥周期仅为16d，比采用传统堆肥法的堆体B的28d缩短了12d。
表3根据腐熟度指标确定的堆肥周期
 
4讨论（Discussion）
在两种堆肥方法中，温度是最主要的控制条件。因此，堆体A和B之间主要的差别就是温度的变化及由温度差异直接引起的两者之间其他参数之间的差异。由温度引起的第1个差异是堆体的pH值变化。堆肥开始后，堆体A中由于嗜热微生物消化有机物积累有机酸，使pH值下降，同时，微生物利用蛋白质水解后的氨基酸作为氮源产生的H+ ，也会促使pH值迅速下降。而堆体B中由于未经历自然升温直接进入高温期，嗜温微生物仅在堆体温度未升至50℃之前有一定的生长，因此，堆体pH值虽在第1 d出现下降，但很快又升高。同时，可能因为嗜热微生物代谢蛋白质的活性更高，堆体中产生的NH3更多，因而，堆体B内pH值会高于堆体A，这也可能导致全程高温堆肥法中氮素损失比传统堆肥法要多。Maso等（2008）研究表明，腐熟后堆体的pH值在7.5以下。本研究堆肥结束后，A、B两堆体的pH值均在7.5以下，与以前的研究相符。