【摘要】：
随着经济的快速发展,种植业、养殖业以及磷化工工业在生产过程中的畜禽粪便、农业废弃物菌棒和固体废弃物磷石膏的产量日益增加,对这些污染物的不当处置不仅会带来严重的环境污染问题,还会造成资源的浪费。如何有效的利用畜禽粪便、菌棒和磷石膏发展循环经济,已经受到了社会的广泛关注。常规的高温堆肥法存在堆置环境、堆肥温度以及堆肥后成品性质不稳定等问题,导致该方法在各地区的推广受到了一定的阻碍。为解决这一难题,本次试验利用蚯蚓堆肥处理猪粪、菌棒和磷石膏,研究不同物料比例下蚯蚓堆肥过程中的理化性质、相关酶的活性以及蚯蚓堆肥前后重金属含量及其组成形态的变化规律,优化蚯蚓堆肥工艺参数,为固体废弃物的资源化利用提供理论支持和技术支撑,试验结果如下:蚯蚓堆肥可以有效地降低各组分中的p H,使堆肥体p H逐渐趋向中性,在试验结束时,4个试验组p H都处于7.2～7.5之间;磷石膏的加入会加速堆肥体中有机质的分解效果,各实验组中有机质含量相对于对照组CK下降更为明显,且当磷石膏含量在5%至10%之间时,有机质的去除率可以达到了66.28%;氮、硝态氮以及磷和钾的相关指标(TP、TK、有效磷、速效钾)最终含量都有所增加,当磷石膏的加入量为20%时,堆肥体内TN含量的上升最为明显,最高上升了11.13g/kg,各试验组最终硝态氮含量均高于0.8g/kg,而且氨氮含量的下降显著;但磷和钾的相关指标(TP、TK、有效磷、速效钾)含量在所有试验组中的增长率都在20%～30%之间,差异并不明显。试验说明磷石膏的加入有效促进蚯蚓堆肥产物中TN、NH_4~+、TP、速效磷、TK和有效钾的大量累计,使蚯蚓粪的土地利用价值显著升高。在为期56天的蚯蚓堆肥过程中过氧化氢酶、脲酶和碱式磷酸酶的活性在试验中期有所降低,但在试验后期都有所回升。过氧化氢酶在各试验组组中的增长率相较于CK组的31.64%有所降低;脲酶在各试验组中活性最高达到679.79 U/g,相较于对照组CK中活性为997 U/g仍有所减少,说明磷石膏对于过氧化氢酶和脲酶的活性均有所抑制,且对脲酶活性的抑制效果更为显著,而对于碱式磷酸酶,磷石膏加入的试验组中碱式磷酸酶的活性均有所增加,且磷石膏含量占堆肥体总质量的10%时碱式磷酸酶活性提升最为显著。对于堆肥过程中的重金属而言,堆肥体中Cu、Cd和As会由于“浓缩作用”,导致其含量在堆肥体中上升。对于Cu的总含量变化,CK组的增长率达到36.94%,磷石膏的加入会使Cu在堆肥体中的总含量增长率下降3%～9%,但其总含量在所有堆肥体中依旧呈现上升趋势;同样As的总含量增长率最高达到44.18%。而Pb和Cr则会由于“稀释作用”,导致其含量在堆肥体中呈现下降趋势。其中Pb的总含量减少率达到26.30%,Cr的总含量减少率最高达到46.11%。在试验结束时,5种金属总含量均未超过有机肥国家标准(NY 525-2012)中所要求的有机肥中重金属的限量指标要求。重金属形态的变化情况表明:磷石膏的加入还会导致重金属Cu和Pb的可利用态含量降低,其中重金属Cu的可利用态含量下降显著,其可利用态最低可达到17.8%,相较于CK组减少10.28%;对于重金属Cr,当磷石膏加入量占堆肥体总质量的10%以上时,会导致重金属Cr可利用态含量明显降低,最低时可达到8.15%,较于CK组减少7.03%;当磷石膏的加入量为堆肥体总质量的5%时,重金属As的可利用态含量最终会降至13.07%,但其他试验组中的可利用态含量相较于CK组则会有所增长。
