中药渣与城市污泥好氧共堆肥的效能

2.2 有机质的变化情况

本实验投加的中药渣属于外源有机物，即为微生物的能源物质，堆肥效应其实就是有机质不断被分解的过程[16]，本实验对共堆肥过程中堆体有机质的变化情况进行了分析，如图  2所示.

由图 2可知第一周期实验组1、 2、 3号瓶在整个堆肥过程中，有机质分别降低了31.1%、 26.1%、  26.9%，特别是1号瓶结束时有机质含量为40.2%，而对照组有机质由初始的60.1%降至堆肥结束的42.9%，降低了17.2%.同时实验组4号瓶由初始的71.7%降至结束的40.6%，5号瓶由初始的72.6%降至结束的44.6%，而对照组堆肥结束后的有机质含量为42.1%.从两个周期的实验数据可看出堆肥前期有机质的分解速率比较高，堆肥后期的分解速率较低.前期分解速率较高主要因为有机质充足，随着堆肥的进行，堆体温度逐渐升高适合微生物的增长，此时微生物分泌一些胞外酶，把大分子有机物质分解成小分子物质，小分子物质又被溶解为水溶性碳进一步被微生物吸收利用;后期则是由于堆体温度降低，微生物活性下降，有机质分解减弱而致[17].整体而言，60  g中药渣+300  g污泥的堆体，特别是在堆肥前期投加中药渣的堆体，堆肥进程较快，有机质降解的更为充分，可以推测在此条件下，堆体中的微生物活性更好，其降解有机质的能力更强.

2.3 累积挥发氨的变化情况

在堆肥过程中，会有部分有机氮被转化为铵态氮以氨气的形式存在，随着罐体温度升高易大量散失到大气中，造成氮元素的损失，直接影响了堆肥的效益，因此控制氮元素的损失是实现城市污泥资源化的一个非常重要的关键技术[18]，因此本实验对共堆肥过程中堆体氨氮的挥发量进行了分析，如图  3所示.

由图 3可知，前6 d两周期的挥发氨累积量没有明显的变化，但均呈现上升的趋势，堆肥进行第8 d到第18  d是氨氮损失量最大的区段，之后由于温度降低，有机物的消耗以及微生物的活动减弱，氨氮损失量变小，慢慢趋向稳定.未投加中药渣时，对照组堆体的氨氮挥发累积量达到了206.5  mg ˙L-1，而1号瓶(60 g中药渣+300 g污泥)堆体的氨氮挥发累积量仅为132.2 mg  ˙L-1，与对照组相比减少了35.9%，原因在于微生物的固氮是需要碳源的，但城市污泥中的C/N往往不足，因此微生物的固氮能力差，导致了氮的损失严重;而中药渣富含碳源，可以调整堆体的C/N，从而使微生物能更好的发挥其固氮作用.

2.4 蛋白酶的变化情况

蛋白酶主要参与有机氮的分解和氨基酸、蛋白质以及其他含氮化合物的转化[20]，蛋白酶的主要功能是将有机氮分解催化为可用于微生物自身利用的氮元素，贮存在自身体内，有效地避免堆肥过程中氮素的损失，所以蛋白酶活性的高低影响着堆肥效能的好坏，因此本实验对共堆肥过程中堆体的蛋白酶活性进行了分析，如图  4所示.从中可知，第一周期的蛋白酶含量是先稍微地下降后上升，随着堆肥时间的推移，酶含量又慢慢降低，酶含量最高值出现在堆肥期间第15 d，此时对照组是19.25  U ˙g-1，1~3号瓶分别为34.75、 32.0、 26.0 U  ˙g-1.堆肥期间，对照组的酶含量都少于实验各组的酶含量，而1号瓶堆体的酶含量是所有实验组在堆肥各个期间中最高的.第二周期各组蛋白酶的含量和第一周期的趋势大致一样，其中4号瓶的含量最高，最高含量值达到31.65  U ˙g-1，因此在污泥堆肥的前期投加中药渣，并且中药渣与污泥的质量比是1 :5时，蛋白酶的活性最高，更有利于固氮.