浅谈城市垃圾废物堆肥的土地利用

南通农业职业技术学院学生毕业论文李维静：浅谈城市垃圾废物堆肥的土地利用1浅谈城市垃圾废物堆肥的土地利用摘要腐熟的废物堆肥，包括城市垃圾堆肥、污水污泥堆肥和农牧业废弃物堆肥，其土地利用方式有直接农业施用和间接农业应用。施用腐熟的废物堆肥有利于作物产量和营养品质的提高，改善土壤的理化性质，增加土壤生物数量和活性，进而加速残留于土壤中有机污染物的降解，降低重金属和有毒有害物质向作物体内富集，甚至可增加作物的抗病性，避免和削弱其在作物中的累积和吸收。对堆肥直接应用作物效果、改土效果和有毒有害物质修复、直接颗粒化后再应用的效果进行了综述，并指出了当前废物堆肥土地利用所存在的问题与发展方向。关键词城市垃圾废土堆废物处理混合复合肥料应用南通农业职业技术学院学生毕业论文李维静：浅谈城市垃圾废物堆肥的土地利用22000ccitylandutilizationoftherubbishcompostingAbstractCompostwastecomposting,includingurbandomesticwastecomposting,sewagesludgecompostandagriculturewastecomposting,itslandusemeansofdirectandindirectagricultureagriculturalapplications.Thewastecompostingofrottentoincreasecropyieldsandnutrition,improvesoilphysicalandchemicalpropertiesofsoilorganisms,increasingnumberandactivity,andaccelerateresidueinthedegradationoforganicpollutantsinsoil,reduceheavymetalsandpoisonousandharmfulsubstancestocropenrichment,evencanincreasecropdisease,avoidandweakentheaccumulatedinthecropsandabsorption.DirectapplicationtocompostGaiTueffectandtheeffectofcrops,repairandpoisonousandharmfulsubstancesdirectlyaftertheapplicationeffectofgraining-arereviewed,andpointsoutthewastecompostinglanduseexistingproblemsandthedirectionofdevelopment.KeywordscitygarbageWastehillWastedisposalMixcompoundfertilizerapplication南通农业职业技术学院学生毕业论文李维静：浅谈城市垃圾废物堆肥的土地利用3目录1引言41.1城市生活垃圾产生量及其构成特征41.2城市生活垃圾管理与处置现状41.3城市生活垃圾污染现状41.4堆肥技术现状52堆肥的土地利用52.1直接农业利用52.1.1产品及品质效应52.1.2改土效果62.1.3降低重金属的活性72.1.4对有机污染物的修复效果82.2间接农业利用82.2.1直接颗粒化82.2.2粉状有机复混肥92.2.3颗粒有机复混肥103存在的问题及对策10致谢12参考文献13南通农业职业技术学院学生毕业论文李维静：浅谈城市垃圾废物堆肥的土地利用41引言1.1城市生活垃圾产生量及其构成特征城市生活垃圾是城市居民日常生活丢弃的固体废弃物以及清扫的地灰和商业垃圾等城市代谢物。随着城市居住人口的增加和生活水平的提高．城市生活垃圾数量逐年增加。据统计我国城市人均年产生生活垃圾440kg，是人均粮食占有量的1．16倍．而全国城市生活垃圾年产量已超过1亿多吨．并且每年正以6%~8%的速度增长。我国城市生活垃圾构成拥有以下变化趋势：（1）有机物增加；（2）可燃物增多；（3）可回收利用物增多；（4）可利用价值增大。1.2城市生活垃圾污染现状（1）垃圾露天堆放大量氨、硫化物等有害气体释放，严重污染了大气。（2）严重污染水体。垃圾不但含有病原微生物，在堆放腐败过程中还会产生大量的酸性和碱性有机污染物，并会将垃圾中的重金属溶解出来，形成有机物质，重金属和病原微生物三为一体的污染源，雨水淋入产生的渗滤液必然会造成地表水和地下水的严重污染。（3）生物性污染。垃圾中有许多致病微生物，同时垃圾往往是蚊、蝇、蟑螂和老鼠的孳生地，这些必然危害着广大市民的身体健康。（4）侵占大量土地。据初步调查，1998年全国668座城市中已有2／3被垃圾带所包围。全国垃圾存占地累计75万亩。（5）垃圾爆炸事故不断发生。随着城市中有机物含量的提高和由露天分散堆放变为集中堆存，只采用简单覆盖易造成产生甲烷气体的厌氧环境，易燃易爆。1.3城市生活垃圾管理与处置现状我国城市垃圾清运处置主要由各市环卫部门主管。垃圾清运处置过程的管理、监督、运行基本由一家完成。许多城市环境卫生实行市、区、街道三级管理南通农业职业技术学院学生毕业论文李维静：浅谈城市垃圾废物堆肥的土地利用5体制。垃圾清运处置费用靠政府全额财政拨款，生产效率低而技术含量少，仍属于劳动密集型行业。长期以来，我国城市垃圾处置主要以寻找合适地点加以消纳为目的。目前，我国城市垃圾处置的最主要方式是填埋，约占全部处置总量的70％以上；其次是高温堆肥，约占20％以上；焚烧量甚微。1.4堆肥技术现状有关城市垃圾、污水、污泥以及农牧业废弃物堆肥化技术的研究已逐渐成熟。目前，我国城市生活垃圾采用堆肥技术处理的已占20%。堆肥过程由多种微生物参加，对垃圾中有机物进行协同作用的复杂生化反应过程。2000年在全国的城市垃圾中，经堆肥可产上等堆肥的潜力估算约为2400万t[1]。畜禽粪便与农作物秸秆联合堆肥既可实现畜禽粪便的除臭，同时又能达到脱水、无害化的目的。由于腐熟的堆肥中富含有机质，因此具有改善土壤结构、增加土壤养分和提高土壤活性等作用。腐熟堆肥土地利用，效果显著，不过值得我们注意的是，利用腐熟堆肥的同时如何防止其中的有毒有害物质通过食物链，最终影响人类食品安全的问题。2堆肥的土地利用腐熟的废物堆肥，包括城市垃圾堆肥、污水污泥堆肥和农牧业废弃物堆肥，其土地利用方式有直接农业施用和间接农业应用。2.1堆肥的直接土地利用2.1.1产量及品质效应垃圾堆肥有机质含量较高，不但富有营养元素，而且含有一定量的粗渣，所以堆肥施用得当时，能明显改善土壤物理性状突出表现在非毛细管孔隙度增大，大的水稳性团粒增加，而小团粒减少，同时土壤质地也有所改善，由于堆肥增加了土壤有机质，因此对于农牧业废物堆肥的农业利用，施用腐熟堆肥将大大提高南通农业职业技术学院学生毕业论文李维静：浅谈城市垃圾废物堆肥的土地利用6作物的产量。腐熟堆肥也能不同程度地提高作物的品质，而且长期施用污泥堆肥，不会造成Cd、Hg对园林植物的毒害。Tuitert等施用家畜粪便腐熟物来防治番茄青枯病后发现，腐熟度是影响防治效果的一个重要因素[2]。孔维栋等也报道有机物料腐熟度是影响土壤微生物群落代谢特征的主要因素[3]。垃圾堆肥的施入量也能显著地影响油菜、大豆籽粒中的蛋白质含量，从而影响油菜、大豆的品质[4]。目前国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等，这三种垃圾主要处理方式的比例，因地理环境、垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区别，很难有统一的模式。但最终都是以无害化、资源化、减量化为处理目标。污泥中含有大量有机质和N、P、K等植物所需的矿质营养元素，污泥土地利用在发达国家已成为一条重要的处置途径。有机废物经堆肥腐熟后，直接施用到土壤中能显著增加作物的产量，提高作物品质。对园林植物来讲，由于它们不直接进入人的食物链，即使有毒有害物质在其体内富集，也不会直接影响人类的健康。对于粮食作物和蔬菜类作物来讲，施用废物堆肥虽能增加其产量，提高作物品质，但仍存在食品安全的问题；尤其是垃圾堆肥和污泥堆肥，其中含有大量的重金属类物质，若长期施用垃圾堆肥和污泥堆肥，加上土壤的环境容量有限，必将不利于食品安全。所以在农业生产中施用废物堆肥，特别是垃圾堆肥和污泥堆肥，应尽可能将它们应用在非食物类作物上。2.1.2改土效果堆肥中有机质含量高，养分全面，肥劲柔和、持久、稳定，具有改善土壤理化性状的良好作用，是土壤微生物主要能量和养分的来源，是降低农业成本的重要措施，是维持和促进土壤养分平衡、培肥土壤的重要环节。在土壤中长期施用腐熟堆肥，能显著增加土壤有机质含量，而且还能明显降低土壤中氮素淋溶，削弱无机化肥对地下水的污染[5]。随着污泥堆肥施用量的增加，土壤密度减小，土壤代换量、含水量、田间持水量、团粒结构、孔隙度、毛管孔隙度均相应增加；三相容积的分布中，固相减小，气相和液相相对增加，明显地改善了土壤的理化南通农业职业技术学院学生毕业论文李维静：浅谈城市垃圾废物堆肥的土地利用7性状。以往人们都认为污泥堆肥和垃圾堆肥中含有大量的有毒有害物质，这将对土壤生物和土壤中的生物活性物质产生毒害作用。但经研究发现，在城市垃圾堆肥施用量从20t/hm2增加到80t/hm2时，土壤单位面积上微生物数量随着堆肥施用量的增加而增加，最高增加了46%。通过施用腐熟堆肥，土壤中的酶活性也有不同程度的改变，比如脱氢酶和过氧化氢酶的活性都呈现不同程度的增加，而磷酸酶和脲酶的活性有所降低，这可能是垃圾堆肥中重金属类物质的毒害作用，但这有利于提高作物对磷素和氮素的养分利用率；由于土壤中微生物数量的增加，β-葡萄糖苷酶和淀粉分解酶(BAA)的活性也呈现增加的趋势2.1.3降低重金属的活性腐熟堆肥中不但含有大量的重金属和有毒有害物质，也含有大量的微生物和生物活性物质。这些微生物和生物活性物质与土壤中的各种微生物通过共生作用，可以将对土壤和作物有害的毒性物质从土壤中去除或降低其活性，实现土壤的污染修复，保证土壤耕作的可持续性[6]。近年来，重金属污染事件不断侵扰和影响着人类健康和食品安全，尤其是对污染土壤中重金属类物质的清除，各国政府都投入了大量的人力物力。目前，对于重金属污染土壤的修复技术主要有植物修复(包括植物提取、植物挥发、植物过滤或根系过滤和植物钝化)、微生物修复和工程法(客土法和搬移法等)等。通过研究发现，若向土壤中施用腐熟堆肥，能明显降低土壤中Cu和Zn的活性，且能有效降低此类重金属在植物体内的积累，提高人类食品的安全性。N.S.Boland等人也发现，由于腐熟堆肥中含有大量的活性物质，这些物质能将土壤中的Cd络合，从而降低其生物毒性，并且降低了土壤中Cd可交换态的含量。施用腐熟堆肥后，作物体内的Mn、Zn、Cu、Co、Ni、Pb和Cd等重金属的含量明显低于不施用堆肥的水平，而且远远低于引起植物毒性的浓度。同时，为减少重金属可能带来的危害，可加入药剂调整堆肥污泥，降低重金属含量、迁移性及生物有效性，避免连续大量使用重金属含量高的腐熟堆肥，造成土壤中重金属积累。2.1.4对有机污染物的修复效果南通农业职业技术学院学生毕业论文李维静：浅谈城市垃圾废物堆肥的土地利用8近年来，塑料制品在农业上的应用越来越广，塑料制品中的有毒有害物质也开始影响人类健康和作物生长。二乙基磷化氢(DEHP)是聚氯乙烯(PVC)塑料的一种组分，也常作为添加剂广泛应用于各种日常生活用品中。DEHP现已被列为具有致畸形、影响生殖系统的有毒物质[7]，通过一般的方法很难将其降解。Sanna等人发现，采用堆肥方式可以使污泥中58%的DEHP降解。其中通过研究发现垃圾堆肥对Cr污染土壤有修复效应。垃圾堆肥对于土壤中有效Cr含量的影响是通过有机质含量、Eh、pH,0.01mm粘粒含量等理化因子的变化来实现的；有机质含量变化和Eh变化分别是旱地土壤和淹水土壤中的主要影响因素，对有效Cr的效应分别占贡献的73.4