不同通風策略下大規模鴨糞堆肥的腐熟和光譜特征

摘要： 【目的】鑒于鴨糞處理的固有挑戰，有效的通風措施是鴨糞工業堆肥過程成功的關鍵。這項開創性的研究旨在評估來自鴨糞和蘑菇廢棄物堆肥的腐熟度和穩定性。本研究進一步探討了各種通風策略在促進堆肥過程中有機物分解和轉化方面的有效性和效率。【方法】將鴨肥和蘑菇廢棄物按干重比為2∶1 （C/N 約為21.15） 混合進行堆肥試驗。堆肥采用梯形樁，每樁體積5.6 m3，采用管道通風。堆肥試驗包括4 個通氣時間處理，分別為10、20、30、60 min/d （分別記作C1、C2、C3 和C4 處理）。主要研究了堆肥過程中物理化學特性、紫外?可見光譜、X 射線衍射（XRD） 和紅外光譜（IR） 的變化特征。【結果】在堆肥第5 天和第6 天，堆肥進入嗜熱期，持續17 天，第15 天達到50℃。在堆肥前5 天，堆肥pH 從8.5 迅速上升到12.3，可能是由于鴨糞蛋白質的分解，然后在接下來的20 天里逐漸下降，在28～30 天急劇下降，之后逐漸下降。在高溫期（第17 天） 后，堆肥C1、C2、C3 和C4 處理的含水量較堆肥初期分別減少了45.9%、46%、44.7% 和43%。C3 和C4 處理的TC 值遠低于C1 和C2。所有堆肥處理的紫外吸收均隨波長的增加而降低。在X 射線衍射圖中存在部分纖維素特征峰（2θ = 26.56°）。這些樣品含有更多的結晶和“無定形”纖維素、木聚糖和其他多糖。在200～220 nm 光譜范圍內，硝酸鹽和羧基類化學物質的吸收速度比芳香族或不飽和分子快。堆肥的吸收率隨初始碳氮比和堆肥過程的持續時間而變化。相反，在460～480 nm 處的吸光度表明有機材料的腐殖質化。Q2/6 或Q4/6 值越低，表明有機物腐殖化程度越高和越多的有機物縮合成芳香族化合物。在紅外光譜中，整個堆肥過程中與有機或無機官能團相關的所有條帶的強度都有明顯的變化。紅外光譜顯示出一個寬峰，中心波數為3400 cm?1，表明存在與羥基（OH） 基團和水分子相關的拉伸振動。在3000～2800 cm?1 的光譜范圍內，可以觀察到一個與有機化合物所表現出的疏水特性相關的現象。在2900～2850 cm?1 處存在的條帶可以歸因于C?H 脂肪族基團和醛基基團（CHO） 的伸縮振動。初始堆肥樣品和C1、C2、C3、C4 的紅外光譜在堆肥過程中發生了顯著變化。由于這些變化，紅外光譜吸收帶發生了顯著的變化，表明相關的物質結構發生了變化。因此，C3 和C4 在堆肥過程中表現出較高程度的穩定性。【結論】65 天的堆肥試驗顯示，在整個堆肥過程中，溫度發生變化，通風60 min/d 的堆肥最高溫度高于通風10 min/d 的堆肥。在堆肥過程中，隨著通氣量的增加，pH 呈下降趨勢，因此，日通風30～60 min 的堆肥pH 較低。堆肥過程中，堆料C/N 逐漸降低，表明纖維素活性增加。XRD 光譜顯示峰值強度降低，反映了纖維素的分解。日通風30～60 min 堆肥表現出較高的成熟度，突出了通風對成功堆肥的重要性。

關鍵詞： 鴨糞； 蘑菇廢棄物； 堆肥； 通風； 成熟度