畜禽养殖废弃物堆肥过程中微生物除臭研究进展

随着世界各国的畜禽养殖业向着集约化、产业化方向发展,养殖废弃物大量产生,严重影响到生态环境并威胁到人畜健康。目前,畜禽养殖废弃物的资源化利用受到人们的广泛关注,其中好氧堆肥技术是当前最有效的处理方法。然而,堆肥过程中产生的异味气体使好氧堆肥技术的推广面临极大挑战。在堆肥过程中,这些异味气体威胁人类健康的同时,还会带来一系列环境问题。因此,充分、有效的去除堆肥过程中异味气体显得十分重要。本文重点阐述了堆肥过程中异味气体排放特征及其源物质转化特征,分析堆肥过程中影响异味气体产生的因素,并从原位除臭技术和异位除臭技术两个方面对异味气体生物处理技术以及微生物控制机理进行讨论。主要结论:异味气体(NH_3、H_2S和挥发性有机物)主要在堆肥的升温期和高温期产生;控制最佳堆肥温度为55—60℃、水分为50%—60%、pH为7.5—8.5、C/N为25—30、氧气浓度为10%—18%、有机质含量为50%—80%,结合适宜的堆肥方式、翻堆频率以及添加外源微生物,可使异味气体产生量降至最低;一种除臭微生物菌株一般只对一种异味气体具有较高的去除效率,难以同时去除多种成分的异味气体,而复合微生物除臭剂可以同时去除多种异味气体成分,但去除效率相对较低。建议进一步研究有机质转化、微生物群落变化与异味气体产生的规律,从而在堆肥升温期和高温期尽可能地减少异味气体的产生;重点研发复合除臭菌剂,在提高除臭效果的同时探明微生物作用机理。     

推广粪肥除臭技术净化生活环境卫生

畜禽粪便和垃圾堆肥发酵过程中产生大量恶臭气体,不仅对环境造成污染,还给人们生活带来非常不愉快的感觉,因此必须对畜禽粪便和垃圾堆肥进行除臭处理。文章简要介绍了畜禽粪便发酵散发臭气的主要成分,并介绍了畜禽养殖场和粪便处理场的除臭技术、生活垃圾等有机废弃物堆肥臭气消除方法及枯草、落叶、秸秆等农业有机废弃物堆肥臭气的消除方法。     

添加剂对鸡粪好氧堆肥、养分及腐殖化程度的影响

为探索辅料(米糠)和不同剂量的微生物发酵剂对畜禽粪污好氧堆肥效果的影响,以动物源废弃物(鸡粪)作为主料,植物源废弃物米糠为辅料,混合堆腐,研究不同剂量微生物菌剂对好氧堆肥过程中温度、养分、腐殖酸的动态变化,及对堆肥产品主要营养元素的影响。结果表明：未添加辅料的纯鸡粪发酵不能达到无害化处理的要求,添加辅料和菌剂的处理,堆肥结束后产品的全氮、全钾、有机质和总腐殖酸含量较对照(T₁,纯鸡粪)分别高50.41%～74.80%、64.66%～71.43%、3.14%～9.62%、4.96%～49.56%;添加不同剂量的菌剂对鸡粪堆肥效果影响不同,其中添加0.5%的效果最好,高温持续时间最长,为19 d,且堆肥结束后产品全氮、全磷、全钾、有机质和腐殖酸含量均最高,说明在添加辅料的前提下,添加0.5%剂量的微生物菌剂鸡粪的堆肥效果最好。     

畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的研究进展

兽用抗生素具有显著的促动物生长、预防动物疾病的作用。随着集约化畜牧业以及配合饲料工业的不断发展,抗生素作为饲料添加剂在全球范围内已被广泛应用。我国畜禽养殖业对抗生素的依赖甚是严重,每年用于畜禽养殖的兽药抗生素超过了8吨,占抗生素总产量的一半以上。这些兽用抗生素并不能完全被动物体所吸收,绝大部分以原药或者代谢产物的形式随畜禽粪便和尿液排出体外,导致畜禽粪污中多种抗生素残留,最高浓度达到了183.50 mg·kg~(-1)。残留抗生素可能经各种途径进入土壤和水体环境中,一方面影响土著微生物的活性,另一方面引起抗性菌和抗性基因的产生和传播,给生态系统安全和人类身体健康带来巨大的负面效应。因此,充分、有效消减畜禽粪污中兽药抗生素十分重要而迫切。论文作者在总结大量文献的基础上,对国内外畜禽粪便抗生素的污染特点和赋存规律进行了系统介绍,并着重阐述了国内外畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的最新研究进展,描述了畜禽粪便好氧堆肥和厌氧发酵的分类及工艺流程。在此基础上重点对好氧堆肥和厌氧发酵两种处理方式下畜禽粪便中兽用抗生素的去除程度进行了详尽、深入分析,同时对抗生素消减效果的影响因素进行了充分讨论。主要结论:好氧堆肥对土霉素、四环素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、环丙沙星、恩诺沙星和泰乐菌素等主要类别抗生素的最高去除率可达65.5%—100%,去除效果受抗生素种类、初始浓度、添加方式、堆肥温度、供养方式、底物组成影响;厌氧发酵对氨苄青霉素、四环素、磺胺甲氧二嗪的去除可达100%,但几乎无法去除磺胺噻唑、磺胺二甲基嘧啶、磺胺氯哒嗪、泰乐菌素,去除效果受抗生素种类、浓度、发酵温度、污泥性质、混合速率和发酵时间影响。最后,对需要进一步开展的研究进行了展望,建议加强兽用抗生素的监管,制定相关的法规和标准,加速兽用抗生素替代物品的研发,减少源头污染;深入开展畜禽废弃物好氧堆肥或者厌氧发酵过程中抗生素降解产物及机理研究;筛选具有强降解能力的微生物作为菌剂,强化其对畜禽养殖废弃物中兽用抗生素的消减;深入研究好氧堆肥和厌氧发酵过程中抗生素和ARGs之间的相互关系,去除兽用抗生素的同时也加速ARGs的削减。     

好氧堆肥技术研究

好氧堆肥是对农业废弃物资源化利用的一种有效方法,堆肥过程中产生的高温可以杀灭废弃物的致病菌,可使有机废弃物变得更加安全、稳定。本文首先简介了国内外堆肥产业的发展状况,然后对现有堆肥技术进行了综述,包括堆肥的特点、好氧堆肥原理、堆肥的影响因素、减少氮损失的措施、堆肥原料和堆肥微生物等方面。     

接种复合菌剂对牛粪好氧堆肥进程及温室气体(CH_4和N_2O)排放的影响

[目的]畜禽粪便好氧堆肥是实现废弃物稳定化、无害化和资源化的重要途径,但在实施过程中往往进度较慢,同时会产生大量温室气体污染环境。评估接种特定微生物后对畜禽粪便堆肥进程及温室气体产生的影响可为开发相应改良堆肥的菌剂产品提供理论依据。[方法]设置牛粪好氧条垛式堆肥试验,通过常规理化指标测定、静态暗箱法和荧光定量PCR分别研究了接种含解淀粉芽孢杆菌和灰绿曲霉的复合菌剂对牛粪堆肥进程、温室气体(CH_4和N_2O)产生和相关功能基因丰度的影响。[结果]接种复合菌剂加快了堆体升温,堆肥3 d即超过60.0℃,最高温度达到74.0℃;对照处理堆肥9 d时温度才达到60.0℃以上,最高温度为69.7℃。堆肥接菌处理后与对照相比p H值和含水率均下降,而电导率相差不大。接种复合菌剂显著降低堆体的C/N,在22 d时已下降至12.8,而对照处理至32 d才下降至12.5;2个处理间的铵硝含量相差不大。不同处理堆肥的CH_4与N_2O排放均呈此消彼长的趋势,其中CH_4排放主要集中在堆肥前期,且接种复合菌剂显著降低了CH_4排放通量(峰值排放通量分别为894.9和1 241.4 mg·m~(-2)·h~(-1))。定量PCR结果表明:接菌处理显著降低了甲烷产生相关功能基因mcr A的丰度,而增加了甲烷氧化相关功能基因pmo A的丰度。N_2O排放主要集中在堆肥后期,2个处理间排放通量相差不大,相关功能基因(amo A、nir K和nos Z)的丰度变化趋势也比较接近。[结论]牛粪好氧堆肥中接种复合菌剂可有效加速堆体升温,延长堆肥高温期时间,加速堆肥腐熟进程,同时减少温室气体CH_4的排放,有利于实现堆肥快速腐熟及无害化。该技术可为优化高温好氧堆肥处理牛粪等固体废弃物提供理论依据与技术支持。     

自发热好氧堆肥养分变化特征研究

[目的]研究羊粪自发热好氧堆肥中不同腐熟阶段的养分变化特征。[方法]通过堆肥的升温期(初始羊粪)、高温期、降温期和腐熟期为研究对象,探讨羊粪自发热好养堆肥4个不同腐熟阶段的温度、含水率、碳氮比(C/N)、有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、pH、电导率的变化特征。[结果]羊粪自发热好氧堆肥时长43 d,升温期6 d, 55℃以上高温期18 d,降温期13 d,腐熟期6 d。随着堆肥的进程有机质分解,堆体的碳氮比(C/N)逐渐减少;碳氮比总降幅40.69%,升温期和降温期占比70.15%,腐熟期碳氮比19.49可以认为基本腐熟;有机质含量从80.45%减少到60.14%,降温时有机质含量下降速率最快为18.57%,腐熟期最慢为3.76%。全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、pH随着堆肥的进程呈显著递增,其中降温期速效养分占全磷、全钾百分比最高。电导率随着堆肥的进程先降低后升高,电导率从大到小为腐熟期有机肥>降温期有机肥>未腐熟羊粪>高温期有机肥。[结论]自发热好氧堆肥能够使有机物进行生物降解和生物合成,趋于稳定;通过自发热好氧堆肥了解不同腐熟阶段的有机肥养分特征,旨...     

畜禽粪便好氧发酵优势菌群的分离及微生物菌群变化研究

利用新鲜畜禽粪便,模拟好氧发酵过程,通过多次富集培养和驯化,获得了含有除臭和有机物快速降解的优势菌群,同时对发酵过程中微生物菌群的变化情况进行了分析。结果显示,利用驯化后的优势菌群对畜禽粪便进行好氧发酵,4天后可达到除臭效果,6天后驯化样重量减少13.16%。通过对微生物菌群变化情况研究,发现细菌是整个发酵过程的优势菌群,是中温阶段的主要作用菌群,对发酵升温起主要作用,放线菌是高温阶段的主要作用菌群。     

板栗废弃物与牛粪混合堆肥发酵适宜配比研究

[目的]探讨板栗废弃物制备有机肥技术的可行性。[方法]以板栗废弃物(玉米秸秆为对照)和牛粪为主要高温好氧堆肥原料,尿素和微生物菌剂为辅料,以pH、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、铵态氮、腐殖酸、重金属、微生物、蛔虫卵等为指标,研究板栗废弃物和牛粪好氧堆肥的最佳配比。[结果]板栗废弃物与牛粪的干重比为5∶5的配方处理,总养分含量、铵态氮占速效氮比例及水溶性腐殖酸占总腐殖酸比例分别达6.98%、96.9%和14.6%,重金属、微生物及蛔虫卵均达到国家相关标准的要求。[结论]板栗废弃物与牛粪干重比以5∶5较适宜。     

基于文献计量的养殖废弃物肥料化研究进展

养殖废弃物肥料化是当前畜禽粪便无害化处理和资源化利用的主要方向,肥料化工艺主要包括传统堆肥、条垛式发酵、槽式发酵和反应器式发酵.无害化处理是畜禽废弃物肥料化成功与否的关键,而除臭保氮是肥料化生产过程中控制氨挥发及其他臭气排放、减少氮损失与保护资源环境的重要内容.采用文献计量学方法总结了近20年国内外养殖废弃物肥料化领域的研究过程及发展现状,分析表明了肥料生产设备化和智能化、氮素代谢机理及降解过程、抗生素和抗性基因去除技术等相关研究将成为未来热点.     

微生物除臭剂应用于畜禽养殖场的研究现状

畜禽养殖过程中排放的NH₃、H₂S和挥发性有机物(VOCs)等恶臭气体对环境、人和动物的健康造成严重的危害。本文概述了畜禽养殖场恶臭气体主要成分及来源、微生物除臭剂的作用机理和研究进展,重点讨论了微生物法降解恶臭气体机理。畜禽养殖场恶臭气体主要来源于动物肠道菌群和畜禽粪尿中土著微生物的厌氧发酵,成分复杂,恶臭气体减排调控成为当前畜禽养殖场的重要任务。生物法除臭因对环境适应能力强、作用时间长、去除效果好而成为当前应用于畜禽养殖场去除恶臭气体的主要手段。微生物除臭剂是将除臭微生物进行组合,利用其生理代谢活动将恶臭气体作为营养物质分解并氧化成CO₂、H₂O、S {\mathrm{O}}_4^{2-}和N {\mathrm{O}}_3^{-}等无臭、无害的终产物。     

过氧化物混合辣根发酵除臭腐熟剂的筛选

为了在堆肥过程中降低禽畜粪便产生臭气对环境的污染,采用室内模拟试验,研究了过氧化物混合辣根发酵除臭腐熟剂对猪粪堆肥的除臭效果的影响。结果表明:过氧化物混合辣根发酵除臭腐熟剂可有效抑制堆肥过程中臭味的产生,发酵的堆肥均达到可以施用的标准。其中,过氧化钙混合辣根发酵除臭腐熟剂除臭效果最佳,具有进一步研究和开发的价值。     

堆肥发酵过程中控制氮素挥发的研究

氨挥发是堆肥发酵过程中,臭味产生和氮素损失的主要原因。以鸡粪为原料进行堆肥发酵,通过添加除臭菌剂和相关填充物料,有效控制堆肥发酵过程中氨的挥发,以减少氮素的损失。研究结果表明：除臭菌剂和填充物料的加入能有效降低发酵过程中氨的挥发损失,缩短发酵脱臭的时间。与对照处理相比,除臭菌剂能够提前10 d左右消除臭味,糠醛渣可减少氮素损失达17.6%以上。     

高温堆肥对鸡粪中氟喹诺酮类抗生素的去除

由于抗生素不能被完全吸收而大部分随禽畜粪便进入环境将严重威胁生态环境及人类健康,探讨了高温堆肥去除鸡粪中氟喹诺酮类(Fluoroquinolones,FQs)抗生素(诺氟沙星、环丙沙星、洛美沙星、恩诺沙星、沙拉沙星)的可行性以及接种外源耐高温菌对去除FQs的影响。结果表明:高温堆肥可去除鸡粪中48.4%~77.1%的FQs,且FQs的降解在堆肥初期(0~14 d)较快;堆肥中FQs的降解可用一级动力学方程进行拟合,降解速率与鸡粪中FQs的初始浓度正相关;接种外源耐高温菌种后FQs的去除率为60.3%~76.4%,比未接种时提高了3.3%~7.2%,且诺氟沙星和洛美沙星的去除率显著提高。鉴于高温堆肥未能实现畜禽粪便中残留FQs的高效去除(90%以上),因此还有待于堆肥过程和外源添加菌种的进一步优化研究。     

接种外源腐熟菌剂对牛粪高温堆肥的影响

[目的]研究接种外源腐熟菌剂对牛粪高温堆肥的影响,为腐熟菌剂的应用提供科学依据。[方法]比较接种腐熟菌剂牛粪堆肥和自然堆肥的物理和化学成分的变化,研究腐熟菌剂对牛粪高温堆肥的影响。[结果]接种腐熟菌剂促进堆肥有机物质分解转化,使堆肥高温期提前7～10 d,高温期延长,提高堆肥腐殖酸含量。[结论]接种腐熟菌剂可以加快牛粪堆肥腐熟进程,提高堆肥产品质量。     

有机固体废弃物生物转化技术研究进展

有机固体废弃物引起的环境污染风险日益增加，好氧堆肥是对有机固体废弃物进行资源化利用的研究热点。微生物是驱动有机固体废弃物进行生物转化的主要分解者，在好氧堆肥中扮演着重要角色。研究有机固体废弃物资源化处理过程中的微生物群落以及相关物质转化的功能基因，对促进有机物矿化、控制氮素流失、减少臭气排放、生产优质有机肥产品实现资源循环利用等具有重要意义。好氧堆肥中的微生物因受其复杂的环境因素的影响而发生变化。近年来，随着分子生物学、高通量测序技术的发展，在好氧堆肥中的微生物多样性及氮硫物质转化等研究方面获得诸多进展。重点阐述了基于好氧堆肥工艺的有机固体废弃物生物转化过程的研究进展，主要包括好氧堆肥过程中的微生物多样性、微生物群落演化机制，以及环境因子对微生物群落结构演化过程的影响机制等方面，为构建生物转化模型，调节好氧堆肥中的生物转化过程及提升有机固体废弃物高效生物转化技术提供科学依据。     

云南省畜禽粪污土地消纳能力的评估及其肥料化发展前景

以2019年云南省畜禽养殖数据为基础,通过估算云南省畜禽粪污产生量,结合还田方式和土地利用形式评估了云南省畜禽粪污土地的消纳能力,并结合云南省有机肥生产现状和高原特色农业的发展需求,指出畜禽粪污肥料化利用的方向。结果表明,调整种植结构可以增加土地对粪污直接还田的消纳能力;畜禽粪污堆肥还田可以进一步增加土地的消纳能力。云南省有机肥生产工艺水平较低,规范程度较低,进一步规范和提升有机肥的工艺水平,是提高云南省畜禽粪污资源化利用效率的重要途径。云南省畜禽粪污堆肥化转化成有机肥的潜力空间约为3 544万t,预计产值和利润分别为2 835 369万元和412 684万元。结合云南省高原特色农业发展的需要,畜禽粪污堆肥化后,开发成生物有机肥、复合微生物肥料以及有机类调理剂,是实现畜禽粪污高值化利用的重要方向。     

家畜粪尿的堆肥化处理技术研究I通气量、通气温度及搅翻次数的调节

以牛粪为原料进行了家畜粪尿堆肥化处理中的通气量、通气温度和搅翻次数等的研究，以利于提高家畜粪尿堆肥化处理的最优化技术体系。研究结果表明，适当提高堆肥通气温度，并依堆肥原料的分解特性来调节通气量，应用中以排气中CO2体积浓度为堆制参数来调控通气量，可以提高发酵槽内温度，减少堆肥水分含量，促进有机物分解和提高堆肥发酵效果。同时为了省工节能和减少堆肥过程中热量损失，以每周进行一次搅翻为宜。     

利用PCR-DGGE技术对自然堆肥微生物群落多样性的分析

以牛粪和稻草为堆肥原料,对自然堆肥过程进行传统培养法和PCR-DGGE技术的分析,研究了自然堆肥微生物菌群在堆肥不同时期的多态性变化。结果表明,自然堆肥微生物数量呈升高-降低-升高-降低的趋势变化,在堆肥的升温期微生物数量明显增多、高温期有所下降、降温期再次增加。通过DGGE分子生态学手段研究表明,在堆肥的升温期种群的多样性指数也大大的增加、高温期减少、降温期再次增加,与传统培养法成相似的变化规律。     

畜禽场空气污染物检测技术综述

随着畜禽养殖集约化程度的提高,高密度、集约化的畜禽养殖引起的畜禽养殖场空气污染问题日益突出,畜牧业已成为我国空气污染的重要来源之一。畜禽场排放的氨气（NH₃）、硫化物（H₂S）、颗粒物（particulate matters,PM）和挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）等空气污染物不仅对畜禽场人畜健康造威胁,还会扩散到周围环境中形成大气污染。科学适用的空气污染物检测方法和技术是研究和控制畜禽场空气污染的前提。文章对国内外畜禽场的NH₃、H₂S、温室气体、PM以及恶臭等主要空气污染物的检测方法与技术进行了介绍与分析。以NH₃、H₂S为代表的畜禽场有害气体检测方法主要有化学分析法、半导体气体传感器检测法、光谱法、质谱法与气相色谱法,其中,湿化学法灵敏度高,成本低,可以准确获取气体浓度,但检测费时费力,且无法实时在线检测;气体检测管法成本较低,操作简单,但误差相对较大;电化学传感器法灵敏度较高,成本适中,可以连续检测气体浓度,但存在装置易老化、使用寿命较短等缺陷;光谱法、质谱法以及气相色谱法可快速准确检测气体,但检测仪器昂贵,使用成本较高,不适合生产性畜禽场的常规检测。文章主要介绍与分析了反刍动物肠道发酵、畜禽舍、粪污贮存与处理过程中温室气体CH₄、CO₂、N₂O的检测方法和技术。畜牧业温室气体排放随时间、季节和采样点等不同而不断变化,实现畜牧业温室气体的精确监测较为困难,目前仍未有国际通用的检测方法与测量标准,畜牧业温室气体检测方法与技术及其标准研究亟待开展。文章从物理特征、化学特征及生物特征三个方面对畜禽场排放的颗粒物检测方法与技术进行了综述。畜禽场PM成分复杂,其吸附的NH₃、恶臭化合物、微生物的影响有待评估,因此亟待完善PM的物理、化学和生物成分的检测方法与技术,以获取畜禽场PM的全面特征信息。文章对畜禽场的主要恶臭物质成分和恶臭感官的检测方法与技术进行了综述。相比气相色谱-质谱联用法,采用专业嗅辨人员对恶臭浓度进行嗅辨分析的方法成本更高,且主观性较强。但气相色谱-质谱联用技术无法仅凭借气体样品确定所有气态有机化合物,同时难以确定引起恶臭的化合物种类。因此结合气相色谱与动态嗅觉仪可更全面的分析恶臭样品指标。文章还对国内外畜禽场空气污染物（包含有害气体、温室气体、颗粒物以及恶臭物质）的主要检测方法与技术进行综述,以期为我国畜禽养殖业的空气污染物检测技术的研发与应用提供参考。