不同通风量下猪粪好氧堆肥中氧气浓度的变化

采用强制通风静态筒堆肥系统,测量不同通风量下的堆体内的耗氧速率和氧气浓度,对堆肥过程中不同通风量下耗氧速率的差异、氧气浓度的动态变化进行了分析.结果表明,堆肥过程中耗氧速率和含水率有很大的关系,含水率偏高,耗氧速率下降,本实验中耗氧速率先降后升再下降,后期下降不明显;在整个堆肥过程中,堆体内的氧气浓度总体呈上升趋势,中后期氧气浓度增加比前期明显;停止通风后5 min内氧气消耗速率最快,之后消耗速度缓慢;本系统的最佳通风量为0.35 m3/min.     

基于添加剂使用的污泥堆肥厂经济效益分析

基于原位控制理念的外源添加剂可有效控制堆肥过程中污染气体的产生,同时提高堆肥产品养分含量,但其在工厂尺度应用的经济效益仍不明确。本文以内蒙古通辽市某污水处理厂为例,对不同堆肥模式情景以及外源添加剂使用进行系统的经济效益分析。结果表明:处理量较大的条垛式自然通风堆肥工艺(配套WT36型翻堆机)具有相对较低的基础设施投资费用和运行管理成本。不同堆肥工艺不添加外源材料的堆肥产品生产成本为314.93~349.85元·t^-1;使用磷石膏可使堆肥生产成本降低约6元·t^-1;磷石膏与双氰胺混合添加、仅使用过磷酸钙、过磷酸钙与双氰胺混合添加时生产成本升高5.0%~16.2%。堆肥产品销售可以补偿污泥堆肥处理成本,使污泥堆肥达到微利水平。采用大规模的条垛式自然通风且添加磷石膏的堆肥工艺经济效益最优,产投比达到3.22,投资回收期最短,可在3年2个月收回项目静态投资总额。因此,以磷石膏为外源添加剂并采用大规模条垛式自然通风工艺的污泥堆肥工厂化应用具有经济可行性。     

寒区条垛式和槽式堆肥工艺的比较研究

条垛式堆肥和槽式堆肥属于开放式堆肥系统,被广泛应用于畜禽粪便的堆肥中。为了筛选出适合寒区的堆肥模式,比较了寒区普遍采用的条垛式和槽式堆肥的堆肥效果和堆肥化过程中温室气体排放。结果显示,在相同翻堆条件下,条垛式堆肥和槽式堆肥的堆体温度分别在第2 d和第10 d达到50℃,维持时间分别为22 d和1 d。堆肥初始C/N为25∶1,堆肥结束,C/N分别为18.4∶1和20.0∶1。条式堆肥CO2的排放量与槽式堆肥相差不大,但是NH3的排放量约为槽式堆肥的4倍。从腐熟度和营养含量角度比较,条垛式堆肥效果优于槽式堆肥。     

寒地牛粪强制通风静态好氧堆肥发酵及养分降解特征

为加快畜禽粪便等废弃物的资源化利用,克服冬季低温的不利条件通过对比进行预热处理的强制通风静态好氧堆肥处理1,无预热处理的静态好氧堆肥处理2及对照牛粪自然发酵堆肥处理的温度、含水量、pH、全氮、腐殖酸含量等指标,研究了我国北方冬季气温较低条件下牛粪强制通风静态好氧堆肥发酵及养分降解特征。结果表明:处理1在第5天升到50℃,堆体温度处于50℃以上共持续20 d;处理2在第9天升到50℃,堆体温度处于50℃以上共持续16 d,两个试验处理温度均达到国家畜禽粪便无害化卫生标准(GB 7959-87);对照处理温度无明显变化,未达到无害化标准。处理1和处理2,pH变化规律为试验前期降低后期升高,堆体呈中性至微碱性(7.89～8.65);堆体含水量均呈试验前期上升后期下降趋势,总体呈略下降趋势,分别由试验开始的65.48%和64.47%降至腐熟完成时的62.01%和64.35%;堆体TN损失较高,分别损失46.45%和40.95%,由试验开始36.60和35.90 g·kg~(-1)下降至腐熟完成时的19.60和21.20 g·kg~(-1);腐殖质分别降低了19.60%和23.18%,由试验开始296.50和285.60 g·kg~(-1)下降至腐熟完成时的238.40和219.40 g·kg~(-1)。在北方冬季气温较低的条件下,利用强制通风静态好氧堆肥技术,牛粪堆体温度均达到国家卫生标准,完成有效的堆腐过程。堆体启动前期预热能加快堆体温度升高,并提高温度升高上限,有利于堆腐的进行。     

不同填充料对鹿粪好氧堆肥效果的影响

[目的]为了研究玉米秸秆、玉米芯、稻壳3种填充料对鹿粪好氧堆肥效果的影响.[方法]采用仓式堆肥反应器,以鹿粪为底料,测定不同填充料堆体中温度、含水率、好氧速率、C/N比等指标随时间变化的动态过程.[结果]3种物料均可作为鹿粪堆肥的填充料,达到无害化的要求.[结论]当采用大粒径,具有疏松的多孔性结构的玉米芯同鹿粪堆肥,便于通风供氧,堆体升温和降温速度较快,高温持续时间较长,含水率下降迅速,堆体物料腐熟速度快,有利于推动堆肥进程加速进行.     

秸秆粪便生物水解好氧堆肥处理研究及应用

[目的]研究秸秆粪便生物水解好氧堆肥处理工艺。[方法]采用序批式混合堆积水解处理、渗滤液A2/O处理循环利用和日光温室好氧条垛堆肥系统工艺,配以强制增氧和拌混装置,以克服静态堆肥水分、温度无法调控和堆腐不均匀等缺陷。[结果]含水率、pH值和温度的变化基本与传统的堆肥参数变化一致;堆肥周期可缩短至10～11d;10d内水溶性有机碳和水溶性总氮降解50%以上,烟草发芽率大于60%。利用熟料生产有机肥和有机-无机复合肥,其配料比例可达40%～60%。[结论]该研究中堆肥熟料产品性质稳定,且可以降低生产成本。     

基于单片机的堆肥好氧发酵时间-温度反馈控制系统研究

以温度为发酵过程被控变量,以通风供气量为操纵变量,以STC89C52单片机为主控单元,以供气电磁阀为执行机构,通过硬件电路和相关应用程序设计,建立了堆肥好氧发酵过程时间-温度控制系统.该控制系统通过调节控制供气电磁阀启停时间片段有效控制堆肥好氧发酵过程中的温度.运行结果表明,该控制方式可以使堆体长时间保持在适宜的温度范围,促进堆肥有效发酵.该控制系统具有成本低、操作简单、运行稳定、节省人力的特点,具有较高的实用性及推广价值.     

不同化学添加剂对猪粪堆肥中氮素损失的控制

以氢氧化镁+磷酸、磷酸、磷酸二氢钾+氯化镁和磷酸二氧钙+氯化镁为固氮添加剂,以猪粪和玉米秸秆为原料,采用强制通风静态垛堆肥装置进行高温好氧堆肥试验,研究了不同化学添加剂对猪粪堆肥过程中的保氮效果.结果表明,化学添加剂可以显著降低堆肥化过程中氨气的排放率.氢氧化镁+磷酸、磷酸、磷酸二氢钾+氯化镁和磷酸二氢钙+氯化镁的氮素...     

污泥与稻草混合堆肥研究

将苏北某污水处理厂脱水压滤后的污泥与稻草进行混合堆肥试验,污泥和稻草设4种配比,利用自行设计的一套实验室好氧堆肥装置,采用强制通风堆肥的方式,堆制15 d,分析堆肥过程中氮、磷、钾、有机质、有机碳、硝态氮含量等的变化.结果表明,4种配比的堆肥产物均达到了腐熟度要求,但以污泥与稻草体积比为1 ∶2混合堆肥的效果最好.     

不同通风方式对猪粪高温堆肥氮素和碳素变化的影响

采用单一机械翻堆、强制通风与机械翻堆相结合和单一强制通风3种通风方式,研究不同的通风方式对猪粪堆肥过程中的温度、T—N、NH4^ —N、NO3^-—N、T—C、水溶性C(DOC)和固相C／N比随时间的变化规律。结果发现,强制通风与机械翻堆相结合的方式是最佳的通风方式,它可以加快堆肥温度升高,促进NH4^ —N向NO3^-—N的转化,有利于水溶性C(DOC)的分解和固相C／N的降低,从而加快堆肥的腐熟。     

通风量对堆肥化过程中氮素转化及nirK基因多样性和数量的影响

通过研究不同通风量对堆肥化过程中nir K基因多样性和丰度的影响,阐明通风量与氮素转化和氮损失之间的关系。堆肥共设置3个处理,即对照不通风(静态堆肥CK)、通风量0.05 L·min-1·kg-1(微好氧堆肥TF1)和通风量0.2 L·min-1·kg-1(好氧堆肥TF4),分析不同时期堆肥样品的铵态氮、硝态氮、全氮等理化指标,以及不同时期堆肥样品中反硝化功能基因nir K基因数量和63 d样品中nir K基因多样性的变化规律。结果表明,堆肥过程中,CK、TF1、TF4三个处理的氨气速率和氮素总损失量随着通风量增大而增大,NO-3-N含量和总氮在堆肥结束时均达到最大,与通风量呈正相关。通过对堆肥样品中nir K基因多样性和数量分析发现,CK、TF1、TF4三个处理堆肥63 d样品中nir K基因克隆文库中OTU数量分别为9、5、3个;在堆肥高温期和腐熟期,nir K基因拷贝数与通风量呈现负相关。实验结果证明通风量显著影响堆肥化过程中各种形态氮的转化以及nir K基因多样性和数量,并增加了总氮和硝态氮含量。     

畜禽粪便堆肥过程中碳氮损失及温室气体排放综述

堆肥是畜禽粪便资源化利用的重要技术,但堆肥过程中碳氮损失会降低产品的农用价值并造成温室气体排放。堆肥过程中的污染气体排放受多种因素影响,本文综述了堆肥原料类型、辅料类型、初始C/N、含水率和通风速率对畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体（CH₄、NH₃、N₂O）排放的影响。结果发现：48.7%的C和27.7%的N在堆肥过程中损失,其中CH₄-C损失平均占初始总碳的0.5%,NH₃-N和N₂O-N损失分别占初始总氮的18.9%和1.1%。不同种类粪便堆肥碳氮损失差异明显,猪粪和鸡粪堆肥的温室气体排放量高于牛粪和羊粪。选择富含C的辅料与畜禽粪便联合堆肥均可促进有机物降解,其中以稻草或锯末为辅料时的温室气体排放量较低。初始C/N对堆肥过程N损失影响较大,总氮、NH₃和N₂O的损失均随C/N的增加而降低,其中C/N为20~25时最适宜N素保留。初始含水率显著影响CH₄和N₂O的排放,其排放量随含水率的增加呈显著上升趋势,以含水率为60%~65%最为适宜。通风速率（以堆肥干基计）为0.1~0.2 L·kg^-1·min^-1时,CH₄排放和总碳损失较低;通风速率为0.1~0.3 L·kg^-1·min^-1时,N₂O、NH₃和总氮损失较低。因此,为降低畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体排放量,建议采用的工艺参数为：通风速率0.1~0.3 L·kg^-1·min^-1、含水率60%~65%、C/N为20~25。     

鸡粪好氧堆肥过程氨气与温室气体排放特征及协同减排机制

为研究畜禽粪便好氧堆肥过程氨气(NH₃)与温室气体的排放特征及协同减排机制,以鸡粪与蘑菇渣为原料,设置9组不同条件的好氧堆肥正交实验,并进行为期45 d的跟踪监测,了解好氧堆肥过程基本理化参数变化,分析NH₃和温室气体的排放规律及最佳减排条件,探究微生物群落与环境因子、气体排放通量之间的相关性。结果表明：含水率与碳氮比(C/N)变化影响整个堆肥进程,经45 d堆肥后,大多数处理组的堆肥均已经完全腐熟,且添加一定比例的椰壳生物炭与钙镁磷肥可以提高堆肥腐熟度。NH₃和4种温室气体(CH₄、N₂O、CO、CO₂)在堆肥前期(1～22 d)排放通量较高,人工翻堆会增加气体排放通量。NH₃和温室气体排放的影响因子和最佳减排条件各不相同,存在“此消彼长”的关系。对NH₃、CH₄、N₂O排放影响较大的因子是椰壳生物炭占比、钙镁磷肥占比和通风速率,有利于这3种气体协同减排的条件为含水率...     

炭基辅料对羊粪好氧堆肥中氮素损失的影响

养殖废弃物(羊粪)的堆肥化处置是现代"草-羊-田"农牧循环生产的重要环节,为探讨羊粪高温好氧堆肥中氮素损失的有效控制技术,研制了一种炭基辅料,与羊粪和稻草混合后进行了34 d的堆肥试验。试验设置2个处理:羊粪与稻草高温好氧堆肥(CK)、CK基础上添加质量比15%的炭基辅料(CA)。监测了堆肥体的温度、NH_3挥发速率、N_2O排放通量、各形态氮素含量等参数变化情况,分析了炭基辅料对羊粪堆肥过程中氮素转化及损失的影响。结果表明,与CK处理相比,添加炭基辅料促进了堆肥后第1～7 d堆肥温度快速上升,对堆肥后第8～34 d的堆温影响较小;堆肥34 d后,CK、CA处理的NH_3挥发累积量分别为368.38、175.63 mg·kg-1,N_2O排放累积量分别为50.38、88.94 mg·kg-1,CA处理的NH_3挥发累积量显著小于CK处理(P0.05),而2个处理之间的N_2O排放累积量差异性不显著(P0.05),羊粪堆肥过程中NH_3挥发是氮素损失的主要途径;CK、CA处理的氮素损失率分别为50.49%、32.63%,添加炭基辅料显著降低了羊粪堆肥体的氮素损失率(P0.05),炭基辅料应用于羊粪有机肥生产,氮素损失率可减少35.37%。     

用于农村污水安全灌溉的新型氮磷无机化反应器的实验研究

以常用的农村污水处理工艺"厌氧池+好氧生物滤池"为研究对象,通过运行参数的调控,把该工艺以除磷脱氮达到一级B排放为目的,转变为以除碳保磷保氮的资源化利用为目的,成为用于农村污水安全灌溉的新型氮磷无机化反应器。实验结果表明:在进水COD浓度为174~384 mg·L~(-1),NH_4~+-N浓度为28.45~97.28 mg·L~(-1),TN浓度为37~141.9 mg·L~(-1),TP浓度为3.65~14.57 mg·L~(-1),厌氧池水力停留时间HRT=4 h,好氧生物滤池水力负荷HLR=5.4 m~3·m~(-2)·d~(-1)时,氮磷无机化反应器的出水NH_4~+-N浓度为45 mg·L~(-1)左右,PO3-4-P浓度为6.5 mg·L~(-1)左右,COD平均浓度均在60 mg·L~(-1)以下,粪大肠杆菌群10 000个·L~(-1),均满足《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005)中可生食蔬菜安全灌溉的水质要求。研究表明新型氮磷无机化反应器可以实现农村生活污水安全灌溉。     

外源菌剂对猪粪堆肥质量及四环素类抗生素降解的影响

为了探讨不同外源菌剂组合对猪粪秸秆堆肥质量及猪粪中四环素类抗生素的降解影响,以猪粪为原料,秸秆为调理剂,分别设置了不加菌剂处理(CK)、添加白腐真菌处理(F)以及同时添加白腐真菌、氨化和硝化菌剂(FAN)三个处理,在自制的长方体翻转式好氧堆肥反应器中进行了猪粪秸秆的堆肥化模拟试验。通过定期采样,分析了堆肥的基本物理性质、氮素形态和其中有机碳(OC)、全磷(TP)、全钾(TK)和四环素(TC)与土霉素(OTC)含量的变化。结果显示:菌剂添加处理(F和FAN)对堆肥腐熟(种子发芽率)影响不大,但促进了堆肥中有机碳降解及全磷和全钾的增加,单一白腐真菌处理下的铵态氮的损失最小(0.24 g·kg~(-1));四环素和土霉素的浓度随堆肥时间显著下降,经过42 d两种抗生素降解率达90%以上(OTC、TC浓度5 mg·kg~(-1));白腐真菌起到加速堆肥中四环素降解的作用。     

磷素缺乏对好氧污泥颗粒化系统的胁迫影响

为了考查磷素回收方法出水中的磷素残留量对后续生物脱氮系统的影响,选用序批式反应器(SBR),以畜禽养殖沼液为处理对象,探究水质磷素缺乏情况下对好氧颗粒污泥系统运行效果及稳定性的响应情况。结果表明,对于稳态的好氧颗粒污泥系统,在进水磷素缺乏和充足两种情况下MLVSS/MLSS比值分别为94%±4%和92%±2%,表明两个系统均具有较好的生物活性。但是磷缺乏会导致颗粒污泥的微生物聚集稳定性降低,在磷充足情况下Zeta电位为(-7.37±1.23)m V,在磷缺乏情况下Zeta电位为(-10.5±1.27)m V。此外,在进水磷素缺乏和充足两种情况下,系统的氨氮和化学需氧量(COD)的比降解速率分别为(110.03±0.48)、(132.23±0.31)mg NH+4-N·g~(-1)VSS·c~(-1)和(117.64±0.08)、(150.43±0.13)mg COD·g~(-1)VSS·c~(-1),即在磷充足的情况下颗粒化系统具有较好的有机污染物与氮素去除效果。由此可见,好氧颗粒污泥在处理畜禽养殖沼液时,化学除磷方法优化设定应考虑其出水磷素含量对后续生物法稳定性的作用影响,才可保证处理过程中集成工艺对有机质与氮素的处理效率及系统的稳定性。     

通风方式对厨余垃圾堆肥H_2S和NH_3排放的影响

为减少厨余垃圾堆肥过程中恶臭物质的排放,设计通风方式对H_2S和NH_3排放影响的进行研究。厨余垃圾和玉米秸秆按照湿基比例85∶15进行充分混合后作为堆肥原料,堆肥试验在100-L的密闭发酵罐中进行,堆肥周期为30d。堆肥试验分别设置2.2(T1,持续通风)、3.3(T2,通风40min,停20min)和6.6m~3/(m~3·h)(T3,通风20min,停40min)3种通风方式。结果表明:3个堆肥处理均满足无害化和堆肥腐熟的要求;在总通风量相同的情况下,间歇通风方式有利于降低H_2S排放,但是过大的通风量会增加堆肥过程中的总硫损失;通风量对NH_3的排放影响较大,通风量越大,NH_3的排放量越高,通风方式对NH_3的排放几乎没有影响。综合堆肥的无害化指标、H_2S和NH_3的排放以及最终堆肥产品的品质,本试验条件下通风量为3.3m3/(m3·h)的间歇通风方式既能有效控制H_2S和NH_3的排放,减少N和S营养元素损失,又能满足堆肥的无害化和堆肥产品的腐熟。     

堆肥中不同氮素原位固定剂的综合比较研究

为综合比较磷酸+氧化镁(PMO)、过磷酸钙(SP)和磷酸(PA)等3种氮素原位固定剂在堆肥化过程中对氮素损失控制、温室气体排放、堆肥品质以及成本的差异,进而选择合适的氮素原位固定剂,试验以猪粪和玉米秸秆为原料,采用强制通风模式(通风率均为0.25 L·kg~(-1)DW·min-1),在60 L发酵罐中进行模拟堆肥。结果表明,PMO处理能降低55.4%的NH3排放,但对N2O和CH4排放无显著影响;PMO堆肥产品充分腐熟,最终产品的晶体中鸟粪石相对含量达到78.3%。SP处理能降低37.5%的NH3和76.4%的CH4排放,对N2O无显著影响;氮素主要以氨氮形式固定。SP处理的成本最低,计算固定营养元素的价值后可实现利润4.0元·t-1。PA的NH3挥发率最低,仅为初始总氮的12.4%,但因氨氮积累导致堆肥未能彻底腐熟。鸟粪石沉淀技术是控制堆肥化过程中氮素损失的重要技术,在未来的研究中应当寻找磷酸的替代材料,以降低该技术的成本。