堆肥废气余热回用对寒区好氧堆肥的影响

黑龙江地处高寒地区,好氧堆肥存在自然升温、高温维持困难、增温设备能耗高、堆肥周期长等问题。该研究在传统好氧堆肥设备中增设板翅余热换热系统,利用堆肥废气热能预热通风空气,系统研究不同环境温度时堆肥废气余热回用对好氧堆肥增温效果及堆肥品质的影响。结果表明：通风量、通风频率分别为16 L/min、每间隔2 h 通风20 min时更有利于堆体升温;回收堆体排出废气的余热预热通风空气能够显著提升好氧堆肥堆体的温度（P<0.05）,环境温度分别为11.4～13.4 ℃和7.1～8.6 ℃时,堆体最高温度可分别达到63.8和62.4 ℃,50 ℃以上可分别维持7.15和5.61 d,而且在含水率、有机质、C/N、pH值、电导率（Electrical Conductivity,EC）等堆肥效果方面也更具优势,有机质含量可分别降到53.28%和55.06%。该余热回收系统实际可行,且当环境温度为7.1～8.6 ℃及以下时,好氧堆肥必须采取余热回用措施才能维持正常的堆体温度,达到无害化标准要求。研究结果可为北方高寒地区好氧堆肥技术的应用及推广提供支撑。     

通风量对粪渣与树叶共堆肥的影响

为实现园林废物的无害化与资源化并获得合适的通风量,以粪渣与树叶为原料,采用0.08、0.14和0.20 m3/(min·m3) 3个通风量进行了静态好氧堆肥,分析了不同通风量对堆肥过程中的堆体温度、二氧化碳浓度、发芽指数、肥效指标氮磷钾以及重金属质量分数等指标的影响。结果表明：在粪渣与树叶含水率分别为80%和8%左右,粪渣与树叶质量比例为3/1,通风量为0.078、0.14和0.20 m3/(min·m3)时,均可以实现高温好氧堆肥。通风量为0.14 m3/(min·m3)时堆肥效果较佳。所得堆肥产品肥效指标和重金属质量分数均符合国家相应标准。     

适量通风显著降低鸡粪好氧堆肥过程中氮素损失

【目的】研究不同通风量对鸡粪好氧堆肥过程中温度、含水率、种子发芽指数 (GI) 及氮素形态转化的影响，以期在达到鸡粪无害化要求的前提下，为减少鸡粪好氧堆肥过程中的氮素损失、提高堆肥成品品质、优化通风曝气工艺参数和节省能耗提供参考。【方法】试验在山东某有机肥厂好氧堆肥车间开展，以鸡粪和稻壳为原料，按照1∶1(质量比) 混合均匀之后作为堆肥初始物料。在间歇性强制通风和翻抛条件下，设置低、中、高3个通风水平，即通风量依次为0.1、0.2和0.3 m3/(m3·min)，好氧堆肥周期为28 天。通过现场定期采样，测定温度、全氮、NH₄+-N、NO₃–-N、pH、含水率和发芽指数等指标，研究不同堆肥阶段各指标的变化和氮素形态的转化。【结果】在整个好氧堆肥周期内，堆体温度呈现先升高后降低的趋势，低、中和高通风量的最高温度分别达到68.3℃、71.8℃和68.6℃，高温 (≥ 50℃) 持续时间均超过12 天，达到了畜禽粪便无害化卫生要求；含水率逐渐下降，各通风量处理分别由最初的63.2%、62.1%和64.5%降低到32.4%、30.1%和29.2%；pH先升高后降低，至好氧堆肥结束时，各通风处理的pH均处于7.5～8.0 之间；种子发芽指数 (GI) 均大于80%，说明经过28 天的好氧堆肥后，三个通风处理条件下的鸡粪堆肥成品均达到了腐熟度要求。NH₄+-N含量均呈现先增长后逐渐降低的趋势；NO₃–-N含量呈现明显的增加趋势；总氮 (TN) 含量在整个好氧堆肥周期内整体上呈现先降低后增加的趋势；经过28 天的好氧堆肥结束之后，低、中、高通风处理的氮素损失率分别为19.8%、20.2%和29.6%，低通风量与中通风量之间差异不显著，高通风量显著高于低通风量和中通风量 (P ≤ 0.05)。【结论】在鸡粪进行好氧堆肥过程中，通风量为0.1、0.2和0.3 m3/(m3·min) 下，堆肥成品均能达到腐熟度和无害化要求，其中采用中通风量0.2 m3/(m3·min) 时的氮素损失较少，且种子发芽指数较高。综合以上指标及实际工厂化运行过程的影响因素，在鸡粪好氧堆肥过程中建议采用的通风量为0.2 m3/(m3·min)。     

猪场废弃物强制通风静态堆肥处理过程参数的试验研究

3种配比的通风静态堆肥试验表明：在适宜的C/N、水分、通风条件下，不同辅料和配比的堆体均能够达到设定温度55℃，并维持一定的高温期，堆肥产品的卫生学指标达到国家粪便无害化标准。通风是静态好氧堆肥的关键因素，不同原料的升温速率明显不同， 通气性能好的锯末和秸秆混合配料可在3～4 d达到设定温度，升温速率明显优于单独使用锯末配料，堆肥过程的高温和水分蒸发可明显降低堆体的含水率，堆肥后堆体体积比堆肥前减少1/2～1/3。     

城市污泥与稻草混合堆肥的最佳通风量优化研究

以城市污泥+稻草秸秆混合物料为研究对象,运用好氧堆肥方法,研究不同通风量对污泥堆肥过程的影响,测定了堆肥过程中温度、含水率、有机质含量和种子发芽指数的变化规律,分析了堆肥过程中通风与未通风之间的差异性。结果表明:(1)通风能够有效保证堆料升温和维持高温期,温度高达74.20℃,高温持续时间达到6 d,温度上升速率达到24.03℃/d。(2)通风条件下,含水率呈现先升高,后降低,然后趋于稳定的变化规律。(3)堆肥结束后,各处理有机质含量均达到国家标准。(4)通风能够显著影响种子发芽系数,各处理GI值的大小顺序为3号箱2号箱1号箱4号箱5号箱。当通风量为1.00 m~3/h,高温维持时间最长(6 d),种子发芽指数最高(84.25%),堆肥效果最理想。     

不同通风量对猪粪好氧堆肥效果的影响

该文以玉米秸和稻壳混合作为调理剂进行猪粪好氧堆肥,研究不同通风量对堆肥效果的影响。试验设3个处理,通风量分别为0.5、0.3和0m3/min,通风时间根据堆体温度调整,测定了堆体温度和堆料水分、pH值、有机质含量、总氮含量和C/N。结果表明,通风能有效保证堆料升温和高温期的维持,而且能够抑制堆肥过程中堆料pH值的上升,有利于有机质的降解和C/N的降低,通风量为0.3m3/min时,综合效果较理想。结果提示,以玉米秸和稻壳混合作为调理剂,初始C/N为30︰1,含水率为62%左右时,适当通风能够满足猪粪腐熟的需要。     

二氧化锰对微好氧堆肥腐熟、温室气体及臭气排放的影响

为探究锰矿物添加对微好氧堆肥过程腐熟、温室气体和臭气排放的影响,以由厨余垃圾、水稻秸秆、羊粪和尾菜组成的多元混合物料堆肥为研究对象,共设3个处理,采用间歇通风方式,将通风速率为0.14 L/（kg·min）设置为好氧堆肥对照（CK）,速率为0.06 L/（kg·min）为微好氧处理（T1）,添加二氧化锰（MnO₂）的微好氧处理为T2。结果表明：多元废弃物好氧或微好氧堆肥在堆制70 d后均能腐熟,但T2处理腐熟度显著高于T1。微好氧处理T1、T2减少了26.47%～30.29%的NH₃和33.19%～38.60%的N₂O的排放,总温室效应减少了29.26%～31.38%。臭气的排放集中在前14 d,T1、T2处理的H₂S和VOCs的释放量显著增加了320.35%～501.04%和39.82%～53.63%。因此,微好氧堆肥可达到减排目的,但却加剧臭气的排放;MnO₂可提高促进堆肥腐熟,降低温室气体和臭气的排放。     

厨余垃圾、绿化废弃物和茶叶渣中试共堆肥系统效果评估

为解决厨余垃圾等有机废弃物处理难的问题，该研究以厨余垃圾、绿化废弃物和茶叶渣为主要原料，通过控制通风方式和菌种类型在堆肥成套设备内开展中试好氧堆肥，选取温度、含水率、碳氮比（C/N）、总养分、有机质含量、种子发芽指数和卫生学特性等指标评估共堆肥系统的技术可行性和经济可行性。结果表明：选择间歇式通风方式并按质量分数1‰投加复配菌剂，堆肥在65 ℃以上高温持续7 d；经10 d发酵，物料含水率和C/N分别从63.5%和31.5降至30.1%和9.6；堆肥产物的总养分（9.8%，质量分数，下同）和有机质含量（43%）均远高于NY/T 525-2021农业行业标准（总养分≥4%，有机质含量≥30%）；堆肥产物腐熟度和卫生学特性状况良好，种子发芽指数达88.3%，粪大肠菌群数<3 个/g，产物中未发现蛔虫卵。该共堆肥系统的废物平均处置成本低至（248.67±19.89）元/t。研究结果可为实现厨余垃圾、绿化废弃物和茶叶渣的低成本、规模化处理，有效解决厨余等有机废弃物环境污染问题提供参考依据。     

城市污泥与稻草混合堆肥氧气消耗的通风量优化研究

对城市污泥和稻草秸秆混合物料进行好氧堆肥试验,研究不同通风量堆肥过程氧气浓度的变化特征和差异性,分析了耗氧速率与温度和含水率之间的相关性。结果表明:(1)温度的变化经历4个时期:升温期、高温期、降温期和稳定期,最高温度达到74.20℃;含水率先升高,后降低,然后趋于稳定;(2)不同时期氧气浓度逐渐下降,高温期下降最明显;(3)氧气浓度在高温期与稳定期之间差异性达到极显著水平(P0.01);(4)各处理耗氧速率最大值的大小顺序为:3号箱2号箱1号箱4号箱,耗氧速率下降为0.11%/min,可以作为堆肥的腐熟评价指标,3号箱耗氧速率和温度与含水率的相关性达到极显著水平(P0.01)。当通风量为1.00 m~3/h时,堆肥历时共16 d,高温期最长(6 d),氧气浓度超过17%,耗氧速率最大(0.75%/min),最适合污泥好氧堆肥发酵。     

通风量对蔬菜和花卉废弃物混合堆肥的影响

试验在2 m³的静态好氧堆肥中试装置中进行，以蔬菜和花卉废弃物为原料，采用0.005，0.0075和0.01 m³/(kgVS·h) 3个水平的通风量，分析了不同通风量对堆肥过程中堆体温度、有机质含量、含水率、pH值、体积等指标随时间的变化特征。通风量为0.01 m³/(kgVS·h)条件下，堆肥降解蔬菜和花卉废弃物的效果最好，其中又以堆温80℃以上的“超高温”条件下为最佳；堆体含水率均呈下降趋势，堆肥后期堆体温度和水分下降较快，不利于有机质的降解；堆体体积在堆肥初期快速下降，5 d后基本保持稳定。3个水平的通风条件下，堆体pH值、含水率变化的趋势一致，相互之间的差别不明显。     

一种堆肥自动控制系统软件的设计与模拟运行效果

采用Microsoft Visual Basic语言，结合Microsoft Access &Excel开发了一种堆肥自动控制系统软件(Temperature-Oxygen-Time，TOT)。软件可实现基于温度、排出气体含氧量和时间三因素对堆肥通风系统进行反馈式控制，最高报警温度、排出气体最低含氧量和阶段划分温度等均可自定义设置，堆肥温度、排出气体含氧量和pH值均可实时监测。系统每10 s刷新显示一次监测结果，每1h自动保存当前采集数据，利用Excel从数据库中读取数据方便对分析结果。模拟运行结果表明，软件能按照预定的要求控制风机开关，能正确计算和记录各个阶段和风机的运行时间，能有效地显示和保存数据。结合Excel，还能快捷地读取温度和含氧量的变化的数据、绘制其变化曲线。     

秸秆对猪粪静态兼性堆肥无害化和腐熟度的影响

为促进猪粪静态兼性堆肥产品无害化和腐熟,通过添加玉米秸秆调控堆体物理结构特性和碳氮比,采用传统自然发酵方式进行为期90d的静态兼性堆肥试验,分别设置纯猪粪处理(P)和秸秆调控处理(PC)研究静态兼性堆肥过程腐熟度指标、粪大肠菌群以及微生物群落结构演变特征。结果表明,秸秆调控增加了堆体孔隙率(提高19.41%),促进氧气向堆体内部扩散,增强了好氧微生物对有机质的降解,降低NH₄⁺-N,可溶性有机氮(dissolved total nitrogen, DTN)等植物毒性物质含量,提升了堆肥腐熟度,两组处理堆肥产品种子发芽指数分别为40.84%(P)和114.60%(PC)。静态兼性堆肥经过30～40 d自然发酵后,粪大肠菌群数量达到卫生安全标准,堆体温度、NH₄⁺-N和有机酸含量均会影响粪大肠杆菌的活性。堆体中微生物以厚壁菌门、放线菌门、变形菌门等与木质纤维素降解相关的菌门为优势菌门,堆体自上而下由好氧菌属演替为厌氧菌属,并形成好氧、兼性、厌氧的微生物分层。秸秆调控增加了堆体的好氧区域,促进和提高了猪粪...     

基于EDEM的分仓立式好氧堆肥反应器设计与试验

针对好氧堆肥周期长、腐熟均一化程度低以及反应器利用效率低等问题,该研究设计了一种单层发酵室有效容积为120 L、3层相互独立的好氧堆肥反应器,可对堆肥过程的各阶段进行控制且缩短堆肥周期,实现连续进出料堆肥。利用ANSYS对搅拌系统校核分析,搅拌轴的最大应力为75.288MPa,最大变形为3.680mm,强度符合设计要求;应用EDEM和Fluent仿真分析,结果表明：搅拌轴转速为20 r/min时,反应器下料率为98.14%,反应器曝气时混合物料的气体体积分数均在90%以上,下料及曝气效果良好。采用鸡粪与玉米秸秆1:4（干质量比）混合原料进行堆肥试验,结果表明：对于连续投放的3个批次物料,同一层物料温度差异不显著（P>0.05）,且高温期温度高于50℃的时间分别为9、7和5 d,达到无害化要求;3个批次物料的pH值均在8.0～9.0之间,电导率均在2.0～3.0m S/cm之间,各层之间差异显著（P<0.05）,各批次物料间差异不显著（P>0.05）。堆肥结束后,种子发芽率均大于100%,挥发性固体降解率分别为14.99%、16.03%和13.24%,各批次堆肥产品性质...     

盐含量对餐厨垃圾好氧堆肥腐殖化过程及微生物演变的影响

含盐量过高会对堆肥有机质腐殖化过程产生抑制作用,但作用规律仍不清楚。该研究以餐厨垃圾为研究对象,以不添加盐分的处理为对照,设置添加食用盐的处理作为试验组（添加质量分数分别为0.5%、1%和1.5%）,进行好氧堆肥,研究不同盐分含量对基本腐熟度指标、有机质组成、腐殖质（Humus,HS）的影响,并结合微生物群落结构和相关性统计分析阐明其作用规律。结果表明,4个处理温度、碳氮比（C/N）、有机质组成等达到腐熟要求,但盐分添加提高了堆体电导率（Electrical Conductivity,EC）,添加比例达到1.5%时,高温期缩短至13 d,种子发芽指数（seed Germination Index,GI）降低至65.5%,总有机物降解率降低6.5%,有机质腐殖化过程受到限制。高通量测序和相关性分析的结果表明,添加1.5%盐分主要通过抑制高温双岐菌（Thermobifida）、糖单孢菌（Saccharomonospora）和曲霉（Aspergillus）、毛孢子菌（Trichosporon）的活性,降低总糖、木质纤维素等有机物质的降解和后续HS形成,从而限制餐厨垃圾堆肥过程中腐殖化效果的提升。本研究将为餐厨垃圾等农村有机废弃物处理技术应用提供理论指导。     

猪粪堆制过程中主要酶活性变化

通过室内模拟堆肥,研究了以猪粪为主体材料的发酵过程中的生物化学变化特征。结果表明,猪粪在发酵初期(0～25d)的干物质损失在30%左右,而中后期虽然时间较长,但其干物质损失仅占7%。发酵过程中除过氧化氢酶外,各主要酶活性均呈现不断下降并逐步稳定的趋势。发酵周期内多酚氧化酶和蛋白酶活性出现两次高峰,表明了堆肥内不同时期有机碳、含氮化合物分解和腐殖化进程的强度变化。在堆肥快速分解阶段,转化酶活性下降95%,脲酶、纤维素酶活性下降70%以上,且稳定维持在较低水平,以此可作为判定猪粪堆制过程中腐熟程度的定量生化指标。     

基于NIRS和Local PLS算法的堆肥关键参数实时动态分析

为对不同堆肥工艺堆肥全过程关键参数进行实时动态分析,该研究以牛粪便和玉米秸秆为原料,进行规模化槽式和膜覆盖好氧堆肥,采集堆肥全过程样本,分析了2种堆肥技术堆肥全过程中含水率、有机质含量和碳氮比等关键参数的变化,并结合Local PLS算法建立了2种堆肥技术堆肥全过程中上述参数的通用速测模型,得出以下结果:1)2种主要工艺关键参数数值及变化规律均不同,且在整个堆肥过程中有显著性变化(P0.05);2)所建立的Local PLS模型的RPD(Ratio of Prediction to Deviation)为4.47,RSD(Relative Standard Deviation)为3.37%,可达到很好的预测效果;有机质含量和碳氮比的R_P~2分别为0.74和0.77,RPD大于1.5,RSD小于10%,模型可用于定量预测;近红外预测值与实测值随堆肥时间的变化趋势具有较好的一致性,可实现规模化堆肥过程中关键参数的实时分析。     

规模化养牛场粪便处理生命周期评价

以某规模化养牛场为例,应用生命周期评价方法,对畜禽粪便两种不同处理方式进行生命周期污染物排放清单分析,在此基础上进行了生命周期环境影响评价。结果表明,畜禽粪便处理过程中主要的环境影响类型是全球变暖,其次是环境酸化和富营养化。其中好氧堆肥工艺的环境酸化和富营养化潜力大于厌氧发酵处理工艺,厌氧发酵工艺全球变暖潜力大于好氧堆肥。综合比较,厌氧发酵的环境影响优于好氧堆肥,其环境影响综合指数分别为0.011 2、0.024 3,该养殖场宜采用厌氧发酵工艺处理畜禽粪便。     

不同通风速率对堆肥腐熟度和含氮气体排放的影响

NH3和N2O等含氮气体的排放不仅对堆肥腐熟度和堆肥产品的品质产生影响,同时也与环境污染有直接关系。以鸡粪、秸秆和干草皮为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同通风速率对堆肥腐熟度及NH3和N2O等含氮气体排放变化的影响。结果表明,通风速率为0.01、0.1、0.2 m3.min^-1.m^-3的处理高温期持续时间分别为0、11、7 d;0.1 m3.min^-1.m^-3的堆肥积温为16 176.4℃.h,在各处理中为最高;到堆肥结束时,各处理的全碳降解率分别为9.87%、24.94%、19.01%,总氮增加率分别为19.67%、32.00%、12.14%,其中处理A2的有机质降解及总氮增加效果最好。对堆肥产物腐熟度的测试结果表明,除通风速率为0.01 m3.min^-1.m^-3不能达到堆肥腐熟外,其他两个处理均达到了要求。氨气累积释放量与通气速率有关,通气速率越大,越有利于氨气的挥发。低的通气量可能会促成N2O的生成,到堆肥结束时,3个处理的N2O平均排放率分别为6.2、2.37、1.5 mg.kg^-1.d^-1。     

Composting Process Optimization – Using On/Off Controls

Despite the commercialization of a variety of different composting systems, the design and operation of composting systems to minimize the cost of producing compost remains a major goal. Evaluation of how system design and management affects the time required to stabilize compost is critical to optimizing the process. In this study, analytical equations relating biological and physical factors and compost temperature, moisture, oxygen level and decomposition rates for aerobic composting are developed. The study focused on the effects of intermittent aeration on the composting operation. A multi-parameter kinetic model in conjunction with heat and mass balance equations were used to predict and optimize the performance of composting systems. Equations evaluating airflow and on/off fan cycle times on composting temperature, oxygen and moisture were developed. Kinetic data from pilot scale experiments using three different feedstocks: municipal solid waste, biosolids/woodchips, and grass/leaves/brush were used in the derived equations to evaluate the composting systems operation.     

不同调理剂对牛粪好氧堆肥的影响

养殖业的发展造成了周边环境的严重污染。好氧堆肥技术是处理固体有机废弃物的一种有效方法。该文利用自制发酵箱进行了牛粪与不同调理剂-玉米芯、玉米秸秆和稻草的混合好氧堆肥试验。试验结果表明，当堆肥底料的初始碳氮比为27：1，初始含水率为65%时，玉米芯、玉米秸杆和稻草均可作为调理剂与牛粪进行好氧堆肥，且可达到无害化要求。而采用粒径大、多孔、疏松的玉米芯作为调理剂，有利于通风供氧，堆体升温和降温均较快，高温持续时间长，堆料腐熟快，有利于加快堆肥的进程。