冬季低温环境下牛粪堆肥参数动态研究

采用条垛式堆肥法,研究冬季低温环境下牛粪堆肥参数动态变化,以便合理优化牛粪条垛式堆肥生产工艺。结果表明,堆体温度上升很快,在第6d达到50℃,翻堆后,第11d达到60℃;总碳含量呈缓慢下降趋势,从开始53%持续降低到26%,损失达50%;氮含量也持续降低,从开始约18.4g/kg降到13.2g/kg,总氮减少30%左右;堆体碳氮比(C/N)逐渐下降,从开始的28%左右,逐渐下降到19%左右,达到腐熟要求。试验表明牛粪堆肥后,有较好的腐熟度,且堆肥种子发芽率呈上升的趋势,表明堆肥中有害毒素逐渐消除,堆肥的腐熟度逐渐增加。     

不同添加剂对牛粪高温堆肥的影响

以牛粪为原料进行高温堆肥试验,在添加不同添加剂的条件下,采用好氧人工翻堆堆肥方式,研究不同添加剂对牛粪高温堆肥的影响.结果表明:添加了添加剂的堆肥,堆体含水率、E4/E6值的下降趋势均大于对照,进入高温所需时间较短,高温维持时间长,种子发芽指数高于对照,可达到无害化要求.其中牛粪同时添加玉米秸秆和微生物腐熟剂的处理效果最好,堆肥升温快,堆温2d达到50℃以上,高温维持28d,堆体最高温度66.7℃,至堆肥结束时,堆体pH值7.91,E4/E6值1.59,种子发芽指数达98.93%,堆料腐熟快,有利于加快堆肥的进程.     

接种发酵剂对城市污泥强制通风堆肥的效果评价

采用静态强制通风好氧堆肥的方法,评价发酵剂对城市污泥堆肥的效果。以牛粪、回填料、麦秸秆为调理剂,接种SCB发酵剂,在堆肥反应器中模拟堆肥过程,监测堆体的温度、含水率、pH值及种子发芽指数等指标的动态变化,并设置对照堆体;试验堆体添加功能菌群进行二次发酵。试验堆体在堆肥的第4天最高温度达62.5℃,高温期(≥55℃)持续5 d,对照堆体55℃维持4 d;第11天时,试验堆体含水率由58.6%下降到45.3%,下降了22.7%,对照堆体含水率下降了19%;试验堆体和对照堆体的pH值在第5天时分别为8.0和7.8;堆肥第11天时,两者种子发芽指数达到68.7%和60.6%,均没有植物毒性。二次发酵后的堆肥产品的各项指标均符合CJ/T 309—2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》标准。结果表明,接种发酵剂能加速污泥腐熟化进程,达到无害化和资源化利用目的。     

不同腐熟剂对牛粪好氧堆肥的影响

[目的]研究不同腐熟剂对牛粪好氧堆肥的影响.[方法]分别向鲜牛粪中添加一定量的菌剂、秸秆、蚯蚓,以牛粪自然堆肥为对照,通过在堆肥过程中对温度、pH值、含水量、微生物总数以及表观特征的动态测定[结果]接种微生物菌剂能明显促进堆体内好氧发酵,提高堆体升温速度,加快堆肥进程.其中加菌剂的处理堆温比对照高16.6℃,使堆肥高温期提前4 d出现.但加秸秆的处理最高堆温未达到50℃,整个堆肥未达到腐熟.加野生蚯蚓的处理在堆肥第3 d所有蚯蚓死亡,说明野生蚯蚓不适合牛粪堆肥.[结论]整个堆肥全过程中加菌剂的处理微生物总数最大.这些表明向牛粪中添加一定量的菌剂可加快堆肥进程,缩短堆肥周期.     

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。     

有机物料不同配比堆肥过程的差异分析

为了促进当地农业有机废弃物资源的循环利用,以牛粪、猪粪和鸡粪等为堆肥的主要原料,在协调所有处理的碳氮比相同和添加EM菌液的条件下进行堆肥试验,分析有机物料的不同配比在堆肥过程中的温度、p H、EC、全氮、铵态氮、硝态氮和发芽指数的变化趋势,比较不同处理堆肥前后养分含量的差异。结果表明,牛粪—鸡粪—谷壳处理的升温最快,高温阶段温度基本上维持在70℃上下,堆肥前后氮素损失率最大为22.8%,而猪粪—食用菌渣—鸡粪处理的高温阶段温度低于65℃,氮素损失率最小为3.47%,发芽指数在堆肥进行20 d就达到了52%,堆肥腐熟快于其他处理,但是在堆肥32 d后,所有处理的p H在7.7-8.5之间,满足堆肥腐熟后呈弱碱性的要求,发芽指数在80%左右,基本上达到了有机肥完全腐熟的标准。研究表明堆肥32 d后可以完全腐熟;但合理的配比,同时调节其通风性,控制堆体温度在45-65℃之间,可减少氮素损失,提高有机物料堆肥的效果。     

辅料和菌剂添加对牛粪堆肥腐熟的影响

为研究不同辅料与菌剂添加对牛粪堆肥过程中堆体理化性质的影响,试验以牛粪为原料,设置7个不同的辅料和菌剂处理, T1(牛粪+玉米秸秆+发酵菌剂)、T2(牛粪+稻草+发酵菌剂)、T3(牛粪+蘑菇菌渣+发酵菌剂)、T4(牛粪+玉米秸秆)、T5(牛粪+稻草)、T6(牛粪+蘑菇菌渣)、CK(牛粪不添加辅料和发酵菌剂)。结果表明,在堆肥过程中,各处理批次的水分含量和C/N均呈下降趋势,pH值先升后降,有机质先降后升,种子发芽指数随堆肥天数的增加而增加。T1和 T2处理堆体升温快、高温期持续时间长,最高温度可达到66℃~67℃,高温期持续30~32天,加速了堆肥腐熟进程,提高了种子发芽指数。堆肥结束时T1和T2处理的种子发芽指数分别达到78.26%和76.48%。隶属函数综合评价表明T1腐熟程度最高,即当牛粪与玉米秸秆配比为4:1时,添加发酵菌剂有利于堆肥腐熟。     

好氧堆肥中通风工艺与参数研究进展

通风是影响好氧堆肥过程中温度变化、微生物活性、气体成分、水分去除和产品质量的重要参数,文章总结了好氧堆肥中通风工艺与参数研究进展。主要结论如下:好氧堆肥有三种通风方式,即自然通风、被动通风和强制通风,其中强制通风在堆肥科学研究和堆肥工程中应用较多。定时开-关周期循环控制、氧含量反馈控制和最大氧消耗率反馈控制是好氧堆肥中典型的三种通风控制方式,定时开-关周期循环控制和氧含量反馈控制方式被认为是在工厂化堆肥中应用的标准控制方式,最大氧消耗率反馈控制是一种新型的控制方式,控制效果较好,但在实际工程中尚未被应用。堆肥通风速率因原料和堆肥形式不同而不同,研究结果认为通风速率为0.2~0.6 L·min~(-1)·kg~(-1)有机物质具有较好的应用效果。搅拌是一种特殊的堆肥通风方式,在搅拌过程中,通过分子扩散和能量梯度驱动空气质量运动,从而为堆体供给足够的氧气,这一方式在槽式和反应器堆肥中应用较多。实际堆肥工程中,条垛式堆肥一般采取翻堆结合自然通风工艺,槽式堆肥采取分段强制通风工艺,反应器堆肥一般采取间歇式通风工艺;条垛式和槽式堆肥建议翻堆频率为1 d 1次,槽式和反应器堆肥建议通风速率为0.05~0.2 m3·min~(-1)·m~(-3)有机物质。     

城市生活垃圾隧道式静态好氧堆肥试验研究

[目的]更好地处理城市生活垃圾。[方法]采用大型隧道仓,对未分类收集的高含水率的城市生活垃圾进行强制通风的静态高温好氧堆肥试验,观察氧浓度、温度、耗氧速率、含水率等指标的变化。[结果]大体积物料含量≤50%(体积比)、含水率≥65%(WB)、堆高2m的原垃圾堆,静置沥水3d后通风,堆体中起始平均氧浓度≥17%,4d后温度达50℃以上,55℃以上的高温持续7d,满足卫生化要求,第10～25天耗氧速率都较高,最高达1%(ΔO2)/min;堆肥前期含水率略有上升,后期下降。物料发酵20d左右出仓,有机质含量350g/kg左右,含水率≤50%(WB),有利于后续机械筛分和二次发酵。氧浓度的较低区和耗氧速率较高时段及高温段都有极好的相关性。[结论]直接用隧道仓进行城市生活垃圾高温好氧发酵是可行的。     

秸秆不同细碎程度对牛粪好氧堆肥化过程的影响

利用细碎程度不同的秸秆作为调理剂进行了牛粪好氧堆肥化试验。结果表明,与牛粪好氧堆肥时,细小的秸秆作为调理剂,堆体升温快,高温持续时间长,水分下降迅速,堆料能够很快的满足腐熟度指标,有利于加快堆肥的进程,提高堆肥效率。     

柿酒渣与牛粪混合高温堆肥效应研究

为解决废弃物柿酒渣的利用,延长柿子产业链,以柿酒渣、牛粪为原料,采用小型条垛好氧高温堆肥方式进行堆肥试验,牛粪与柿酒渣质量比2个处理为52∶100和42∶100,对堆肥产物的腐熟度、养分以及生物效应进行研究。结果表明:在发酵阶段,堆体升温速度快,最高温度分别可达到59.0和59.5℃;发酵后,堆体含水率从最初接近70%降低到45%左右;有机质分别从75.18%和72.23%降低到62.40%和60.19%;堆体pH维持在7.5~8.0;堆肥产物全氮分别为2.17%和2.28%,全钾分别为1.62%和1.54%,全磷分别为0.73%和0.87%,而对照全氮、全钾、全磷分别为1.98%、1.30%和1.10%;柿酒渣与牛粪混合堆肥化产物稳定性好,养分含量优于牛粪单一材料堆肥化产物,柿酒渣与牛粪混合堆肥在菠菜上应用效果好,菠菜地上部分、地下部分干重、生物量显著高于单施牛粪。     

翻堆策略对污泥堆肥过程中理化性质的影响

针对城市污泥强制通风静态垛堆肥工艺,在整个堆肥周期采用固定翻堆频率的情况下,研究不同翻堆策略对堆肥物理和化学性质的影响。结果表明:不同翻堆策略对堆体理化性质的影响不同,翻堆作业可以显著降低堆体温度,加快降温期的降温速度。高温后期开始翻堆(处理3)可提高堆体达到的最高温度及整个堆肥周期的温度,同时更有利于堆肥物料的脱水干化、提高挥发性固体降解率,但会增大氮素损失量;不同翻堆策略对物料pH值和种子发芽率没有显著影响,3个处理均可实现物料的腐熟和无害化。为了保证污泥的脱水干化效果,建议采用处理3的翻抛策略。     

牛粪与蔬菜秸秆覆膜静态高温堆肥试验研究

为解决北方冬季堆肥温度不达标,腐熟不完全,无法达到无害化的问题,试验以牛粪和蔬菜秸秆为主要堆肥原料,采取覆膜+生物菌剂+生物炭的静态高温条剁式堆肥方法,研究了堆体温度、堆肥碳氮指标的变化以及堆肥产品的养分状况。结果表明,该堆肥方法温度完全可以到达无害化标准;堆体覆膜以及添加升温材料生物炭不仅提高了堆肥温度,对堆肥的氨挥发损失具有负向的促进作用,缩短了堆肥时间,提高了堆肥进程,最终堆肥产品总养分可以达到商品有机肥标准。     

微生物菌剂对牛粪堆肥中酶活性的影响

【目的】明确牛粪堆肥接种菌剂后在高温好氧堆肥过程中几种酶活性的动态变化,通过酶学角度揭示高温好氧堆肥的生物化学机理,为堆肥腐熟综合评价指标体系及腐熟阈值的制定提供科学依据.【方法】以牛粪为堆肥原料,通过接种两种微生物菌剂处理,分析高温堆肥堆体温度与酶活性的变化特征.【结果】接种菌剂有效地增加了堆肥温度,延长了高温期,且使脲酶、纤维素酶、蛋白酶活性水平与峰值得到明显提高.堆肥过程中过氧化氢酶与脲酶活性变化基本一致,后期高于前中期.多酚氧化酶活性呈不断下降并逐步稳定的趋势.堆肥前期纤维素酶出现峰值,不接种菌剂的处理(CK)蛋白酶活性中后期稳定升高.【结论】接种菌剂纤维素酶活性与堆肥温度呈极显著负相关性(P0.01);多酚氧化酶两者则呈显著正相关性(P0.05).接种菌剂2对过氧化氢酶、脲酶活性与堆体温度于不同阶段表现出显著(或极显著)相关性.CK的蛋白酶活性与堆体温度有极显著负相关性(P0.01),表明酶活性大小可作为牛粪堆肥过程中腐熟程度的生化评定指标.     

屠宰场污泥锯末混合好氧堆肥腐熟的最佳条件

为了无害化处理屠宰场污泥并提高其利用价值,对屠宰场污泥进行了锯末混合好氧堆肥腐熟试验,以种子发芽指数作为参考指标,研究了不同C/N值、初始含水率、通风方式对好氧堆肥腐熟度的影响。结果表明:随着堆肥时间的增加,不同C/N值的种子发芽指数均呈持续增加趋势,其中C/N为25的处理发芽指数、最高温度和最大pH值均最高,分别达114.3%、68.7℃和9.0,腐熟效果较好;发芽指数与最高温度正相关,最大pH值的变化与发芽指数的变化规律保持一致;原料初始含水率与微生物活动密切相关,直接影响堆肥腐熟效果,以含水率为55%的处理腐熟效果好;通风+翻堆的处理方式更利于堆肥升温和提高腐熟度。     

牛粪堆肥过程中的物质变化及腐熟度评价

为研究牛粪堆肥过程中的物质变化及有机肥的腐熟程度。选用条垛式堆肥方式,采用肉牛牛粪和玉米秸秆混合高温堆肥发酵,研究堆肥过程中物料及腐熟相关指标的变化情况。结果表明,随着堆肥时间的延长,堆体颜色逐渐变深,臭味变淡,颗粒松散度变大;堆体含水率随温度变化呈下降趋势,pH跟微生物活动相关,呈上升趋势;堆体的C/N比值从初始的34.5降至堆肥结束时的22.16;敏感试验材料青菜种子的发芽指数至堆肥结束时达最大值(96.55%),物料营养平衡指标及植物毒性指标均达腐熟标准。4∶6的物料比,并配以高效的生物发酵菌,30d即可达腐熟要求,大大缩短了牛粪自然堆肥时间,有效提高了牛粪资源化利用的效率。     

新型炭基辅料在堆肥工程中的应用效果

为探讨新型炭基辅料在堆肥工程中的应用效果,采用静态条垛状高温好氧堆肥的方法,以猪粪为堆肥原料,辅料的添加按体积比设计2种处理:60%新型炭基辅料+40%常规辅料(食用菌渣)、100%常规辅料,每个处理的堆体规模为50 t,监测堆体的温度、含水率、碳氮养分及其形态等指标。结果表明,与常规辅料相比,炭基辅料促进了堆肥前期的温度快速上升,堆体最高温度显著提高7.2℃(P0.05),堆体初次达到55℃的时间提早6 d(P0.05);炭基辅料降低了堆体铵态氮与硝态氮的含量;炭基辅料处理促进了堆体种子发芽指数的增长,第28、第35天的堆肥浸提液种子发芽指数分别比常规辅料提高10.28%、4.21%;炭基辅料处理的堆肥制品氮、磷、钾养分总量提高30.51%,且符合有机肥料农业行业标准(NY 525—2012)的要求。综上所述,与常规辅料相比,炭基辅料对堆肥工程具有增温、缩短堆肥周期、促进腐熟、提高有机肥料品质的正向作用效果。     

微生物菌群对鸡粪堆肥腐熟中物质变化的影响

采用适宜本地生态环境条件的微生物茵群对鸡粪接种堆肥,通过测定堆肥过程中堆体温度、营养元素动态变化、pH值及电导率,对堆肥的腐熟效果进行评价.结果表明:微生物茵群可有效地促进鸡粪腐熟,提高堆肥质量.当堆肥至第45天时,鸡粪加茵剂处理的堆体温度为22℃,对照处理堆体温度为25℃;鸡粪加茵剂处理中NO3-N、有效磷和速效钾的含量均高于对照;鸡粪加茵剂处理的NH:-N含量为293 mg·kg-1,pH值和电导率分别为8.95和2.09 mS·cm-1,对照处理NH4-N含量为615 mg·kg-1,pH值和电导率分别为8.86和2.17 mS·cm-1.     

堆肥方式和温度对牛粪堆肥过程中天然类固醇激素降解的影响

为了实现畜禽粪便的无害化处理及资源化利用,以新鲜牛粪和木屑作为堆料,采用微型试管堆肥法,模拟研究了好氧和厌氧2种堆肥方式下不同堆肥温度(38、50、70℃)对黄体酮、雄烯二酮、17β-雌二醇、雌酮4种天然类固醇激素降解的影响。结果表明,不同温度条件下4种激素在2种堆肥方式下的去除率介于67.6%~100%,其中50℃下的去除率为81.9%~100%。4种激素中,雌酮和雄烯二酮在好氧堆肥方式下的去除率优于厌氧堆肥。试验温度(38~70℃)对17β-雌二醇、黄体酮和雄烯二酮在牛粪堆肥中的降解影响很小,而在70℃的高温堆肥条件下,雌酮的降解受到抑制。在保证堆肥腐熟、杀死有害微生物的前提下,50℃下好氧堆肥效果最佳。     

芋头秸秆与牛粪高温堆肥的试验研究

通过堆肥培养试验研究了芋头秸秆和牛粪堆肥过程中温度、pH值和营养元素的变化,并与玉米秸秆和牛粪堆肥进行比较,确定芋头秸秆和牛粪堆肥的可行性。结果表明,随着堆肥的进行,芋头秸秆堆肥与玉米秸秆堆肥处理的堆体温度维持在50～60℃以上高温期均超过5～7 d,达到了《粪便无害化卫生标准》(GB7959—1987)的要求;pH值分别达到8.21、8.27,符合腐熟堆肥pH值在8.0～9.0的标准;速效氮含量降低,速效磷和速效钾含量增加,芋头秸秆处理的速效钾含量显著高于玉米秸秆的处理;种子发芽指数随着堆制时间延长而增加,堆制28 d后超过70%。采用芋头秸秆的堆肥处理与采用玉米秸秆的堆肥处理间没有显著差异,芋头秸是一种较好的填充料,可以应用于高温堆肥。