餐厨垃圾、农业废弃物与奶牛粪便好氧发酵过程质量变化研究

以奶牛粪便为主要原料,以餐厨垃圾、玉米秸秆、蔬菜废弃物、蔬菜废弃物发酵尾料为辅料进行混合配比,通过自制发酵反应器进行强制通风好氧发酵,比较不同辅料与奶牛粪便发酵过程质量变化和堆肥效果的影响。试验共设6个处理（CK：牛粪;T1：牛粪+尾料;T2：牛粪+餐厨垃圾;T3：牛粪+餐厨垃圾+尾料;T4：牛粪+蔬菜废弃物;T5：牛粪+玉米秸秆）。结果表明：CK、T1、T4、T5的55℃以上高温期持续时间均达到5天,符合好氧发酵对高温期天数的要求,而T2、T3均不足5天,其中T3未达到55℃以上高温,高温期平均温度T5最高为62.8℃。发酵结束后,物料含水率损失率在27.08%-47.39%,T4处理损失率最高;pH范围在8.15-8.84,仅CK和T3处理的pH＜8.5;有机质损失率在9.19%-17.28%,以T5为最高;各处理的总氮、总磷、总钾均高于初始含量,T1和T4能够显著提升物料的总养分;重金属As、Pb、发酵后的Cd含量低于发酵前,而Hg、Cr含量则相反,尤其是纯牛粪发酵后Cr含量超标应引起重视。奶牛粪便与玉米秸秆/蔬菜废弃物混合发酵更能够有效提升堆肥品质。     

木醋液对牛粪堆肥理化性质的影响

以牛粪为堆肥原料,研究不同浓度木醋液对牛粪堆肥理化性质的影响。试验采用好氧人工翻堆方式进行。试验共设4个处理,浓度分别为0.2%、0.5%、0.8%的木醋液处理和不添加木醋液的对照处理。通过试验分析温度、含水率、EC、pH值、铵态氮和硝态氮含量等指标随堆肥发酵时间变化的特征。结果表明:各处理组在堆肥发酵过程中pH均在适宜微生物生长的范围内,含水率都保持在55%以上;EC都呈先上升后下降的趋势;添加不同浓度木醋液处理与对照处理相比,都显著提高铵态氮硝态氮含量,从而有效减少堆肥发酵过程中氨气挥发和氮素损失,其中浓度为0.5%木醋液处理效果最好,与对照相比,肥堆升温快,进入高温所需时间短,高温持续时间长,在整个堆肥发酵过程中含水率一直保持在60%~70%之间,发酵结束时物料电导率较低,堆料腐熟快,有利于加快堆肥发酵进程。     

微生物菌剂对条垛式堆肥中氮素变化的影响

以牛粪和玉米秸秆为堆肥原料,采用条垛式堆肥方式进行堆肥,研究了接种微生物菌剂WSC和SS对堆肥发酵过程中的温度、全氮(T-N)、氨态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)及堆肥产品品质的影响。结果表明:添加微生物菌剂WSC和SS的堆肥处理,分别在堆肥6天和12天达到45℃,维持时间均为25天,而对照仅维持17天。堆肥结束时,与CK相比,接种菌剂WSC和SS处理的全氮含量分别提高11.3%与6.6%,硝态氮含量分别提高56.4%与43.6%,氨态氮含量分别降低76.7%与15.1%。接种菌剂WSC和SS处理的堆体温度均比对照上升速度快,高温维持时间长,接菌可以增加堆肥的N,P,K养分含量,改善堆肥产品质量。     

臭氧曝气对厌氧污泥氮素形态与含量的影响

用自行设计的臭氧曝气装置对厌氧污泥进行臭氧曝气试验,在曝气时间分别为0、10、20、30、40、50 min时取样测定各种形态氮素含量。结果表明,厌氧污泥随臭氧曝气时间的不同对氮素形态及含量有显著影响。总氮、总凯氏氮、溶解性凯氏氮、铵态氮、亚硝态氮、颗粒态有机氮、颗粒态总氮均随曝气时间延长而减少,连续曝气50 min后,分别降低124.76、232.51、11.45、191.28、4.35、221.06、286.06 mg/L,均达到显著性差异水平(P0.05);可溶态总氮、硝态氮、溶解态有机氮随曝气时间延长而增加,持续臭氧曝气50 min,分别增加161.29、29.42、179.83 mg/L,与初始质量浓度相比,均达到显著性差异水平(P0.05)。     

曝气在沉淀法回收沼气发酵液氮磷中的作用

以畜禽养殖废水经厌氧消化处理后的沼气发酵液为研究对象，采用曝气吹脱的处理方式。研究了进水方式，曝气强度，水力停留时间（HRT）对发酵液pH值提升效果的影响。并考察了曝气过程中PO43--P、NH4+-N、Mg2+、Ca2+、化学需氧量（COD）的变化规律。结果表明：发酵液pH值在曝气2 h内提升明显，可迅速从7.27达到8.5，之后则变化较缓慢，12 h后可基本达到最高值9.3，为沉淀法回收氮磷提供了有利的pH值条件。间歇式进水pH值提升效果优于连续式进水，增大曝气强度和HRT可加快pH值提升速度，HRT越大pH值提升幅度越大。曝气过程中发酵液的PO43--P、NH4+-N、Mg2+、Ca2+、COD均呈规律性下降趋势，磷回收率可达65%左右，氮回收率为20%～40%，同时发酵液COD可下降20%～30%。曝气方式亦可以起到搅拌的作用。试验证实了采用化学沉淀法对厌氧发酵液进行氮磷回收时采用曝气处理可提升pH值。     

不同配比牛粪与农村生活废弃物混合发酵的产气潜力研究北大核心

在恒温35℃和发酵液TS为8%的条件下,研究了不同配比(TS质量比分别为1∶9,3∶7,5∶5,7∶3和9∶1)奶牛粪和果蔬废弃物、奶牛粪和餐厨垃圾以及肉牛粪和果蔬废弃物混合发酵的产气效果。结果表明,累计产气量和TS产气量最高的是配比为5∶5的奶牛粪和餐厨垃圾,分别达20702 mL和259 m L·g^(-1),最低的则是配比为3∶7的奶牛粪和餐厨垃圾,分别仅为1173 m L和15 m L·g^(-1)。发酵过程中牛粪与生活废弃物以5∶5,7∶3和9∶1配比混合发酵的pH值均维持在6.0~7.5之间,厌氧发酵累计产气量均较高;而配比为1∶9和3∶7时,发酵过程中pH值几乎均低于5.5,厌氧发酵受到明显抑制。因此,在牛粪与生活废弃物混合发酵时,增加牛粪比例可提高厌氧发酵的累计产气量和发酵液中pH值的稳定性。     

设施条件下膜孔灌土壤水氮运移分布特性研究

在室内进行了模拟设施条件下膜孔灌灌施硝酸钾肥液试验,分析测定了灌后不同时间的土壤含水量和硝态氮质量分数。研究表明,土壤含水率和硝态氮质量分数随着灌后时间延长逐渐减小,土壤水分和硝态氮在灌后1d内存在明显减少现象,灌后5d土壤硝态氮反硝化作用加强;土壤含水率和硝态氮存在耦合现象,二者分布趋势基本相同,以膜孔中心为最大,远离膜孔中心逐渐减小。     

博斯腾湖流域典型农田与排渠氮磷的变化特征分析

为研究博斯腾湖流域农田非点源污染问题,选取流域典型农田作为研究对象,通过野外实地调查、现场监测与实验室分析相结合的方法,研究农田与排渠氮磷营养物的变化特征。结果表明,在当地典型农田灌排条件下,田间施肥利用率较低,对土壤中氮、磷浓度影响较大,以硝态氮(NO-3-N)为主的氮、磷流失较严重,沿程浓度累积明显;在排渠中,总氮(TN)浓度变化较为明显,氨态氮(NH+4-N)、NO-3-N、总磷(TP)沿程浓度变化呈微弱上升趋势。大量污染物随排水汇入博斯腾湖,导致博斯腾湖水质日益恶化。     

加气灌溉对温室葡萄生长及不同形态氮素吸收利用影响

为探讨地下穴贮滴灌条件下根际注气对"红地球"葡萄幼苗生长及不同形态氮素吸收代谢的影响,以2年生"红地球"葡萄幼苗为试验材料,通过地下穴贮滴灌注气技术和15N示踪技术研究根际注气条件下葡萄对铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)吸收、分配和利用的影响。研究结果表明,地下穴贮滴灌根际注气可促进葡萄新梢增长,茎粗增加,显著提高葡萄新梢、细根等植株干物质量的积累。在同一灌水周期内,地下穴贮滴灌根际注气可提高叶片叶绿素、净光合速率,延缓植株胁迫,但对植株叶片瞬时水分利用效率具有负面影响。通过氮同位素示踪标记表明,地下穴贮滴灌条件下无论是否注气,葡萄新生部位对硝态氮的征调能力、吸收利用效率均显著高于铵态氮;与不注气相比,注气处理可显著促进新生部位对硝态氮的吸收,抑制铵态氮的吸收利用。地下穴贮滴灌根际注气可促进葡萄的生长,提高叶片光合效率,15N示踪表明根际注气并未影响葡萄根系对硝态氮的偏好,在地下穴贮滴灌注气条件下氮素形态宜选择硝态氮作为氮肥来源。     

多元混合物料协同厌氧消化产甲烷性能研究

为研究农牧废弃物多元混合物料协同厌氧消化对产甲烷性能的影响,文章以牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆为发酵原料,分别设定了单一原料、两种及3种混合原料发酵组,在中温(37℃±1℃)和固体质量分数为12%条件下进行厌氧消化实验。结果表明:混合厌氧消化的协同作用贡献率为25.84%~39.83%,显著提高了产甲烷能力。三物料混合厌氧消化产甲烷性能明显优于两种混合物料,当牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆VS混合比例为1∶0.4∶0.6时,累计甲烷产量达到最大值20713 m L,比其他单一物料和混合物料厌氧消化甲烷产量提高了11.86%~23.65%。修正的Gompertz方程能较好反映物料厌氧消化产甲烷过程,拟合结果的R2在0.9872~0.9986之间。该研究结果可为农牧废弃物多元混合物料厌氧消化产沼气工程提供参考。