添加羊、兔粪及稻草对猪粪堆肥腐熟进程的影响

为研究添加不同辅料对猪粪堆肥腐熟进程的影响,以猪粪为主要原料,羊粪(含3%玉米秸秆残渣)、兔粪及稻草为辅料,设定单一猪粪(CK)、70%猪粪+30%稻草(A)、85%猪粪+15%兔粪(B)、85%猪粪+15%羊粪(C)、70%猪粪+30%兔粪(D)、70%猪粪+30%羊粪(E)共6个处理进行堆肥,初始含水量均调节至65%,在室外覆膜堆肥,每隔2～5 d翻堆1次,共堆肥60 d。堆肥过程中,定期检测堆肥温度、有机质含量、pH、水分含量、铵态氮含量、硝态氮含量、粗灰分含量变化以及发芽率指数等参数,评价堆肥腐熟程度。结果表明:这6个处理高温(50℃以上)期持续的天数分别为2 d、17 d、8 d、10 d、8 d、11 d,水分损失量分别为19.23%、33.08%、24.92%、27.38%、28.00%、29.85%,有机质含量降幅分别为21.52%、38.53%、27.29%、31.55%、35.05%、36.22%,有机碳损失率分别为44.22%、67.54%、54.19%、57.24%、61.25%、62.63%,氮损失率分别为35.54%、32.86%、37.62%、40.81%、44.98%、44.58%,铵态氮含量最终分别为2.11 g/kg、0.35 g/kg、1.06 g/kg、0.48 g/kg、0.76 g/kg、0.32 g/kg,试验结束时的腐热度指数(GI)值分别为42.64%、69.50%、56.74%、58.67%、60.78%、64.70%。根据GI值结果,除单一猪粪处理(CK)外,其他处理均完全腐熟。由此可见,添加羊、兔粪及稻草能显著促进猪粪腐熟,其中70%猪粪+30%稻草处理的腐熟效果最好,添加羊粪的效果要优于兔粪,且添加30%比例的效果要优于添加15%比例。     

猪粪比例对烟草废弃物高温堆肥腐熟进程的影响

以烟草废弃物为基本原料进行堆肥试验,研究了不同比例猪粪与烟草废弃物混合堆肥体系中温度、pH、全氮、C/N比、水溶性NH4+-N和种子发芽指数(GI,germination index)的动态变化规律,探讨了不同猪粪比例对烟草废弃物高温堆肥腐熟进程的影响。结果表明,在烟草废弃物中加入猪粪能缩短进入高温分解阶段的时间,增加高温分解持续时间,增加全氮含量,加快物料NH4+-N和C/N比降低的速率,加快烟草废弃物堆肥腐熟化进程。添加一定比例猪粪的处理(烟草废弃物:猪粪=7:3、烟草废弃物:猪粪=8:2和烟草废弃物:猪粪=9:1),分别在堆肥第3、4、5d进入高温分解阶段(>50℃),高温持续时间分别为11、10、8d;而纯烟草废弃物处理,最高温度为43℃,未进入高温分解阶段;至堆肥26d,NH4+-N含量分别比纯烟草废弃物对照降低47.7%、61.9%和25.6%;GI分别达到81.4%、84.1%和83.7%。     

猪粪堆肥腐熟指标的研究

摘要:通过2次室外中型堆肥试验,研究了在相同水分条件(68.8%),不同调理剂、不同碳氮比(C/N)、不同通气方式和不同添加剂对猪粪堆肥进程的影响,及各种指标在堆肥进程中的变化趋势,并提出了猪粪堆肥的腐熟指标。研究表明,固相C/N、NH+4-N含量、种子发芽率是较好地反映猪粪堆肥腐熟进程的生化指标,当固相C/N降至20∶1以下、NH+4-N含量小于20mg·kg-1、种子发芽率>70%时,可判定堆肥已腐熟。依据上述指标,并结合粪便无害化指标,可判定本研究中除第一次堆肥第一组、第二次堆肥第七组外,其余各组在第30～35d时已腐熟。     

化学改良剂对稻草猪粪堆肥氨气释放规律及其腐熟进程的影响

采用堆肥池,以硫酸、磷酸、硫酸铝、硫酸钙、氯化钙、过磷酸钙作为化学改良剂,研究了化学改良剂对稻草猪粪堆肥氨气挥发累积规律和腐熟进程的影响.结果表明,稻草猪粪堆肥处理25 d左右时,氨气挥发累积曲线便趋于平稳,而前10d是氨气挥发释放的高峰期.在减缓氨气挥发强度方面,无论是氨气快速释放阶段还是缓慢释放阶段,添加硫酸铝、氯化钙、过磷酸钙和磷酸处理最为明显,氨气累积挥发量分别比对照(未加化学改良剂)降低66.68%、60.37%、39.39%、58.92%,其降低效应均达显著水平.若以堆肥pH和EC、水溶性铵态氮和种子发芽率腐熟临界值为评价参考依据,通过曲线拟合估算,稻草猪粪堆肥在35 d左右即可达基本腐熟,化学改良剂对堆肥腐熟进程的影响并不明显.综合考虑堆肥氨气挥发累积特性和生物化学腐熟度指标动态变化特征,以及化学改良剂的经济成本,硫酸铝、过磷酸钙是较好的化学改良剂.     

微生物发酵菌剂对猪粪堆肥腐熟的影响

研究了添加微生物发酵菌剂对猪粪堆肥腐熟的影响。结果表明,添加微生物发酵菌剂堆肥温度第6d达到50℃,50℃以上持续时间达7d,符合粪便无害化卫生标准要求,C/N第20d下降为19.7∶1,第25d NH4+-N含量减少至72.6mg/kg,水溶性碳降低至4.7g/kg,种子发芽指数达到81.4%,上述指标均达到腐熟要求;对照堆肥温度第12d达到50℃,50℃以上持续时间为3.5d,第25d C/N为22.8∶1,NH4+-N含量为973.4mg/kg,水溶性碳含量为12.8g/kg,种子发芽指数为47.5%,均未达到腐熟要求;此外,添加菌剂处理堆肥物理性状明显改善,臭味明显减少。说明接种微生物发酵菌剂能明显加速堆肥的腐熟进程。     

猪粪堆肥的腐熟度指标

以猪粪和米糠为原料进行高温好氧堆肥,测定堆肥几项腐熟度指标的变化.结果表明,堆肥后与堆肥前有机物料的碳氮比(T值)、NH4+-N/NO3--N均随堆肥化的进行而下降,种子发芽指数(GI)则上升,T值、NH4+-N/NO3--N与GI呈显著负相关.不同腐熟度堆肥的甜椒盆栽试验表明,施用堆制0、7和14 d堆肥的甜椒,其生物量较施用堆制30和55 d堆肥的处理极显著降低,而施用堆制30和55 d堆肥的甜椒生物量没有明显差异.以35 d堆肥的GI、T值、NH4+-N/NO3--N作为堆肥腐熟度的指标,腐熟指标是GI≥45%、T≤0.65、NH4+-N/NO3--N≤0.60.     

碳氮比对猪粪堆肥腐熟度的影响

为提高畜禽粪便堆肥的效果,以猪粪为基质,锯末与秸秆为调理辅料,研究堆肥材料初始C/N为19~33∶1时不同堆制时间与腐熟度有关的温度、pH、种子发芽率和堆体C/N变化等指标。结果表明:堆肥温度以锯末为调理辅料的效果优于秸秆,但均符合《粪便无害化卫生标准》(GB 7959—2012)要求;堆料较为适宜的C/N为(23~27)∶1。堆肥过程结束时(22d)pH均维持在8.0~9.0,培养的种子发芽率锯末组高于秸秆组,锯末堆肥初始C/N为(24~28)∶1时的腐熟度比较高,种子发芽率≥90%;秸秆堆肥以初始C/N为25∶1时发芽率最高,达88%。以猪粪为基质添加锯末初始C/N不宜超过30∶1,添加秸秆初始C/N不宜超过29∶1。     

猪粪秸秆高温堆肥过程中渗滤液初步研究

将猪粪与秸秆通过调节水分以配比3∶1(以鲜质量计)的比例,采用机械强制通风、人工翻堆的静态高温堆肥方式,研究堆肥过程中各项指标的变化。结果表明,温度、pH值、氨氮含量、种子发芽指数已趋于稳定,初步认为堆肥24 d腐熟基本完全,堆肥过程中,2次堆肥温度均可超过55℃。堆肥初期渗滤液排放量较大,之后逐渐降低。2组试验中堆肥渗滤液排放总量在75 m L左右,初步得出堆肥渗滤液产生量与堆肥投料质量线性关系为y=0.843×x×A+67.485(式中:y为渗滤液产生量,m L;x为堆肥投料质量,kg;A为投料含水率,%)。     

猪粪堆肥化处理的物质变化及腐熟度评价

研究了初始C／N（mC/mN)分别为29和16的2种不同条件对猪粪堆肥化处理的物质变化和腐熟度的影响，结果表明：水溶性有机C／N、固相C／N、水溶性有机碳及水溶性NH4^ -N浓度均随着堆肥化的进行而降低。种子发芽指数的评价结果表明：初始C／N为29时，猪粪经过49d的堆肥后达到成熟，而C／N为16的处理则需要63d以上才能达到腐熟要求。过高的盐分含量是导致低C／N条件下堆肥产品植物毒性较高的原因之一。考虑到堆肥腐熟度受多方面化学因素的影响，建议以种子发芽指数作为有机固体废物堆肥腐熟度的评价指标。     

生物除臭菌对猪粪堆肥腐熟效果的影响

【目的】研究生物除臭菌对猪粪堆肥腐熟过程的影响,为利用生物除臭菌改善生猪养殖场生态环境提供参考。【方法】利用猪粪进行堆肥发酵,试验设添加生物除臭菌处理,以不添加生物除臭菌处理作对照,测定不同处理对堆肥的温度、pH、含水量和种子发芽指数(GI)的影响。【结果】添加生物除臭菌处理相比对照处理更易提高猪粪堆肥温度,提前4 d达到高温阶段;两种处理堆肥pH均保持为8.0~9.0;堆肥第30 d,添加生物除臭菌处理含水率为28%,达到腐熟标准,而对照为33%;添加生物除臭菌处理GI为53%,对照为42%。【结论】生物除臭菌对堆肥腐熟过程具有促进作用,可在生产中应用。     

碱预处理稻秆与猪粪混合厌氧发酵特性研究

采用不同浓度的Na OH对稻秆进行预处理,对碱处理的糖化效果、作用机制以及对混合厌氧发酵产甲烷的影响进行了研究。结果表明:当NaOH溶液浓度为1.5%(W/V)时产还原糖质量分数最高,达到71.6 mg·g~(-1)稻秆,远高于对照组(P0.01);扫描电镜(SEM)分析发现预处理后稻秆结构松散,细胞壁松弛,外壁比表面积增大,生物可利用性增加;傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和同步热分析仪(TG)分析均发现,NaOH预处理改变了稻秆的结构特征,木质素和半纤维素含量发生了变化;采用全自动甲烷潜力测试系统(AMPTS)对预处理稻秆及其与猪粪混合发酵产甲烷特性进行了分析,发现经1.5%NaOH预处理的稻秆中温厌氧发酵累积产甲烷量为327.10 m L·g~(-1)VS,远高于对照组稻秆的产甲烷量(P0.01);将经1.5%Na OH处理后的稻草秸秆与猪粪进行混合厌氧发酵,累积甲烷产量达到了340.95 mL·g~(-1)VS,比未处理稻秆猪粪混合组的272.23 mL·g~(-1)VS提高了25.24%(P0.01),比单一碱处理稻秆组提高了4.23%(P0.05)。研究结果表明1.5%Na OH预处理能够有效改善稻秆纤维结构,提高其与猪粪混合厌氧发酵的产甲烷效率。     

玉米秸秆与猪粪袋装堆肥技术研究

为探明玉米秸秆与猪粪袋装堆肥发酵的最佳技术参数,选用玉米秸秆与猪粪为材料,以C/N、发酵菌剂和含水量3因素进行正交试验.结果表明,综合考察各项指标,最优水平组合为A2B3D2,即C/N为25～35∶1,添加Bio发酵菌剂,含水量为40％～55％对玉米秸秆与猪粪袋装进行堆肥发酵的效果最佳.虽然堆肥发酵结束后的有机质含量略有下降,但全磷和全钾含量均有所增加,堆肥毒性降低,且达到了堆肥腐熟度的要求.说明采用袋装堆肥技术能有效地对玉米秸秆与猪粪等废弃物进行无害化处理,实现废弃物的资源化利用.     

进料浓度对猪粪混合稻秆厌氧产甲烷特性的影响

为研究猪粪（Pig manure,PM）与稻秆（Rice straw,RS）的组配比例与进料的固形物（Total solid,TS）浓度对中温条件下厌氧产甲烷特性的影响,通过批次厌氧发酵试验摸清不同挥发性固体（Volatile solids,VS）配比（PM/RS=1：0、4：1、2：1、1：1、1：2、1：4、0：1）下的原料产甲烷规律,并选择VS配比（均以PM/RS计）为1：1、4：1的混合原料开展进料浓度（TS分别为4.6%、7.1%、9.6%、12.1%）梯度提升的连续厌氧发酵试验。结果表明：批次发酵试验中VS配比为4：1时产甲烷性能表现最好,产甲烷潜力（P值）、反应动力常数（k）、最大产甲烷速率（R_m）及甲烷产率达到峰值时间（t_max）分别为380.3 mL·g^-1 VS、0.098 d^-1、37.2 mL·g^-1 VS·d^-1、4.4 d。连续发酵试验中,在水力停留时间为30 d、VS配比为4：1时连续产甲烷性能更优,甲烷产率、产甲烷潜力转化率和容积产甲烷率分别达到354.8 mL·g^-1 VS、93.3%、0.88 L·L^-1·d^-1。但混合物料中猪粪比例越高,发酵系统的氨抑制风险也越高。在进料浓度达到12.1%条件下,VS配比为4：1时的游离氨浓度是VS配比为1：1时的1.47倍,达到223.2 mg·L^-1。研究表明,猪粪与稻秆混合原料VS配比为4：1（配比后的C/N=22~23：1）时,可提高发酵原料转化效率和容积产甲烷率;同时,进料TS浓度低于12.1%（有机负荷率为2.87 g VS·L^-1·d^-1）可降低厌氧发酵中的氨抑制,保证沼气工程稳定运行。     

稻草与牛粪混合腐解的最佳配比筛选

【目的】以腐殖质组成特征为评价依据,筛选稻草与牛粪混合腐解的最佳配比,为两类农业固体废弃物的资源化应用提供参考。【方法】以稻草和牛粪为材料,采用室内培养法,研究稻草与牛粪质量比为10∶0(Rs),9∶1(Rd1),7∶3(Rd2),5∶5(Rd3),3∶7(Rd4),1∶9(Rd5)和0∶10(Dm)混合腐解90 d,各处理水溶性物质(WSS)、可提取腐殖酸(HE)、胡敏酸(HA)、胡敏素(Hu)组分的有机碳含量(依次表述为C_(WSS)、C_(HE)、C_(HA)、C_(Hu)),以及胡敏酸碱溶液E_4/E_6、腐殖化系数(C_(HA)/C_(FA))的动态变化,筛选稻草与牛粪腐解的最佳配比。【结果】与0 d相比,在腐解完成(90 d)后,各处理C_(WSS)含量均有不同程度降低,相比于稻草,牛粪腐解后更易促进微生物对C_(WSS)的利用,使其下降86.2%;Rd2和Rd5处理使物料C_(HE)含量分别增加10.2%和28.6%,其余处理C_(HE)均有不同程度消耗;与0 d相比,腐解完成后,Rd1、Rd3和Dm处理均有助于C_(HA)的积累,其中牛粪腐解更易促进C_(HA)的形成,使其增加30.5%。在各处理下,物料HA分子均先发生降解、脂族化,而后逐渐缩合、芳香化,但HA分子结构仍趋于简单;在促进HA分子脂族化方面,Rd4处理的优势最大,而Dm处理更有利于HA结构的稳定。Rd3处理在促进腐殖质品质方面的贡献最大,其次为Rd1处理,Dm和Rs处理次之,但Rd2和Rd5处理不利于腐殖质品质的改善;Rs、Rd1、Rd2、Rd3和Rd4处理在腐解过程中更有利于C_(Hu)的分解,且Rd3处理的优势最大,使C_(Hu)含量下降91.0%,而牛粪比例≥90%更有助于C_(Hu)的累积。【结论】稻草与牛粪按照质量比5∶5混合腐解,易促进C_(Hu)的分解和C_(HA)的积累,利于腐殖质品质提升。     

水稻秸秆腐解规律及养分释放特征

[目的]研究水稻秸秆腐解规律及其养分释放特征,为合理利用秸秆与养分资源管理提供依据.[方法]在露天条件下,在尼龙网袋中分别对水稻新鲜秸秆进行原状、切碎、切碎＋腐熟剂和切碎＋农家肥处理,测定腐解秸秆残余率、氮、磷和钾释放速率和累计释放量.[结果]经过91 d腐解后,4个处理有50％以上的秸秆被腐解,腐解速率大小顺序为：切碎＋农家肥＞切碎＋腐熟剂＞切碎＞原状.秸秆中氮、磷和钾分别释放52.76％～63.96％、66.16％～74.47％和73.15％～82.15％.秸秆中氮磷钾释放速率前期高,后期低.秸秆养分释放速率以前10d最高,其中切碎＋腐熟剂处理显著提高秸秆中氮磷释放速率,切碎＋农家肥处理提高秸秆中氮释放速率,但均不利于秸秆中钾的释放.[结论]秸秆切碎后加入腐熟剂或农家肥均能促进秸秆腐解和氮磷钾的释放,尤以加入农家肥的效果较好.     

水稻秸秆预处理对猪粪高温堆肥过程的影响

通过预处理技术打破秸秆中的木质纤维素复杂结构,能够有效加速秸秆的分解过程。为了探讨不同秸秆预处理方法对秸秆与畜禽粪便混合堆肥效率的影响,通过添加秸秆腐熟剂(B)和氢氧化钙(C)分别对水稻秸秆进行10 d(B1、C1)和20 d(B2,C2)的预处理静态堆置,以无预处理的秸秆为对照(CK),与猪粪按比例混合后进行好氧堆肥。运用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)对预处理前后的水稻秸秆进行了分析,并通过比较不同处理堆肥过程中温度、p H、水溶性铵态氮/水溶性硝态氮(NH+4-N/NO-3-N)、电导率(EC)、T值[(C/N)终点/(C/N)起点]和种子发芽率(GI)的变化来研究不同预处理方法对堆肥腐熟过程的影响,通过对比堆肥产物总养分含量来进一步确定最优的秸秆预处理方式。结果显示,秸秆腐熟剂预处理能够有效破坏水稻秸秆细胞壁和复杂的纤维结构,使其内部组织暴露、出现大量的孔隙和微孔道。氢氧化钙预处理也能对水稻秸秆结构产生破坏,但其内部组织暴露较少,几乎没有微孔;秸秆腐熟剂对水稻秸秆进行预处理,其破坏性强于氢氧化钙处理,且处理时间越长效果越好。相比对照,秸秆腐熟剂处理后能够缩短堆肥高温期8~13 d。堆肥结束后,所有秸秆预处理的堆体p H均降至8.5以下;B1、B2、C2的NH+4-N/NO-3-N小于0.5,符合腐熟评价标准,但CK和C1未达到腐熟标准;除B2外各处理T值均低于0.6,所有处理的GI均在堆肥第28 d达到50%。秸秆预处理后的堆体总养分含量均高于CK(CK、B1、B2、C1、C2的总养分分别为11.09%、11.49%、13.29%、11.75%、11.37%),其中B2总养分含量显著高于其他处理。总体来看,秸秆预处理可以加快堆体的腐熟过程,提高堆肥产物质量,其中采用秸秆腐熟剂预处理20 d的效果最为明显。     

添加砻糠对猪粪堆肥发酵层温度及氮素变化的影响

研究砻糠不同添加量对猪粪堆肥发酵温层、含水率及氮素变化的影响。试验表明,在堆肥过程中,添加砻糠并接种发酵菌剂可明显提高发酵起始温度,加快堆肥发酵进程,可以不同程度地减轻氮素损失与堆肥恶臭,并以20％砻糠添加量为宜。经堆肥发酵,物料硝态氮含量均减少,铵态氮含量则有增有减,但不同处理变化幅度差异较大。     

调理剂在猪粪秸秆堆肥中的保氮效果

以HM菌剂为发酵菌、FeSO4或凹凸棒为添加剂,在强制通风静态垛堆肥反应器中,鲜猪粪和玉米秸秆以鲜重6∶1的比例进行堆肥,研究分析堆制过程中堆肥的各种氮素、有机碳含量和其他性质指标。结果表明:HM菌剂的加入可以加速堆体升温,缩短发酵时间21 d;与堆肥前相比,堆肥后的空白对照处理的全氮含量相对减少1.7%,而HM菌剂、HM FeSO4、HM 凹凸棒处理的全氮含量分别相对增加4.4%、5.3%和5.2%,有机碳分别降解了26.4%、29.5%、30.1%和28.7%;NO3--N含量分别增加833、891、969、936 mg/kg;堆制结束时,各处理堆肥的C/N比在16.5～17.0∶1之间,pH值在7.2～7.9之间,EC值均小于4.0 mS/cm,GI值均大于50,说明堆肥基本腐熟;从保氮效果来看,以HM FeSO4处理最佳,HM 凹凸棒处理次之,空白对照效果最差。     

超声联合NaOH预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性

【目的】研究NaOH及其与超声联合预处理对小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性的影响。【方法】采用0%,3%,6%NaOH单独(分别命名为CK,3%,6%处理)或其联合250 W超声波15 min (分别命名为CK+,3%+,6%+处理)预处理小麦秸秆,用扫描电镜观察小麦秸秆表层结构的变化,之后将预处理的小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1,1∶2比例(质量比)进行混合发酵,测定小麦秸秆与猪粪不同配比下混合厌氧发酵过程中产气量、pH、碱度和挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)的变化。【结果】经NaOH单独预处理或其与超声波联合预处理后,小麦秸秆表面结构均受到了明显破坏。从发酵开始,各处理的日产气量均在第3天左右达到第1次峰值,在第8天左右下降到最低值;随着水解酸化的进行,各处理的日产气量又出现第2次高峰,但出现高峰时间差异较大。在NaOH单独预处理组或其与超声波联合处理组中,当小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1比例混合时,随NaOH含量的增加,累积产气量均呈增大趋势;当小麦秸秆与猪粪按照1∶2比例混合时,NaOH单独预处理组中CK组累积产气量最大,而联合预处理组中3%+处理累积产气量最大。预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵效果依赖于两者混合比例。在整个发酵过程中,当小麦秸秆与猪粪配比分别为2∶1,1∶1和1∶2时,NaOH单独预处理的pH分别为5.6～7.7,5.6～7.6,5.7～7.7,NaOH与超声波联合预处理的pH分别为5.7～7.9,5.6～7.6,5.7～7.7,可见NaOH单独预处理及其与超声波联合预处理的pH并无明显差异。当小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合时,碱度增加速率最快,并在整个发酵期内总体较高,其次是1∶1配比组,1∶2配比组最低。在发酵过程前期VFA质量浓度变动幅度较大,发酵后期VFA质量浓度变动幅度较小。总体上各预处理小麦秸秆与猪粪配比为1∶1时的VFA质量浓度与1∶2配比组接近,但是高于2∶1配比组。超声单独预处理可提升产气效果,但相比NaOH单独处理,超声与NaOH联合预处理并不具有增强产气效果的协同作用。【结论】经6%NaOH预处理后小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合后,可获得良好的产气效果。