畜禽养殖废弃物堆肥过程中微生物除臭研究进展

随着世界各国的畜禽养殖业向着集约化、产业化方向发展,养殖废弃物大量产生,严重影响到生态环境并威胁到人畜健康。目前,畜禽养殖废弃物的资源化利用受到人们的广泛关注,其中好氧堆肥技术是当前最有效的处理方法。然而,堆肥过程中产生的异味气体使好氧堆肥技术的推广面临极大挑战。在堆肥过程中,这些异味气体威胁人类健康的同时,还会带来一系列环境问题。因此,充分、有效的去除堆肥过程中异味气体显得十分重要。本文重点阐述了堆肥过程中异味气体排放特征及其源物质转化特征,分析堆肥过程中影响异味气体产生的因素,并从原位除臭技术和异位除臭技术两个方面对异味气体生物处理技术以及微生物控制机理进行讨论。主要结论:异味气体(NH₃、H₂S和挥发性有机物)主要在堆肥的升温期和高温期产生;控制最佳堆肥温度为55—60℃、水分为50%—60%、pH为7.5—8.5、C/N为25—30、氧气浓度为10%—18%、有机质含量为50%—80%,结合适宜的堆肥方式、翻堆频率以及添加外源微生物,可使异味气体产生量降至最低;一种除臭微生物菌株一般只对一种异味气体具有较高的去除效率,难以同时去除多种...     

推广粪肥除臭技术净化生活环境卫生

畜禽粪便和垃圾堆肥发酵过程中产生大量恶臭气体,不仅对环境造成污染,还给人们生活带来非常不愉快的感觉,因此必须对畜禽粪便和垃圾堆肥进行除臭处理。文章简要介绍了畜禽粪便发酵散发臭气的主要成分,并介绍了畜禽养殖场和粪便处理场的除臭技术、生活垃圾等有机废弃物堆肥臭气消除方法及枯草、落叶、秸秆等农业有机废弃物堆肥臭气的消除方法。     

添加剂对鸡粪好氧堆肥、养分及腐殖化程度的影响

为探索辅料(米糠)和不同剂量的微生物发酵剂对畜禽粪污好氧堆肥效果的影响,以动物源废弃物(鸡粪)作为主料,植物源废弃物米糠为辅料,混合堆腐,研究不同剂量微生物菌剂对好氧堆肥过程中温度、养分、腐殖酸的动态变化,及对堆肥产品主要营养元素的影响。结果表明：未添加辅料的纯鸡粪发酵不能达到无害化处理的要求,添加辅料和菌剂的处理,堆肥结束后产品的全氮、全钾、有机质和总腐殖酸含量较对照(T₁,纯鸡粪)分别高50.41%～74.80%、64.66%～71.43%、3.14%～9.62%、4.96%～49.56%;添加不同剂量的菌剂对鸡粪堆肥效果影响不同,其中添加0.5%的效果最好,高温持续时间最长,为19 d,且堆肥结束后产品全氮、全磷、全钾、有机质和腐殖酸含量均最高,说明在添加辅料的前提下,添加0.5%剂量的微生物菌剂鸡粪的堆肥效果最好。     

畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的研究进展

兽用抗生素具有显著的促动物生长、预防动物疾病的作用。随着集约化畜牧业以及配合饲料工业的不断发展,抗生素作为饲料添加剂在全球范围内已被广泛应用。我国畜禽养殖业对抗生素的依赖甚是严重,每年用于畜禽养殖的兽药抗生素超过了8吨,占抗生素总产量的一半以上。这些兽用抗生素并不能完全被动物体所吸收,绝大部分以原药或者代谢产物的形式随畜禽粪便和尿液排出体外,导致畜禽粪污中多种抗生素残留,最高浓度达到了183.50 mg·kg~(-1)。残留抗生素可能经各种途径进入土壤和水体环境中,一方面影响土著微生物的活性,另一方面引起抗性菌和抗性基因的产生和传播,给生态系统安全和人类身体健康带来巨大的负面效应。因此,充分、有效消减畜禽粪污中兽药抗生素十分重要而迫切。论文作者在总结大量文献的基础上,对国内外畜禽粪便抗生素的污染特点和赋存规律进行了系统介绍,并着重阐述了国内外畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的最新研究进展,描述了畜禽粪便好氧堆肥和厌氧发酵的分类及工艺流程。在此基础上重点对好氧堆肥和厌氧发酵两种处理方式下畜禽粪便中兽用抗生素的去除程度进行了详尽、深入分析,同时对抗生素消减效果的影响因素进行了充分讨论。主要结论:好氧堆肥对土霉素、四环素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、环丙沙星、恩诺沙星和泰乐菌素等主要类别抗生素的最高去除率可达65.5%—100%,去除效果受抗生素种类、初始浓度、添加方式、堆肥温度、供养方式、底物组成影响;厌氧发酵对氨苄青霉素、四环素、磺胺甲氧二嗪的去除可达100%,但几乎无法去除磺胺噻唑、磺胺二甲基嘧啶、磺胺氯哒嗪、泰乐菌素,去除效果受抗生素种类、浓度、发酵温度、污泥性质、混合速率和发酵时间影响。最后,对需要进一步开展的研究进行了展望,建议加强兽用抗生素的监管,制定相关的法规和标准,加速兽用抗生素替代物品的研发,减少源头污染;深入开展畜禽废弃物好氧堆肥或者厌氧发酵过程中抗生素降解产物及机理研究;筛选具有强降解能力的微生物作为菌剂,强化其对畜禽养殖废弃物中兽用抗生素的消减;深入研究好氧堆肥和厌氧发酵过程中抗生素和ARGs之间的相互关系,去除兽用抗生素的同时也加速ARGs的削减。     

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。     

好氧堆肥技术研究

好氧堆肥是对农业废弃物资源化利用的一种有效方法,堆肥过程中产生的高温可以杀灭废弃物的致病菌,可使有机废弃物变得更加安全、稳定。本文首先简介了国内外堆肥产业的发展状况,然后对现有堆肥技术进行了综述,包括堆肥的特点、好氧堆肥原理、堆肥的影响因素、减少氮损失的措施、堆肥原料和堆肥微生物等方面。     

自发热好氧堆肥养分变化特征研究

[目的]研究羊粪自发热好氧堆肥中不同腐熟阶段的养分变化特征。[方法]通过堆肥的升温期(初始羊粪)、高温期、降温期和腐熟期为研究对象,探讨羊粪自发热好养堆肥4个不同腐熟阶段的温度、含水率、碳氮比(C/N)、有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、pH、电导率的变化特征。[结果]羊粪自发热好氧堆肥时长43 d,升温期6 d, 55℃以上高温期18 d,降温期13 d,腐熟期6 d。随着堆肥的进程有机质分解,堆体的碳氮比(C/N)逐渐减少;碳氮比总降幅40.69%,升温期和降温期占比70.15%,腐熟期碳氮比19.49可以认为基本腐熟;有机质含量从80.45%减少到60.14%,降温时有机质含量下降速率最快为18.57%,腐熟期最慢为3.76%。全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、pH随着堆肥的进程呈显著递增,其中降温期速效养分占全磷、全钾百分比最高。电导率随着堆肥的进程先降低后升高,电导率从大到小为腐熟期有机肥>降温期有机肥>未腐熟羊粪>高温期有机肥。[结论]自发热好氧堆肥能够使有机物进行生物降解和生物合成,趋于稳定;通过自发热好氧堆肥了解不同腐熟阶段的有机肥养分特征,旨...     

畜禽粪便好氧发酵优势菌群的分离及微生物菌群变化研究

利用新鲜畜禽粪便,模拟好氧发酵过程,通过多次富集培养和驯化,获得了含有除臭和有机物快速降解的优势菌群,同时对发酵过程中微生物菌群的变化情况进行了分析。结果显示,利用驯化后的优势菌群对畜禽粪便进行好氧发酵,4天后可达到除臭效果,6天后驯化样重量减少13.16%。通过对微生物菌群变化情况研究,发现细菌是整个发酵过程的优势菌群,是中温阶段的主要作用菌群,对发酵升温起主要作用,放线菌是高温阶段的主要作用菌群。     

牛粪高温堆制过程中细菌和真菌多样性变化分析

高温堆肥是规模化养殖条件下畜禽粪便无害化转化的重要途径,但堆制过程中微生物驱动机制并不清晰.本研究基于Illumina平台高通量测序技术,分析了牛粪发酵升温期(IM)、高温期(TH)、降温期(CO)和熟化期(MA)细菌和真菌种群的多样性变化.4个时期样本共得到965个细菌OTU和164个真菌OTU.细菌CO期和MA期的...     

板栗废弃物与牛粪混合堆肥发酵适宜配比研究

[目的]探讨板栗废弃物制备有机肥技术的可行性。[方法]以板栗废弃物(玉米秸秆为对照)和牛粪为主要高温好氧堆肥原料,尿素和微生物菌剂为辅料,以pH、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、铵态氮、腐殖酸、重金属、微生物、蛔虫卵等为指标,研究板栗废弃物和牛粪好氧堆肥的最佳配比。[结果]板栗废弃物与牛粪的干重比为5∶5的配方处理,总养分含量、铵态氮占速效氮比例及水溶性腐殖酸占总腐殖酸比例分别达6.98%、96.9%和14.6%,重金属、微生物及蛔虫卵均达到国家相关标准的要求。[结论]板栗废弃物与牛粪干重比以5∶5较适宜。     

寒区菌糠堆肥过程中微生物多样性与演替规律

菌糠与其他农业废弃物理化性质和含有的微生物类型有较大的差异,菌糠堆肥过程中微生物多样性及演替规律也应具有独特的规律。研究采用16S r RNA基因扩增子高通量测序技术对菌糠堆肥的微生物多样性进行分析,同时检测堆肥样品的pH、有机质、全氮、全磷、全钾和种子发芽指数。结果表明,在环境温度-1.7～22.5℃下,在堆肥第2 d进入高温期并持续27 d。经过49 d的好氧堆肥处理后,菌糠腐熟物的p H为8.5;有机质含量为65.3%;种子发芽指数在堆肥结束时达到85.5%,物料完全腐熟;全磷、全钾和全氮的相对含量分别为0.65%、0.34%和1.37%。鞘脂杆菌属、黄杆菌属和德沃斯氏菌属为菌糠堆肥过程中的优势细菌属;真菌类群中,原料中的木耳属（25.39%）、木霉属（30.04%）、粘束孢属（14.29%）和Coniochaeta(16.52%)相对丰度较高,在高温期木耳属（13.96%）和Mycothermus(8.71%)为优势真菌属,鬼伞属和Mycothermus在堆肥中后期占据优势。古菌类群中,检测到甲烷丝菌属,其相对丰度仅为0.01%。在低温环境下,菌糠堆肥物料完全腐熟,各时期细菌多...     

微生物菌剂对鸡粪堆肥过程中氨气排放和微生物群落的影响

进行鸡粪和秸秆好氧堆肥,设置不接种菌剂CK、接种Tx菌剂和Tc菌剂共3个处理,研究鸡粪堆肥过程中理化参数、NH_3排放量和微生物群落的变化。结果表明,Tx和Tc处理加速了堆体升温且延长了高温期。与CK相比,Tx和Tc处理NH_3累积排放量分别降低28.9%和34.1%,全氮质量分数分别增加24.9%和23.7%。Tc菌剂对促进堆肥腐熟,除臭保氮有良好效果。高通量测序结果表明,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)是堆肥过程中主要的门类水平类群,接种微生物菌剂改变了微生物群落结构。RDA结果表明,温度和pH是造成鸡粪堆肥过程中微生物群落结构差异的主要原因。     

不同微生物菌剂对鸡粪好氧堆肥的影响

以鸡粪和蘑菇渣为原料,用堆肥反应器进行高温好氧堆肥,在堆肥中分别添加北方和南方两种微生物菌剂,研究其对堆肥效果的影响。结果表明:添加两种不同微生物菌剂均可延长堆肥高温期,高温期(≥50℃)比对照(CK)处理延长2~3d,尤其是添加南方菌剂使高温期持续时间最长。添加微生物菌剂可加速有机质的利用。在整个堆肥过程,添加菌剂的两处理pH均低于CK处理,在一定程度上控制了高温阶段pH的升高。添加不同微生物菌剂对堆肥成品的全氮、全磷、全钾、有机质和C/N均无显著影响,但可增加堆肥成品铵态氮和硝态氮含量。总体上,添加南方菌剂的效果好于北方菌剂。     

不同微生物菌剂对中药渣堆肥过程及理化性质的影响

【目的】中药渣富含纤维素、作物生长所需的营养元素等,是制作有机肥料的重要来源之一,研究不同微生物菌剂对中药渣堆肥效果的影响,对合理地科学地利用中药渣有机肥的效果有重要意义。【方法】本文以藿香正气液、通天口服混合药液渣为研究对象,分别添加3种高纤维素腐熟速率的复合微生物菌剂(TSM、TEM、TSEM),采用条垛式堆肥系统进行堆肥试验,对比分析了不同微生物菌剂对中药渣堆肥效果,并进一步分析了堆肥过程中温室气体CO2和CH4的排放情况,为中药渣合理地利用提供科学依据。【结果】3种微生物菌剂处理的堆肥过程中温度经历升温期、高温期和降温期,其中TSM处理的高温期持续时间最长,达到了21 d。在整个堆肥周期内,中药渣堆肥的有机质含量表现为TSMTEMTSEM,至堆肥结束时,TSM、TEM、TSEM处理的中药渣堆肥的有机质为78.3%、76.9%和73.1%;仅TEM(T=(终点C/N比)/(初始C/N比)=0.520.6)和TSEM(T=0.480.6)处理的堆肥达到腐熟标准,但是仅TSEM处理的堆肥总养分含量(5.03%)和总金属含量达到中华人民共和国农业行业标准——有机肥料,且无毒性(GI=54%);同时在堆肥过程中,TSEM处理的CO2排放浓度最低(2.13×105~2.73×105mg·m-3),但是CH4排放量较高。【结论】在藿香正气液、通天口服液混合渣中接种TSEM微生物菌剂进行堆肥反应,实现了堆肥物料的资源化、减量化和无害化,但在实际生产过程中要注重温室气体CH4处理。     

利用PCR-DGGE技术对自然堆肥微生物群落多样性的分析

以牛粪和稻草为堆肥原料,对自然堆肥过程进行传统培养法和PCR-DGGE技术的分析,研究了自然堆肥微生物菌群在堆肥不同时期的多态性变化。结果表明,自然堆肥微生物数量呈升高-降低-升高-降低的趋势变化,在堆肥的升温期微生物数量明显增多、高温期有所下降、降温期再次增加。通过DGGE分子生态学手段研究表明,在堆肥的升温期种群的多样性指数也大大的增加、高温期减少、降温期再次增加,与传统培养法成相似的变化规律。     

油菜秸秆和鸡粪高温堆肥中微生物数量变化研究

为了探明在引入外源微生物的油菜秸秆和鸡粪好氧堆肥过程中微生物数量的变化规律,采用平板计数法定量研究了油菜秸秆和鸡粪好氧堆肥过程中不同部位细菌总数、放线菌、霉菌、酵母菌、纤维素分解细菌和固氮菌数量的变化规律。结果表明,堆肥的上层和中层中,细菌总数、酵母菌和纤维素分解细菌呈现增加—降低—增加的变化趋势,至发酵第40天,细菌总数、酵母菌和纤维素分解细菌分别为4.1×109和2.1×109、9.1×107和6.8×107、7.4×107和4.6×107CFU/g干堆肥;放线菌、霉菌和固氮菌的数量在升温期和高温期下降较快,降温期增加,但分别较发酵前降低了36.4%和39.34%、48.1%和49.41%、13.75%和35.46%;堆肥底层中各种微生物在数量上基本呈降低—增加的变化趋势。     

微生物菌剂对稻秆－猪粪－蘑菇渣堆肥腐熟进程及品质的影响

[目的]研究微生物菌剂对农业废弃物堆肥品质的影响。[方法]以稻秆、猪粪和蘑菇渣为主要原料进行好氧高温堆肥,通过测定堆肥过程中温度、pH、有机质、纤维素、木质素、种子发芽指数(GI)、微生物数量以及养分含量相关指标,研究了接种绿色木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌(TAB处理)和拟茎点霉B3、绿色木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌(PTAB处理)对稻秆-猪粪-蘑菇渣堆肥腐熟进程及产品品质的影响。[结果]自然堆肥过程中堆体最高温度为53℃,高温分解时间仅4 d,GI最高为93.00%,有机质最高降低了32.85%。TAB和PTAB处理在第2天后进入高温分解期,持续时间分别为5和7 d,最高温度分别达到59、65℃。堆肥结束时,TAB和PTAB处理的GI分别比对照处理增加了3和13个百分点,有机质含量分别降低了8.73%和23.58%。TAB和PTAB处理能显著提高堆肥产品中速效氮、速效磷、速效钾含量,提升堆肥产品品质。[结论]综合比较堆肥腐熟效果和产品品质,PTAB处理对稻秆猪粪的腐熟效果好于TAB处理。     

畜禽废弃物堆肥氨气与温室气体协同减排研究

畜禽废弃物堆肥过程氨气与温室气体排放机理及减排技术是国内外学者的研究热点。堆肥过程中碳氮转化与氨气和温室气体的排放是相互关联的,而目前的研究主要关注氨气减排,尚缺乏对氨气与温室气体协同减排的系统性研究。因此,本研究通过系统梳理已发表的文献,分析了畜禽废弃物堆肥过程中氨气和温室气体的产排机制和协同关系,阐述了影响因素、调控策略和减排潜力,探讨了氨气和温室气体协同减排的技术途径,展望了氨气和温室气体协同减排机理与策略研究的重点和方向,旨在为畜禽废弃物堆肥过程中氨气和温室气体的协同减排提供理论依据和技术途径。研究表明,畜禽废弃物堆肥过程中氨气和温室气体的协同减排机理和调控途径尚不清楚,应加强在调节物料性质和优化供气策略的基础上,通过使用物理、化学和生物添加剂以实现堆肥过程氨气和温室气体的协同减排机理和技术研究。     

不同畜禽粪便堆肥的微生物数量和养分含量的变化

【目的】比较以羊粪、牛粪、猪粪和鸡粪为主料,玉米秸秆为辅料,在堆肥过程中微生物区系和养分含量的变化.【方法】用平板培养计数法和国家有机肥行业标准规定的方法测定春季堆肥中可培养微生物数量和养分含量的变化,并比较冬季和春季不同季节堆肥过程的温度变化.【结果】春季堆肥较冬季堆肥升温速度快,高温(60~65℃)期持续时间长(9~12d),堆肥周期短,有利于提高生产效率;堆肥至第30天时,即可达到腐熟标准,冬季堆肥需要40d方可达到腐熟标准;不同畜禽粪便堆肥过程中以鸡粪为原料的堆肥中可培养微生物数量最多,在高温阶段下降的幅度最小,为91.1%;鸡粪堆肥的有机质含量亦最高,为48.6%;总养分(N+P_2O_5+K_2O)含量升高的幅度最大;达到42.4%;羊粪堆肥的放线菌数量在堆肥过程中的增加幅度最大,为74.8%,有利于堆肥后期木质素的分解.【结论】因此,当地企业在以牛粪和玉米秸秆为主要原料进行堆肥时,可加入适量鸡粪和羊粪,以提高堆肥的生产效率和产品品质.     

不同微生物菌剂对农业废弃物堆肥发酵效果的影响

3种微生物菌剂对农业废弃物双孢蘑菇土堆肥发酵效果研究表明,与不添加微生物菌剂相比,添加微生物菌剂发酵效果较好;不同微生物菌剂的比较,菌剂2（有机物料腐熟剂）堆肥效果最好,可加快堆肥的升温速度,延长高温期,同时提高堆体的pH值和水溶性铵态氮含量,增加有机肥的氮磷钾含量,提高堆肥腐熟度指标。