新型太阳能堆肥反应装置设计

结合新疆丰富的太阳能资源,设计一种新型、高效、节能的堆肥反应器,主要内容包括以太阳能电池板作为原动力来源、设计消除冬季气温影响的辐射热源集热器,设计推动物料的对旋搅拌结构,装有无线温度传感调控单元。以牛粪为堆肥原料,试验研究在该装置内对牛粪堆肥过程性能的影响,并与普通堆肥进行对比。结果表明:堆肥处理初始升温速率较快,在升温和高温阶段翻堆后,再次升温趋势明显大于普通堆肥且堆肥过程堆体空间各层温差总体小于普通堆肥。     

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。     

木醋液对牛粪好氧堆肥理化特性与育苗效果的影响

传统的牛粪好氧堆肥作为育苗基质利用,其育苗效果差,加入调理剂是改善育苗效果的重要手段。为研究木醋液对牛粪好氧堆肥物料理化特性及育苗效果的影响,以牛粪、小麦秸秆为原料,木醋液添加量为0、1%、3%、5%,在自主设计的小试堆肥反应器中进行好氧堆肥试验。选取黄瓜为指示植物,使用堆肥腐熟料进行育苗试验。结果表明：随着木醋液添加量的升高,堆肥物料的含水率、总氮含量、总磷含量、K+含量及有机质降解率呈现上升趋势,pH值、电导率呈现下降趋势;低浓度（添加量1%）木醋液可促进纤维素、半纤维素的降解,发芽指数最高,为79.17%,且1%木醋液处理组的壮苗指数最高,为0.0449g,显著高于其他3组（P＜0.05）。     

飞灰添加量对沼渣、牛粪共堆肥的影响

为改善沼渣、牛粪共堆肥低磷和低钾等问题,向共堆肥肥堆中添加生物质飞灰,对堆肥过程中堆体理化特性进行分析。选取飞灰添加量为8%、12%、20%和25%,按四分法每10天取样记录含水率、电导率、总碳、总氮、总磷和总钾等变化,分析研究飞灰添加量对沼渣、牛粪共堆肥的影响。结果表明：当飞灰的添加量由8%增加到25%,堆体的含水率增加,但是当添加量超过12%时,对含水率影响不大,最终维持在58%左右;飞灰中的碱金属等物质的存在,中和好氧发酵过程产生的酸,提高堆体的pH值,同时还提高堆体的电导率,改善堆体的发酵环境;飞灰中的生物炭和钾等成分提高堆体的总碳和总钾含量,60天腐熟后,堆体的总碳含量由37.37%增加到47.81%,总钾含量最大值为35.74 g/kg,但是对总氮和总磷含量的影响不明显。然而过高的飞灰添加量会抑制微生物的生长,从而降低发酵速率和产品质量。     

生物炭对鸡粪好氧堆肥过程的影响

生物炭作为堆肥调理剂对于加快畜禽粪污好氧堆肥进程、增强堆肥品质和改良堆肥工艺具有重要意义。分别选用玉米秸秆和树叶与鸡粪混合进行堆肥试验。通过研究堆体温度变化、含水率、pH值、电导率,以及氮、磷、钾营养成分含量的变化,分析生物炭对堆肥过程的影响。结果表明,添加生物炭可有效缩短堆肥周期2~3 d。添加生物炭前期会使堆体pH值升高但对于最终堆肥产品并无太大影响。添加生物炭较未添加堆体的EC值降低,表明生物炭对于游离盐离子具有很好的固定作用。通过对堆体物料各阶段主要养分进行检测,添加生物炭堆肥中全氮、全磷和全钾含量均高于未添加组。其中MSA与LA总氮含量较MS与L分别增加0.35%和0.53%,表明生物炭具有较好的固氮效果。综合pH值、电导率、含水率等指标来看,生物炭作为调理剂促进了好氧发酵过程的进行,有利于提高堆肥品质。      

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。     

玉米秸秆添加对果蔬废弃物沼渣堆肥效果的影响

为实现果蔬废弃物沼渣的无害化处理和资源化利用,文章以果蔬废弃物沼渣为原料,添加不同比例的玉米秸秆进行堆肥试验,对物料堆肥过程的温度、含水率、有机质等指标进行测定和分析,探讨不同配比条件下堆肥的腐熟速度及预期肥效。结果表明,添加玉米秸秆的果蔬废弃物沼渣均能顺利进行好氧堆肥,能够满足无害化卫生要求,30 d堆肥结束后的堆体含水率低于40%,有机质损失率最高为23. 17%,均达到腐熟或充分腐熟程度,养分,pH值,重金属等产品质量指标均能满足有机肥料标准的要求,其中沼渣与秸秆的最佳混配比为2∶1。整体来说,添加玉米秸秆有利于加快果蔬废弃物沼渣堆肥进入高温发酵期的速度,加快堆肥的腐熟,提高沼渣堆肥产品质量。     

好氧堆肥对猪骨中磷元素赋存形式的影响

作为生猪养殖大国和猪肉消费大国,我国每年产生的猪粪量和猪骨量达25亿吨,如何稳定化处理如此大宗的有机固体废弃物已成为新时期践行"绿水青山就是金山银山"生态理念的关键。该研究以养殖场猪粪、稻草秸秆和猪蹄骨为原料进行槽式好氧堆肥。结果表明:添加猪骨与否对堆体温度、有机酸和pH值没有显著影响,堆体温度在第10天左右达到峰值(55℃～58℃)、堆体有机酸含量从初始的280 mg·kg^-1逐渐降低至60天后的50 mg·kg^-1。作为有机肥重要指标的氮、磷、钾浓度在是否添加猪骨堆体中表现出显著差异性。未添加猪骨堆体中,总氮、总磷、总钾浓度分别由最初的15.07,9.07和14.94 g·kg^-1增加到堆肥末期(60天)的16.63,9.50和15.52 g·kg^-1,而添加猪骨堆肥末期(60天)的总氮、总磷、总钾浓度分别为16.69,12.50和15.54 g·kg^-1,总磷浓度大幅上升,速效氮、磷、钾变化趋势与总氮、总磷、总钾变化趋势一致。添加猪骨堆肥产物中总磷、速效磷浓度的显著增加,...     

低温下菌剂对堆肥温度与微生物的影响

针对北方寒区地理环境条件,采用牛粪好氧堆肥发酵,研究室外温度低于0℃时,接种菌剂对堆肥温度、微生物数量以及区系变化特征的影响。结果表明：牛粪接种菌剂24h和48h堆温分别升至40.1℃,55.6℃。高温期持续6天,发酵周期缩短至14天。细菌对堆肥升温起主要作用;细菌和放线菌是高温阶段主要作用菌群;腐熟阶段细菌、放线菌和真菌共同作用,且细菌作用强于放线菌和真菌。     

智能型规模化膜覆盖好氧堆肥系统设计与试验

设计了一种适用于规模化生产的节能环保智能型膜覆盖好氧堆肥系统,主要包括总控系统、风控系统、传感系统和覆膜系统。结合上述各系统的功能性需求,进行了系统整体性设计、功能模块独立设计选型,该系统可实现堆肥关键参数的高精度实时监测、通风供氧的灵活智能反馈控制、多设备无线通讯等功能。利用该系统进行规模化膜覆盖好氧堆肥性能试验,研究结果表明:整个堆肥过程高温时段满足粪便无害化处理需求,堆体氧浓度维持在适宜水平,覆膜工艺下可确保堆体发酵状况良好。从所监测的流量、频率、温度、压力、氧浓度等多元参数和总体性能来看,与传统技术模式相比,该系统智能化程度显著提升,生产能耗和气体产排显著降低。     

添加矿物质对猪粪好氧堆肥中有机物降解的影响

为了探讨添加矿物材料对猪粪堆肥过程中有机物动态变化的影响,通过好氧堆肥的方式向猪粪和玉米秸秆粉混合物料中添加干质量分数为2.5%的粉煤灰、膨润土和风化煤等矿物质,用化学分析和红外光谱技术相结合的方法,对90 d好氧高温堆肥过程中有机质的动态变化特征进行了研究。结果表明:添加粉煤灰、风化煤或膨润土对猪粪堆肥的堆体温度变化均无明显影响,堆体温度能迅速升至近70℃,并维持在55℃以上超过7 d,达到高温堆肥的温度要求;随着堆肥时间的延长,各处理中总有机碳(TOC)和水溶性有机碳(WSC)含量均呈现出逐渐降低最后趋于相对稳定的趋势,但添加粉煤灰、风化煤和膨润土处理,能促进有机质的降解,促进能力依次为粉煤灰、膨润土、风化煤;添加粉煤灰、风化煤和膨润土等矿物质有利于猪粪堆肥的腐殖化过程进行,堆肥过程的雪里蕻种子萌发指数(GI)与WSC显著负相关、GI与胡敏酸的百分比(PHA)和腐殖酸聚合度(DP)显著正相关;红外光谱数据显示,在好氧堆肥过程中,含有—OH、—CH3和—CH2基团的化合物相对减少,而含有—CO、C—O—C、—COO基团和含芳香环类物质的含量逐渐增加,堆肥有机质降解可持续至60 d以后;添加粉煤灰、风化煤和膨润土会影响堆肥初期GI增加,但经过90 d好氧堆肥后,雪里蕻种子的GI均能大于0.5,所有堆肥处理均基本达到腐熟水平。     

试验室好氧堆肥反应器系统性能试验

为探讨试验室自制强制通风好氧堆肥系统的保温性能和通风性能及其对好氧堆肥过程的作用效果,进行了不同初始质量和初始温度的热水保温试验,测定了系统保温性能参数以及不同流量下的通风性能,最后进行鲜猪粪麦秸混合好氧堆肥平行试验.结果显示:各反应器保温箱的保温性能没有显著性差异,保温性能参数UA值的标准差为0.02,最大相对标准偏差为4.93%;各反应器间通风系统性能差异不显著,当流量计设定流量分别为0.2、0.5、1.0、1.5和2.0 L/min时,各反应器通风管出口处的流速在同一设定流量下基本相等;好氧堆肥试验过程堆体温度经历了快速升温、保持一段时间的高温和温度缓慢下降3个阶段,各反应器堆体温度超过50℃的时间分别为5.3天、6.0天、5.1天和6.8天,符合国家标准;可挥发性固体降解率依次为18.1%、13.3%、15.8%和15.2%.     

不同配比玉米秸秆调理剂对沼渣堆肥性能的影响

为探索抗生素菌渣的无害化、资源化和高附加值处理途径，防止二次污染，以来源于青霉素菌渣的厌氧发酵沼渣为主要原料、玉米秸秆作为调理剂进行好氧堆肥研究，考察添加不同比例玉米秸秆对沼渣好氧堆肥温度、pH值、EC、氨氮、GI等腐熟效果的影响，对堆肥结束之后产品的酶活、营养成分等进行分析，并通过盆栽实验验证堆肥产品的应用效果。试验结果表明添加43%的玉米秸秆作为调理剂与沼渣进行混合堆肥，堆体升温迅速最高达61.25℃,高温期(≥55℃)持续5～6天，堆肥结束时GI值最高达到107.75%。以玉米秸秆作为调理剂时，还可调节堆肥体系的pH值，提高纤维素酶和蔗糖酶活性，促进腐殖质的形成，有效改善堆肥质量。应用效果表明该堆肥产品能够有效促进白三叶生长，株高和根长分别显著提高了26.32%、39.64%,同时显著增加植株叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白含量，较不施肥增幅分别为12.67%、24.31%和10.50%,效果优于同施用量(10%)市售有机肥。试验结论表明添加适当比例的玉米秸秆作为调理剂可显著提高源于青霉素菌渣的沼渣堆肥腐熟效果，提高堆肥产品品质，明显促进植株生长。该结果可为源于青霉素菌渣的沼渣堆肥过...     

鸡粪沼渣联合好氧堆肥基质降解与气体排放研究

利用好氧堆肥反应器系统开展鸡粪沼渣联合好氧堆肥试验,进行物理、化学、生物学指标和甲烷(CH_4)、氨气(NH_3)及氧化亚氮(N_2O)等排放气体的多元动态表征,并开展主要排放气体与堆体氧浓度和温度相关性分析。研究结果表明,通过合理物料配比、适度供氧的联合好氧堆肥可更有效地实现鸡粪沼渣安全、优质资源化利用。鸡粪沼渣联合好氧堆肥过程中,物理、化学、生物学指标动态变化具有良好的动态对应关系,纤维素类物质的降解主要集中在反应中后期。堆肥过程中CH_4与堆体氧浓度和温度均呈现良好的负相关关系,NH_3和N_2O与温度均呈正相关关系;可通过控制堆体氧浓度和温度调控气体排放。综上,基于多元参数表征、相关性分析可为鸡粪沼渣联合好氧堆肥工艺优化提供理论和方法学支撑。     

蚯蚓堆肥处理有机废弃物的研究——基于红薯秸秆、牛粪和污泥的混合物料

为了探明蚯蚓堆肥处理红薯秸秆、牛粪和污泥混合物料的最佳配比,在实验室条件下进行了模拟培养实验。实验共设不同配比混合物料5个处理,研究了处理前后物料的理化性质变化,从处理后物料速效养分的含量来确定蚯蚓处理混合物料的最佳配比。结果表明:经蚯蚓堆肥处理后,各种配比物料的pH值、有机质和全氮(处理1与处理2除外)含量均下降,EC值、速效氮、全磷、速效磷、全钾及速效钾含量均升高;总体上,10%红薯秸秆+60%牛粪+30%污泥的处理速效氮、速效磷和速效钾含量最高。因此,蚯蚓堆肥处理红薯秸秆、牛粪和污泥混合物的最佳配比是10%红薯秸秆+60%牛粪+30%污泥,此配比的混合物料经蚯蚓处理后可以得到高品质的有机肥。     

粉煤灰和猪粪好氧混合堆肥过程中养分转化研究

以猪粪为堆肥原材料,以玉米秸秆粉为调理剂,并添加干质量分数为0、2.5％、5.0％、7.5％和10％的粉煤灰进行90 d好氧堆肥,研究不同用量粉煤灰对猪粪堆肥过程中养分转化的影响。结果表明：添加粉煤灰能提高堆体的pH值,但在后期对电导率（EC）的增加有一定的抑制;碳氮比随着堆肥时间的延长而降低,而总氮（TN）则相反;当粉煤灰质量分数达10%时,在60d后堆体TN明显降低;添加粉煤灰对NH+4-N无明显影响,而所有添加粉煤灰均会抑制堆肥中NO3-N 的生成,且与粉煤灰用量呈正相关;添加粉煤灰对总磷（TP）和总钾（TK）的影响不大,但会抑制雪里蕻根部的生长。结合发芽率试验结果可以认为,90 d的试验中所添加的粉煤灰对猪粪堆肥的腐熟没有影响。     

添加木醋液和生物炭对堆肥重金属钝化的影响

腐殖质(HS)是有机肥养分质量的重要指标。在堆肥过程中,生物炭和棉秆木醋液的添加会导致堆体内部环境发生变化,但HS的化学性质变化尚不明确。本研究利用火焰原子吸收仪检测了重金属(HMs)(例如Pb、Cr、Cd、Ni)的形态,运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)方法和三维激发发射矩阵荧光光谱(3D-EEM)方法以多个角度表征HS与HMs的络合物。同时,采用数理统计、相关性分析和冗余分析(Redundancy analyses, RDA)比较了试验组的腐熟指标(温度、pH值)、腐殖化能力(HS、富里酸(FA)、胡敏酸(HA)、胡敏酸与富里酸之比(H/F))、官能团等。研究结果显示,木醋液处理能使堆肥腐殖化程度相对较高,且位于波数876～835 cm^-1的峰值明显增强表明芳香结构在不断累积,H/F最终均达到2.3以上。T1处理组生物炭处理的HS含量位于T4和T3处理组之间,H/F最终达到3.67。T1处理组对Cr钝化过程,交换态最终钝化比例至2%。T4处理组在Pb钝化过程中,最终残渣态的比例高达68%。Cd受T4处理组影响较大,最终表现为氧化态分别向交换态、还原态、残渣态转...     

生物炭对鸡粪好氧堆肥主要氮素形态含量影响与保氮机制

生物炭对鸡粪好氧堆肥过程氮素形态含量影响及保氮机制的研究对有害气体减排、氮素减损控制以及好氧堆肥工艺的深度优化具有重要意义。以鸡粪和麦秸为主要原料,通过添加适量生物炭,利用实验室智能型好氧堆肥反应器系统进行了好氧堆肥试验。基于获取的主要理化、生物学指标以及氮素存在形态动态数据,结合扫描电镜和主要种类微生物数量动态变化分析,研究了好氧堆肥过程主要氮素形态含量变化并初步阐释了生物炭保氮机制。研究结果表明:添加生物炭有利于鸡粪好氧堆肥过程氨气减排和减少氮素损失;堆肥过程氨气排放量与铵态氮浓度和硝态氮浓度分别呈显著正相关关系(r=0.783,p=0.0370.05)和高度显著负相关关系(r=-0.941,p=0.0170.05)。生物炭多孔结构能有效吸附铵态氮和氨气等氮素物质,降低堆体铵态氮浓度,进而减少氨气挥发;生物炭能为硝化细菌等微生物群落提供适宜的环境,有利于促进硝化反应并抑制氨气挥发。     

污水处理厂污泥堆肥化处理研究

以深圳市滨河污水处理厂污泥为研究对象,采用干污泥和回流污泥为调理剂,以树叶粉和木屑调节碳氮比,用强制通风静态发酵装置对污泥进行堆肥化处理,探讨污泥堆肥的工艺条件.研究结果表明,采用湿污泥与干污泥或回流污泥体积比1:1混合可以满足污泥堆肥水分调节的目的,用树叶粉和木屑调节碳氮比有利于污泥堆肥的进行,但会增加污泥堆肥的成本.不同处理污泥堆肥堆体的温度在55℃以上维持时间都超过了12d,达到了污泥无害化与稳定化的标准.通过中试规模的装置对以干污泥或回流污泥作为调理剂的污泥堆肥研究表明,湿污泥与干污泥体积比1:1有利于污泥的无害化与稳定化.     

稻草、玉米芯调理牛粪堆肥成型育苗基质试验

以稻草和玉米芯为调理料,分别与主体原料牛粪按质量比1∶4混合堆沤腐熟后获得牛粪稻草基质和牛粪玉米芯基质,以这2种基质为原料进行压缩成型试验,探讨了土壤添加量、原料含水率、成型压力以及成型温度等操作因素对基质块成型品质的影响及作用规律。结果表明:牛粪稻草和牛粪玉米芯2种基质块的抗跌碎能力基本持平,其中牛粪稻草基质块的容重较大,吸水性和保水能力更强;添加土壤对2种基质块的抗破碎能力均有一定的提高,但不添加土壤2基质块也具有良好的抗破碎能力,能满足育苗过程对其机械强度的要求;适宜的原料含水率、成型压力和成型温度范围为10%~15%、10~15 k N和80~120℃。