包菜废弃物好氧堆肥初始条件研究

为建立适宜叶类蔬菜废弃物的快速好氧堆肥工艺,以包菜废弃物为主要堆肥原料,探索包菜废弃物直接堆肥或添加少量辅料情况下堆肥的可能性,以及叶菜废弃物细碎程度对堆肥效果的影响,共设置两个试验。试验一,调节包菜废弃物和秸秆粉混合物料初始含水量分别至70%、65%、60%、55%、50%,结果表明,当含水量低于70%时,混合物料外观以秸秆粉的黄褐色为主,且含水量在最优状态时（50%～60%）,碳氮比难以在理想状态（20～40）。试验二,以不粉碎、不添加秸秆的包菜废弃物堆肥为对照,设置不粉碎、粗粉碎、细粉碎3个处理（均添加5%秸秆）,测定堆肥温度、pH、有机质、养分、种子发芽指数和电导率。结果表明,包菜废弃物直接堆肥能完成整个堆肥过程;相较于对照,添加秸秆粉显著提升了堆肥温度、pH、有机质及种子发芽指数,降低了养分含量和电导率;粉碎程度对有机质、养分、种子发芽指数、电导率没有显著影响。因此,高含水量的包菜废弃物在不脱水、不粉碎的情况下,添加少量秸秆即可取得较好的堆肥效果。     

添加酸解氨基酸对植物源废弃物好氧堆肥品质及其应用效果的影响

[目的]探究添加酸解氨基酸 (AA) 对不同植物源废弃物堆肥进程、氮素损失阻控、堆肥品质和产品效果的影响.[方法]分别向3种含碳量不同的植物源废弃物 (中药渣、木薯渣和蘑菇渣) 中添加5％、10％和15％(体积质量比) 的酸解氨基酸,以不添加酸解氨基酸处理作为对照,监测堆肥过程中的温度和理化指标.堆肥结束后,以辣椒和茄...     

不同碳氮比下牛粪高温堆肥腐熟进程研究

为有效处理奶牛场养殖粪污,建立以之为原料的牛粪有机肥高效堆肥工艺,本文通过工厂堆肥试验,以牛粪为主料,以蘑菇渣、稻壳为辅料,设置C/N=15、C/N=25、C/N=35三个处理,研究不同碳氮比原料高温堆肥过程中堆体温度、pH值、EC、C/N和养分等理化指标的变化。结果表明,C/N=25堆体达到的温度最高,达到最高温度所需时间最短且保持65℃以上时间最长。堆肥过程中各处理pH值变化基本一致,均是先升高后降低再升高最后趋于稳定,各处理EC都是先波动上升后在波动中逐渐下降并趋于稳定。各处理堆体在堆肥过程中,C/N也都呈现逐步减小的趋势,并最终保持稳定。至堆肥结束时,各处理C/N分别11.7、15.0和21.3。各处理铵态氮含量逐渐下降,硝态氮含量逐渐增加,至堆肥结束时,铵态氮的损失量分别为80.7%、36.6%和46.7%,硝态氮含量分别增加到0.61 g kg~(-1)、0.50 g kg~(-1)、0.41 g kg~(-1)。堆肥结束时,各处理胡敏酸类、富里酸类等物质成为DOM的主体部分,N1、N3处理发芽指数大于50%但小于85%,N2处理发芽指数大于85%。各处理堆肥全磷、全钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加。因此,牛粪高温堆肥能有效处理奶牛场养殖废弃物,且C/N=25时堆肥效果最佳。     

牛粪和秸秆好氧发酵堆肥的初始条件研究

为了研究堆肥混合物料不同初始含水率、C/N值和秸秆粉碎尺寸等因素对牛粪好氧堆肥的影响,找出各因素的最佳配比参数,以期能够科学有效地指导畜禽养殖场或有机肥生产厂家开展牛粪、秸秆的资源化再利用。提出了以新鲜牛粪和小麦秸秆为堆肥原料和辅料,在添加微生物发酵菌剂的基础上,对上述3因素进行人工调控,并设计分组对比试验,依据相关标准从堆体温度、全养分(N、P_2O_5、K_2O)等指标进行验证。结果表明:试验过程中,各组发酵温度≥45℃以上的时间均大于14 d,满足NY/T 1168—2006 《畜禽粪便无害化处理技术规范》的安全卫生要求;在牛粪好氧发酵堆肥时,添加粉碎后的小麦秸秆不仅能够良好的调节水分、C/N,还能作为结构调理剂,增加混合堆体的粒度和孔隙率。试验结果表明,堆体初始含水率在60%左右,C/N在30∶1左右,小麦秸秆粉碎尺寸≤1 cm的条件下堆肥效果最佳。     

牛粪和玉米秸秆混合堆肥好氧发酵菌剂筛选

为筛选出适合牛粪和秸秆混合物料快速发酵的微生物菌剂,采用槽式堆肥方法,通过设置不接菌种、接种菌剂M1、M2、M3共4个处理,以发酵温度、pH值、发芽指数、有机质、氮、磷、钾等为评价指标,研究菌剂M1、M2、M3对堆肥发酵过程的影响。结果表明:接种菌剂处理达到50℃时间比不接种处理提前4 d,高温维持时间延长10～12 d,接种菌剂处理堆温在50℃以上时间持续了24 d,达到了GB/T 7959-2012标准;发酵过程中接种处理的p H值低于对照,pH值呈现下降、上升、下降、平稳的趋势;接种M1、M2处理的油菜发芽指数达到100%;C/N逐渐下降,30 d时接种处理由最初的27.75∶1下降到14.47∶1～17.27∶1,而对照仅下降到20.55∶1;堆肥结束时,菌剂处理的有机质、N+P_2O_5+K_2O含量与NY525-2012标准接近,发酵产物适合做生产商品有机肥的原料。综合各项指标,菌剂1和菌剂2的发酵效果优于菌剂3,菌剂1和菌剂2更适合牛粪和秸秆混合物料发酵。     

蔬菜废弃物与畜禽粪便联合好氧发酵挥发性有机物排放特征

为研究蔬菜废弃物与畜禽粪便联合好氧发酵过程产生的挥发性有机物(volatile organic compound,VOCs)及主要致臭物质,开展了蔬菜废弃物与畜禽粪便联合好氧发酵试验,采用气相色谱-质谱法和三点比较式臭袋法分析了好氧发酵升温、高温和降温阶段产生的VOCs种类和浓度及臭气浓度。结果表明,蔬菜废弃物与畜禽粪便联合好氧发酵过程共检出34种VOCs,其中芳香烃类化合物11种、烷烃7种、含硫化合物4种、酮类4种、卤烃类化合物3种、醇类2种、酯类2种、醛类1种;发酵升温期臭气浓度最大,达72 443,而在降温期产生的VOCs种类最多为29;在联合好氧发酵过程中主要致臭物质为甲硫醚、二甲二硫醚、二硫化碳、NH3和H2S,羰基硫、乙醛和苯乙烯仅在高温期产生且浓度较高;根据嗅阈值比值大小与最大浓度,需重点监测和控制恶臭物质的顺序是二甲二硫醚H2SNH3甲硫醚。该研究结果为蔬菜废弃物与畜禽粪便联合好氧发酵过程中恶臭物质的监测和控制策略研究提供理论依据。     

基于微好氧同步预升温的序批式厌氧干发酵特性

序批式厌氧干发酵是规模化处理农业农村废弃物生产清洁能源的重要技术,存在物料分解速率低、运行能耗高、传质传热不均匀等突出问题,制约甲烷产率的提高。该研究通过调节发酵初期反应器溶氧浓度,建立微好氧同步预升温高效序批式厌氧干发酵体系,进一步研究微好氧状态下物料自升温、分解、中间产物性质,以及关键微生物群落对促进物料升温及甲烷生产的作用机制。结果表明：微好氧环境使物料升温速率提高27.12%,产甲烷过程不依靠外源加热温度仍可保持在42.48 ℃以上。发酵初始阶段的少量曝气使厌氧发酵过程中间产物转化效率显著提升（P<0.05）,特别是丙酸积累含量下降了82.63%,累积沼气和甲烷产量分别提高了56.76%和41.79%。细菌Bacteroidales、Clostridiales和古菌Methanosarcina、Methanobacterium有利于促进微好氧同步预升温和甲烷生产效率提升,并与降解率和有机酸浓度具有显著的相关性。该研究可为探索序批式厌氧干发酵实际工程高效调控工艺提供理论基础。     

堆肥反应器中硫磺对牛粪好氧堆肥的保氮效果研究

利用堆肥反应器严格控制堆肥条件,以牛粪和蘑菇渣为原料进行好氧堆肥,在堆肥过程中添加硫磺粉,研究硫磺对堆肥温度、pH、氮素转化、硫素转化和保氮效果的影响。结果表明,堆肥中添加0.5%硫磺粉（T1）对堆肥温度没有显著影响,高温期（≥50℃）维持5.5 d; 而添加1.0%硫磺粉(T2)能快速升温,但堆肥高温期维持时间4.6 d。添加不同量的硫磺粉均能显著降低堆肥pH,与CK比较差异显著。添加硫磺粉能大幅度增加铵态氮含量,至堆肥结束时,T1和T2处理铵态氮含量分别是CK处理的15倍和24倍,差异极显著; 还增加了堆肥有效硫含量,至堆肥结束T1和T2有效硫含量分别较堆肥初始增加35.7%和77.1%。整个堆肥过程总氮（TN）含量呈增加的趋势,堆肥结束时CK、T1和T2处理的TN含量分别达15.8、16.5和16.9 g/kg,T1和T2分别比CK处理增加4.4%和7.0%。说明在牛粪好氧堆肥中添加0.5%或1.0%硫磺粉,均可起到一定的保氮作用,可大幅度提高堆肥铵态氮和有效硫的含量,改善了堆肥养分品质; 而且添加1.0%硫磺粉效果好于0.5%硫磺粉。但是添加1.0%硫磺粉缩短了堆肥高温期,降低了种子发芽指数,不利于堆肥的无害化进程。     

基于温度-时间的好氧堆肥通风控制系统的设计与运行效果

通风控制是强制通风静态好氧堆肥系统的技术关键。本研究开发了基于温度-时间的工业控制计算机好氧堆肥通风控制系统(TTime)，并实现了软硬件的配套。该文详细阐述了系统的设计思路、研究方法、功能和实现过程。运行试验表明，系统运行稳定、可靠，能保证堆肥过程的顺利进行，同时，加强了畜禽场废弃物堆肥过程的在线监控，降低了堆肥系统的运行费用，适合在大中型畜禽场推广应用。     

餐厨垃圾与菌糠混合好氧堆肥效果

分别使用玉米秸秆与菌糠作为餐厨垃圾的堆肥调理剂,进行堆肥1次发酵对比试验,旨在考察菌糠作为餐厨垃圾堆肥调理剂的可行性。通过对2种调理剂与餐厨垃圾堆肥过程中理化性质及腐熟度变化的分析,表明餐厨垃圾好氧堆肥时,菌糠是一种优于玉米秸秆的良好调理剂,餐厨垃圾与菌糠混合堆肥时升温速度快、高温期持续时间长,含水率与有机质分别下降19.6%和20.2%。同时,其混合堆料在堆肥过程中散发臭气较少,1次堆肥处理后发芽指数较高（55.6%）,基本实现腐熟。     

生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程氮素转化的影响

为了研究添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化处理过程中氮素转化特征的影响,分析堆肥过程中氮素的转化及损失规律,用西红柿茎蔓、玉米秸秆和猪粪按一定比例混合后添加不同比例的生物质炭,进行了为期30 d的堆肥发酵试验。结果表明,添加生物质炭能够提高堆体温度,使堆体快速进入高温期,延长高温持续时间,可降低挥发性氨的累积释放量,减少堆肥过程中的氮素损失,从而提高堆肥产品全氮的含量,并可促进堆肥后期NH+4-N向NO-3-N转化,提高非酸水解态氮的含量。添加生物质炭有利于堆肥的腐熟,在堆肥第18 d添加较高比例的生物质炭的处理其NH+4-N/NO-3-N≤0.5,堆肥产品达到腐熟。综合保氮和腐熟效果,蔬菜废弃物在堆肥化过程中以添加10%的生物质炭为最佳。     

碳源调理剂对黄瓜秧堆肥进程和碳氮养分损失的影响

由于中国蔬菜产地的黄瓜秧无害化处理与循环利用缺乏针对性的使用技术,这类废弃资源多成为当地的环境污染源。该文以黄瓜秧为原料(空白对照,CK)进行高温好氧堆肥,并在此基础上设置2组处理,即把玉米秸秆(CS)和木本泥炭(WP)作为辅助碳源调理剂,按照C/N比为25添加到物料中。通过对比分析不同处理的CO2和氨气的排放速率和累积量、物料损失率、有机质含量、p H值、电导率(EC)、发芽指数等指标,研究外加碳源对黄瓜秧堆肥过程和碳氮氧分损失的影响,以期实现对黄瓜秧堆肥化进程进行工艺优化,并降低碳氮元素以气态形式的损失,进而减少温室气体排放。结果表明:玉米秸秆和木本泥炭作为外加碳源调理剂,可以减少物料损失量,加速堆肥腐熟进程,其中尤以玉米秸秆效果更佳。但是,玉米秸秆的添加会增加整个堆肥过程中有机质的降解和CO2的排放强度,提高累积排放量(100g/kg),而木本泥炭会减少有机质的降解总量和CO2的累积排放量(77g/kg);玉米秸秆和木本泥炭都有利于控制堆肥过程中氨气的排放,且作用时间和机理不同。综合考虑堆肥进程和气体损失,木本泥炭作为碳源调理剂的改良效果更优于秸秆,应进一步研究两者联合使用的效果。     

我国城市厨余垃圾好氧堆肥研究综述

随着社会经济的发展,我国2000年之后逐渐开展城市厨余垃圾的好氧堆肥研究,且厨余垃圾好氧堆肥相关理论技术研究成果逐渐增多,源头处理、动态堆肥等新课题相继提出。本文介绍了好氧堆肥的一般机理,总结了厨余垃圾好氧堆肥预处理、微生物选择与接种、工艺条件控制、腐熟度判定、堆肥形式的研究成果。好氧堆肥处理厨余垃圾需要对原料进行一定的预处理,过程控制主要是通风量和搅拌,堆肥周期和对环境的影响因堆肥形式而异,堆垛式、槽式、容器式、蚯蚓和蝇类抗菌肽堆肥技术特点和优缺点有所不同,适用场所也不一,但都应达到相同的腐熟标准,已有实时、在线监测系统用于腐熟度测定。厨余垃圾堆肥的未来发展是基于源头容器式动态或静态堆肥,生产可就近使用的有机肥或能集中至堆肥厂再经规模化堆制加工为成品肥。     

蔬菜废弃物循环堆肥的性能及经济效益评价

蔬菜废弃物含水率高,在堆肥堆制中需要添加大量高碳低水辅料进行调节,生产成本高,资源化利用率低,为了研发适用于消纳高含水率蔬菜废弃物的好氧堆肥发酵工艺体系以促进废弃物高效资源化利用,通过设置传统好氧堆肥和循环堆肥两组试验,研究蔬菜废弃物循环堆肥的性能,评价其工艺的可行性和经济效益。结果表明:在第一、二次循环过程中,堆肥性能稳定,堆体升温迅速,高温期分别持续10、5d;在第三次循环中,系统稳定性开始波动,温度≥50℃保持5d,第四次循环堆肥系统恶化,堆体无法达到50℃,终止循环过程。循环堆肥物料最终pH值为6.72、电导率值为3.43mS·cm-1,种子发芽指数为72.0%,满足无害化标准要求,不会对植物产生毒害。循环堆肥能使蔬菜废弃物迅速脱水,并将堆体水分保持在50%～60%的最佳范围以利于有机物质的降解,4次循环蔬菜废弃物最高降解率分别为92.9%、88.6%、59.4%、21.7%。经济效益分析表明,与常规堆肥相比较,循环堆肥辅料用量及成本减少48.8%,同时,添加同量的辅料,循环堆肥能消纳更多的蔬菜废弃物,其利润是常规堆肥的7.15倍。综上所述,循环堆肥工艺可行、性能稳定,最大循环次数为3次,辅料应用量少,利润高,是处理高含水率蔬菜废弃物经济可行的技术。     

粪便好氧堆肥过程中温度对有机物的降解和氮的保持特性影响

研究堆肥过程温度对有机物的降解,尤其是氮的迁移转化的影响,对于提高堆肥效率和保持更多的氮在产物中具有重要意义。本研究采用密闭式好氧堆肥反应器,模拟高温(60℃)和中温(35℃)两种典型的堆肥温度,以新鲜锯末为空白载体,在含水率60%以及连续强制供气的条件下,进行了为期两周的试验,评估温度对于粪便中有机物的降解和氮的迁移转化的影响。结果表明,粪便中有机物(固体中的有机物,总有机碳、化学需氧量)高温去除率70%,比中温的63%高出11%;且堆肥腐熟期高温(6～8 d)比中温(10～11 d)缩短约4 d。总氮的损失高温(17%)比中温(31.4%)减少了约50%。高温下氮的损失发生在堆肥反应的第1 d,由无机氮的迅速减少造成,有机氮几乎未变。中温下氮的损失在堆肥反应的前4 d,由无机氮和有机氮共同参与。研究表明,温度对堆肥具有显著的影响,控制合适的堆肥温度不仅可以加快有机物的腐熟,提高效率,还可以减少氮的损失,提高产物的肥效。     

餐厨垃圾堆肥对城郊菜田产量及氮利用的影响

为探讨餐厨垃圾堆肥对南方城郊菜田土壤氮素供应水平、叶菜类蔬菜产量及土壤残留和氮肥利用率的影响。以不施氮肥为对照(CK),在等氮量条件下,设置了传统化肥(NPK)、传统化肥+鸡粪(NPK+M)、餐厨好氧堆肥+化肥(NPK+FWA)、餐厨厌氧沼渣+化肥(NPK+FWD)4个处理,测定叶菜类蔬菜整个生育周期的土壤无机氮动态、产量、收获后剖面土壤氮素残留及表观氮素损失的变化。多茬试验结果表明:底肥施用后一周左右,NPK处理整体土壤无机氮供应水平高于NPK+M、NPK+FWA和NPK+FWD处理;追施氮肥后NPK+FWA处理土壤无机氮供应水平处于NPK和NPK+M两个处理之间,而NPK+FWD处理土壤无机氮略低于NPK和NPK+M处理;从总产量来看,NPK、NPK+M、NPK+FWA和NPK+FWD处理间无显著差异;而随着试验进行,与NPK+FWA和NPK+FWD处理相比,NPK和NPK+M处理产量明显增产20.1%～36.7%和17.8%～26.4%。从剖面土壤无机氮含量来看,餐厨垃圾堆肥部分替代化肥处理相比传统单施化肥和化肥配施鸡粪处理能够明显降低收获后表层土壤无机氮残留;从前四茬蔬菜总表观氮素损失来看,较高的氮肥投入带来了895.8～1041.2 kg/hm²的表观氮素损失量,各处理间无显著性差异;较高的氮肥投入及表观氮素损失导致小白菜季和空心菜季各处理当季氮肥利用效率分别仅有9.9%～16.7%和27.6%～37.6%。综上分析,在等氮量条件下,相比传统单施化肥和传统化肥配施鸡粪,餐厨垃圾堆肥氮替代30%化肥氮具有更好地协调土壤氮素供应和蔬菜作物吸收的作用,随着试验进行,餐厨垃圾堆肥部分替代化肥处理表现出增产趋势。但南方多雨地区餐厨垃圾堆肥还田具有较大的氮素损失风险,当季氮肥利用率偏低,今后需加强餐厨垃圾堆肥还田对土壤氮素综合损失的影响机制研究,并探索针对性的减排措施,为餐厨垃圾堆肥安全高效利用提供科学指导。     

接种物与猪粪秸秆比对初次启动固体酸化过程的影响

为优化猪粪和秸秆混合物固体酸化的启动条件,该研究分别以碳氮比为11.9、16.0、17.8和22.2的猪粪、秸秆混合物为原料,消化污泥和活性污泥为接种菌,研究厌氧消化反应启动时污泥种类和碳氮比对固体酸化过程的影响,以探索适于初次启动的产酸相的接种菌和混合比例.结果表明:与消化污泥相比,活性污泥具有较高的降解性能和产酸能力;活性污泥接种条件下,在试验碳氮比范国内,以碳氮比为17.8混合物为原料时,有机酸质量浓度可达14g/L,乙酸、丙酸的质量分数分别在50％和20％左右,挥发性固体降解率达23％,表现出较佳的水解和酸化性能,可以满足初次启动的产酸相的要求.     

盐含量对餐厨垃圾好氧堆肥腐殖化过程及微生物演变的影响

含盐量过高会对堆肥有机质腐殖化过程产生抑制作用,但作用规律仍不清楚。该研究以餐厨垃圾为研究对象,以不添加盐分的处理为对照,设置添加食用盐的处理作为试验组（添加质量分数分别为0.5%、1%和1.5%）,进行好氧堆肥,研究不同盐分含量对基本腐熟度指标、有机质组成、腐殖质（Humus,HS）的影响,并结合微生物群落结构和相关性统计分析阐明其作用规律。结果表明,4个处理温度、碳氮比（C/N）、有机质组成等达到腐熟要求,但盐分添加提高了堆体电导率（Electrical Conductivity,EC）,添加比例达到1.5%时,高温期缩短至13 d,种子发芽指数（seed Germination Index,GI）降低至65.5%,总有机物降解率降低6.5%,有机质腐殖化过程受到限制。高通量测序和相关性分析的结果表明,添加1.5%盐分主要通过抑制高温双岐菌（Thermobifida）、糖单孢菌（Saccharomonospora）和曲霉（Aspergillus）、毛孢子菌（Trichosporon）的活性,降低总糖、木质纤维素等有机物质的降解和后续HS形成,从而限制餐厨垃圾堆肥过程中腐殖化效果的提升。该研究将为餐厨垃圾等农村有机废弃物处理技术应用提供理论指导。     

相同碳氮比有机物料对烤烟生长发育及碳氮代谢的影响

烤烟碳氮代谢是重要的代谢过程,有机物料是作物所需养分的重要来源,直接影响烤烟的碳氮循环.通过盆栽试验,将玉米秸秆、猪粪和生物炭调节碳氮比为25∶1,分析不同有机物料在相同碳氮比下,对烤烟和植烟土壤主要碳氮组分和酶活性的影响.结果表明:添加生物炭与猪粪,能够显著提高烤烟的农艺性状,添加玉米秸秆,则会降低烤烟的农艺性状.添加生物炭能够显著增强烟叶碳氮关键酶活性;其中,硝酸还原酶活性、淀粉酶活性和转化酶活性最大分别达到33.3μg/(g·h)、14.42 mg/(g·min)和5.08 mg/(g·h).与对照(不施有机物料)相比,添加有机物料能够显著增加烟叶氮、磷、钾质量分数.植烟土壤添加猪粪,可以提高土壤脲酶活性(最大值1.78 mg/kg),但土壤蔗糖酶活性却基本不受有机物料种类的影响;同时,有机物料能够显著增加土壤有机质质量分数,土壤氮质量分数显著提升.特别是猪粪处理中,土壤全氮和碱解氮质量分数显著高于其他处理.有机物料的施用,促进土壤硝化作用,提高硝态氮质量分数.因此,添加生物炭能够提高烤烟碳氮代谢,协调烟叶化学成分,提高烤烟品质;添加猪粪更有利于提高土壤活性营养元素质量分数.