餐厨垃圾与麦秸混合堆肥中碳素物质变化规律研究

餐厨垃圾堆肥是实现营养物质资源良性循环的重要途径,为了研究不同季节环境条件下餐厨垃圾与小麦秸秆混合高温好氧堆肥过程中碳素物质变化规律,试验设定了具有中原地区季节代表性的3种环境温度在15、25、35℃条件下分别进行了为期21d的堆肥。结果表明,餐厨垃圾和麦秸混合堆肥在25。C和35℃条件下,堆体温度能满足堆肥产品无害化要求,而15℃时不能满足;35℃条件下的pH值在前期下降幅度最多,15℃条件下pH值则始终保持在6．0以下;在25℃和35℃条件下,TOC含量明显比15℃条件下下降幅度大,堆肥物料中的糖类物质很容易被微生物分解,经过10d95％以上的糖类物质就被分解,粗纤维降解率均达到60％以上,而在15℃条件下到堆肥结束时,仍有30％多的糖类没有被分解,粗纤维也只分解了27．57％。     

C/N对蓝藻好氧堆肥腐熟及无害化进程的影响

为探索和优化脱水蓝藻藻泥好氧堆肥无害化处理工艺参数,利用堆肥反应器,研究了C/N分别为5（T1）、15（T2）和25（T3）的处理对蓝藻藻泥腐熟进程及微囊藻毒素（MC）降解速率的影响。结果表明,堆肥过程中各处理间的pH、总碳量及其形态、总氮量及其形态、总磷含量、总钾含量、种子发芽指数差异显著。与蓝藻自然堆置相比,添加辅料增加堆体C/N可提高蓝藻的腐熟速度。堆肥35d后,T2和T3处理的堆肥成品均已满足有机肥行业标准,种子发芽指数均高于80%;但MC-LR和MC-RR仍有较大的降解潜力,从无害化的角度考虑,蓝藻高温堆肥时间不应少于50d。C/N过高增加了氮素的损失,如何进一步降低氮素的损失,提高堆肥过程中MC的降解将是今后蓝藻堆肥研究的重点。     

秸秆过滤猪场废水及滤料与猪粪好氧堆肥研究

秸秆具有较大的比表面积,对猪场废水中悬浮固体及氮素等养分具有较好的截留及吸附特性,有助于猪场废水后续资源化利用,但过滤后秸秆滤料的高效再利用又成为新的研究热点。该研究利用玉米秸秆过滤猪场废水,研究过滤后的秸秆滤料与猪粪好氧堆肥效果,堆肥过程中碳、氮转化及有害气体的排放规律。结果表明：玉米秸秆过滤猪场废水最优工艺条件为：滤层容重为0.15 g/cm3,过滤管径为9 cm,装填高度为40 cm,此条件下猪场废水总氮（Total Nitrogen,TN）、总悬浮固体和化学需氧量的去除率分别为22.80%、51.60%和76.81%。在初始C/N、环境温度、含水率、通风速率分别为20～35、22.32～32.05 ℃、65%、0.2 m3/h条件下,初始C/N越高,堆肥效果越好,堆体总有机碳（Total Organic Carbon,TOC）损失越大,而TN损失越小,有害气体排放主要集中在堆肥前期;初始C/N为35时,最高堆体温度达65.96 ℃,高温期（>50 ℃）可维持21 d,其中60 ℃高温长达12 d,种子发芽指数和TOC、TN损失率分别为81.03%、57.73%和10.08%,虽然CH4、CO2排放有所增加,但NH3、N2O排放和氮素损失显著降低（P<0.05）,CH4、CO2、N2O 3种温室气体的温室效应影响潜值为137.53 kg/t（以CO2为当量）。研究为秸秆滤料和猪粪的资源化利用及其好氧堆肥过程有害气体的减排提供基础依据。     

C、N源及C/N比对微生物溶磷的影响

以不同的氮源 (NH4+、NO3- 、尿素 )、不同的碳源 (葡萄糖、蔗糖、糖蜜和淀粉 )及碳氮比 (34∶1、20∶1、5∶1)为培养基研究不同C、N源和C/N比对微生物溶磷的影响。结果发现 ,曲霉 2TCiF2和 4TCiF6在以NO3-为氮源的培养基中表现出强的解磷活力 ,而节杆菌 1TCRi7和 1TCRi14的溶磷活性则在NO3-存在时降低 ,青霉 1TCRiF5、2TCRiF4、肠杆菌 1TCRi15和欧文氏菌 4TCRi2 2则只有在供给NH4+时 ,才具有溶解磷矿粉的能力。加入少量可溶性磷对大多数微生物的溶磷能力没有显著的影响。曲霉 2TCiF2在蔗糖为碳源时溶磷活力最高 ,节杆菌 1TCRi7只有在葡萄糖为碳源时才具有溶磷能力。培养基的C/N比越高 ,曲霉和欧文氏杆菌的溶磷活力越高 ,而青霉和肠杆菌则在C/N比最低时 ,其溶磷活力最强。这些微生物之所以具有溶解磷矿粉的能力 ,主要是由于分泌有机酸 ,但非有机酸物质的络合和螯合作用 ,可能在肠杆菌和欧文氏菌溶磷中起重要作用。氮源、碳源和碳氮比极大地影响微生物的代谢 ,尤其对分泌有机酸等物质的种类可能产生很大的影响。     

不同施肥处理土壤及不同C/N比有机物料中有机N的矿化进程

采用室内恒温控湿好气培养试验研究长期不同施肥制度培育的土壤有机N库的供氮能力及不同C/N比有机物料掺混土壤后有机N的矿化特征与进程。结果表明:长期不同施肥制度培育的土壤有机N库的供氮能力各不相同,与不施肥处理相比,长期施用化肥或有机肥均能提高土壤的供氮能力,二者相结合可明显提高土壤供氮力;不同C/N比有机物料掺混土壤后有机N的矿化特征与物料的C/N比密切相关,有机N的矿化进程可区分为前期的快速分解和后期的缓慢分解。     

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。     

牛粪与秸秆协同好氧堆肥过程参数变化规律研究

利用玉米秸秆屑、稻草秸秆屑和牛粪为原料进行序批式好氧堆肥,对堆肥处理的过程参数的变化规律进行了研究。结果表明：2个处理的物料温度在50~54℃维持7 d以上,最终反应产物的无害化程度较高;最终剩余产物的氮、磷、钾相对含量都有所升高,达到了农用控制标准;处理过程中氮素均呈增加趋势;由于在好氧反应阶段存在不同程度的氮损失,因此在反应的后期阶段要注意采取保氮措施。     

碳氮比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放的影响

为确定鸡粪堆肥最优碳氮比（C/N比）,该研究以新鲜鸡粪为堆肥原料,添加玉米秸秆调节初始C/N比为14、18和22进行好氧堆肥,研究不同C/N比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放（NH3和H2S）的影响。结果表明：C/N比为14的处理堆肥产品未腐熟,C/N比为18和22的处理均达到腐熟。C/N比为18的处理NH3累积排放量和总氮（TN）损失率最高;C/N比为18～22时,C/N比越高,NH3累积排放量和TN损失率越低。C/N比为14的处理H2S累积排放量和总硫（TS）损失率最高;C/N比为18和22的2个处理,H2S累积排放量显著降低,且无显著差异。此外,C/N比为18处理的微生物群落多样性在整个堆肥过程中显著高于C/N比为14和22处理。堆肥的理化指标、臭气排放与微生物群落之间的相关性分析表明,高温、高pH值和缺氧环境会增加Firmicutes丰度,进而促进NH3和H2S的排放,相反地,低温、低pH和氧气充足的环境更有利于Actinobacteria增殖,有利于减少NH3和H2S的排放。综合考虑堆肥产品腐熟度和臭气减排效果,建议低C/N比鸡粪堆肥的初始C/N比为18～22。当秸秆资源不足时,建议初始C/N比为18;秸秆资源充足时,建议初始C/N比为22。     

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。     

调节C/N及添加菌剂与木酢液对园林绿化废弃物堆肥效果的影响

为探究C/N、菌剂、木酢液3因子及菌剂与木酢液交互作用对堆肥腐熟效果的影响,寻求最佳堆肥效果的因子水平组合。本研究以园林绿化废弃物为主要原料,通过L9（34）正交设计以鸡粪为C/N调理剂,菌剂和木酢液为添加剂进行堆肥试验。分析比较了各处理堆肥过程中温度、总有机碳、全氮、C/N、pH值、EC值、堆体体积等指标的变化情况,并以种子发芽率试验测定堆肥效果。结果表明,调节C/N比和添加适量菌剂与木酢液均能促使堆肥初温上升,高温期提前并延长,堆肥积温提高,发酵周期缩短,总有机碳降解量和总氮相对含量增加。适当调节C/N和添加适量菌剂均有利于堆肥pH值升高,防止EC值过高,而添加木酢液能明显降低堆肥pH与EC值。C/N、菌剂、木酢液、菌剂与木酢液交互作用对堆肥发芽指数的影响均达极显著水平,且影响效果表现为C/N菌剂木酢液。因素效应的差异显著性检验结果表明,C/N为30效果最好,0.4%菌剂与稀释500倍木酢液的交互作用最大,稀释50倍的木酢液对堆肥微生物活性存在一定的抑制作用。可见,基于种子发芽指数的园林绿化废物堆肥适宜参数组合为C/N30+0.4%菌剂+稀释500倍木酢液。     

不同通风速率对堆肥腐熟度和含氮气体排放的影响

NH3和N2O等含氮气体的排放不仅对堆肥腐熟度和堆肥产品的品质产生影响,同时也与环境污染有直接关系。以鸡粪、秸秆和干草皮为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同通风速率对堆肥腐熟度及NH3和N2O等含氮气体排放变化的影响。结果表明,通风速率为0.01、0.1、0.2 m3.min^-1.m^-3的处理高温期持续时间分别为0、11、7 d;0.1 m3.min^-1.m^-3的堆肥积温为16 176.4℃.h,在各处理中为最高;到堆肥结束时,各处理的全碳降解率分别为9.87%、24.94%、19.01%,总氮增加率分别为19.67%、32.00%、12.14%,其中处理A2的有机质降解及总氮增加效果最好。对堆肥产物腐熟度的测试结果表明,除通风速率为0.01 m3.min^-1.m^-3不能达到堆肥腐熟外,其他两个处理均达到了要求。氨气累积释放量与通气速率有关,通气速率越大,越有利于氨气的挥发。低的通气量可能会促成N2O的生成,到堆肥结束时,3个处理的N2O平均排放率分别为6.2、2.37、1.5 mg.kg^-1.d^-1。     

用化学和生物学方法估测不同C/N比猪粪堆肥的腐熟度

Aerobic static pile composting(Mechanical turning every 3 days) of pig manure was prepared at 8 m^3 windrow heaps .Sawdust was used as the bulking aagent to provide additional carbon and to increase the porosity of the substrate Two treatments at initial C/N ratios of 30 and 15,respectively,were designed in the study,Dissolved organic carbon(DOC),soluble NH4^ -N,C/N ratios in solid and aqueous phases,E4/E6 ratios,and seed germination index(GI) were determined to evaluate the maturity of the co-composts.Seed germination index,a biological parameter,was suggested as one of the most reliable maturity indicators for organic compost.The results showed that the treatment at the initial C/N ratio of 30 reached maturity after 49 days of composting ;however,the treatment at the initial C/N ration of 15 should require composting time of longer than 63 days to obtain maturation.Chemical multi-indicator evaluation was necessary,and the GI measurement was the recommended approach for maturity evaluation in the study.     

不同C/N对堆肥腐殖酸的影响

以鸡粪、稻草为原料,采用条垛式高温堆肥,研究C/N对堆肥腐殖酸的影响.结果表明,C/N对富里酸生成无显著影响;C/N在20～35间有利于总腐殖酸和水溶性腐殖酸的形成;C/N在20～30间有利于游离腐殖酸和胡敏酸的生成;C/N为30,堆肥腐熟后总腐殖酸生成量最多.     

低碳氮比条件下猪粪堆肥氨气和温室气体排放

针对养殖场粪便产生量大、外加碳源物质成本高,堆肥需要添加大量的碳源物质,并且猪粪堆肥实际生产过程中氨气(NH_3)和温室气体(GHG)排放数据缺乏的问题,开展了低碳氮比(C/N)条件下的猪粪堆肥试验。试验采用箱式堆肥法,使用Innova 1312对氨气(NH_3)、氧化亚氮(N_2O)、甲烷(CH_4)和二氧化碳(CO_2)气体进行24h在线连续监测。结果表明:堆肥箱体内日平均温度超过50℃的持续天数均超过10d,满足国家相关标准的无害化要求;经过31d的好氧发酵,每千克初始原料鲜重的NH_3、N_2O、CH_4和CO_2的累计排放分别为2.27、0.07、0.24、135.72g,NH_3的排放主要集中在堆肥第1周和翻堆后10d,分别占总排放的31.09%和36.15%,GHG排放主要集中在第4周,占总排放的30.9%;在不考虑CO_2时,N_2O是GHG的主要贡献气体,贡献率为72.02%。堆肥过程中物料气体(NH_3、N_2O、CH_4和CO_2)累计排放量均与p H值呈现良好的正相关(P0.01)、与含水率和C/N呈现良好的负相关(P0.01)。建议对猪粪堆肥过程中NH_3的控制应集中在堆肥第1周和翻堆后,GHG减排应重点关注堆肥后期N_2O的排放。     

不同C/N下鸡粪麦秸高温堆肥腐熟过程研究

用鸡粪与小麦秸秆为堆肥原料进行高温好氧堆肥试验,研究添加鸡粪对小麦秸秆高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH值、碳氮比和养分等理化指标的影响,寻求鸡粪与小麦秸秆高温堆肥的最佳配比,为农作物秸秆快速资源化利用提供科学依据和技术指导。结果表明,鸡粪与小麦秸秆在C/N=25时堆体达到的温度最高,为62℃,达到最高温度所需的时间最短,为2 d。堆肥过程中各处理pH值变化基本一致,都是先上升后下降的过程。堆肥结束时A2处理C/N=14.4,NH4＋-N含量比最高时降低了76.2%,腐殖质比初始增加了50.2%,胡敏酸相对于最低点升高了160%,富里酸与堆肥前相比降低57.1%。堆肥结束时,全氮含量除A1处理有所降低外,其余处理均有所增加。各处理堆肥全磷、全钾、速效磷和速效钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加。综合判断,鸡粪与小麦秸秆C/N=25进行堆肥较为适宜。     

不同碳氮比猪粪堆肥及其产品肥效

为有效处理规模化猪场养殖粪污,确立猪粪堆肥的原辅料最佳配比,建立高效堆肥工艺。通过工厂化堆肥试验,以猪粪为原料,稻壳和蘑菇渣为辅料,设置3个C/N分别为10、25和35的处理(Z1、Z2、Z3),比较不同碳氮比猪粪、稻壳及蘑菇渣混合物高温堆肥过程中堆体温度、pH值、EC、C/N、养分等指标差异和黄瓜盆栽促生试验中不同处理所得猪粪堆肥的促生效果。3个处理的高温期平均温度为Z2Z3Z1,堆肥结束时各处理的pH值为7.51、7.63、6.96,EC值为1.31、1.65、1.54 m S·cm-1;NH_4~+-N的含量为Z3Z2Z1;NO-3-N含量为Z1=Z2Z3,各处理C/N分别下降了18.24%、47.56%、30.47%,Z1、Z2、Z3的氮、磷、钾(N、P_2O_5、K_2O)总养分含量分别达50.25、51.66、48.43 mg·kg-1。3个堆体的发芽指数显示其均已腐熟,三维荧光图谱则显示Z1、Z2腐熟程度较高于Z3。两季盆栽促生试验结果显示化肥处理与Z2处理肥效最佳,Z1、CK处理次之,Z3处理效果最差。C/N为25是堆肥适宜的C/N初始设定值,有利于堆体的快速腐熟和养分保持,其堆肥产品肥效优异。     

不同水分梯度下小叶章地上构件C,N,P含量动态分析

通过野外调查分析,研究了波动水文情势下,不同水分梯度带小叶章地上构件C,N,P含量动态。结果表明,各构件TC含量随时间波动变化,常年积水带大于无常年积水带;TN和TP含量,总体随水分的增加而减小,且生长季内含量逐渐下降;3种元素含量总体均为叶片含量高于茎和鞘。构件C/N常年积水和无常年积水两种情况下随水分增加呈现不同变化规律;C/P随水分的增加及生长过程的推进而增大;N/P总体随水分的增加而增大,生长季内均呈先增加后减小的波动变化。随水分的增加,小叶章质量下降;生长季初期,各水分梯度带小叶章生长均受N限制,而后期无常年积水区生长受N限制,深度积水区则受P限制。