水葫芦高温堆肥过程中氮素损失及控制技术研究

为减少水葫芦高温堆肥过程中氮素损失,采用静态高温好氧堆肥的方法,分析了水葫芦堆肥过程中氮素转化规律,研究了添加化学保氮剂对减少堆肥中氮素损失的效果.结果表明,水葫芦堆肥过程中总氮及有机氮含量均呈上升趋势,铵态氮与硝态氮含量均呈先上升后下降的趋势,总氮损失率为12.84%;水葫芦堆肥过程中氮素损失途径主要为以NH3、N2O等气态形式逸出,其中,堆肥前10 d是NH3挥发的高峰期,堆制后第5～9 d的N2O排放速率最大;添加化学保氮剂对水葫芦堆肥过程第4～10 d的氨挥发具有显著的抑制作用,NH3挥发量可减少23.82%,另外,化学保氮剂处理降低了堆制后第0～5 d的N2O排放速率,增加了第9 d以后的N2O排放速率;使用化学保氮剂原位控制水葫芦堆肥过程的氮素损失具有较好的效果,与常规对照相比,化学保氮剂对水葫芦堆体的保氮效率为32.70%.     

堆肥过程中氮素损失的控制

概述了影响堆肥过程中氮素损失的因素,并总结了目前国内外关于堆肥氮素损失控制的方法,其中包括添加化学物质、调节堆料的C/N、加入微生物固氮、利用吸附性物质,以期为堆肥过程中有效地控制氮素损失提供理论基础和实践参考。     

污泥堆肥过程中氮素损失及控制方法

堆肥化能够将城市污泥的有机质分解转化为稳定的类腐殖质,是促进城市污泥综合利用的重要方法之一。但是,污泥堆肥在高温及偏碱环境下氮素损失量较大。基于此,介绍堆肥过程中的氮素损失途径,分析含水率、碳氮比、温度及p H值等影响氮素损失的主要因素,并基于工艺参数、碳源及固氮剂等提出氮素损失的控制方法。     

耐高温纤维素降解菌对高温处理的动物尸体堆肥过程中氮素损失的影响

为探究纤维素降解菌在堆肥腐熟中的应用效果,试验将高温处理后的畜禽尸体与秸秆混匀后,分为不添加菌剂的对照组和添加1%的耐高温纤维菌（Parageobacillus thermoglucosidasius）的菌剂组,采用好氧静态通风的方式堆肥28 d,测定堆肥过程中的理化参数（温度、pH、含水率、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮、总碳和总氮）和氮素转化功能基因拷贝数的变化等氮素损失相关的指标。结果显示,菌剂组的铵态氮含量和亚硝态氮含量均显著高于对照组,但最终总氮含量菌剂组低于对照组。堆肥前期对照组的nirK拷贝数显著高于菌剂组,且与NH4+含量显著正相关;菌剂组的nirS拷贝数极显著高于对照组,且与NO3-含量极显著正相关。堆肥中期,对照组的narG拷贝数极显著高于菌剂组,且与NH4+含量相关性接近显著水平（P=0.064）;堆肥后期,对照组的nosZ拷贝数极显著高于菌剂组。以上结果表明,耐高温纤维素降解菌主要通过氨氧化作用和反硝化作用在堆肥的前期来改变堆体的氮素循环,但也会促进反硝化作用导致氮素损失的增加。     

畜禽粪便高温堆肥过程中氨挥发的机理及控制

总结了畜禽粪便高温堆肥过程中氮素损失的机理和主要影响因素,介绍了国内外抑制氮素损失常用的方法。     

鸡粪与不同秸秆高温堆肥中氮素的变化特征

以鸡粪与小麦秸杆和玉米秸杆为堆肥原料,在自制的强制通风静态垛堆肥反应器中进行堆肥试验,研究堆肥制作过程中各种氮素形态的变化及迁移特征。结果显示,堆制中堆温变化分为高温期、降温期、稳定期3个阶段;含水量的减少量较低;两处理铵态氮含量在高温期增加,在降温期降低,整个堆制期间分别减少了69.9%和57.0%;硝态氮含量在高温期分别降低了0.236和0.254g/kg,降温期和稳定期增加,堆制结束时较初始分别增加了1.52和3.04倍;有机氮在高温期和降温期增加,在降温后期和稳定期降低,堆制期间分别减少了1.4%和20.7%;堆制结束时总氮分别减少了7.7%和22.2%,渗沥液中硝态氮和有机氮的浓度较高。堆制期间有机碳分别降解了37.9%和37.3%;pH值在高温期分别达9.16和9.37,堆制结束时分别为8.05和8.27。综合分析表明,氮素的损失主要是降温期氨的挥发和稳定期硝态氮与水溶性有机氮的淋失。     

接种硝化菌剂降低猪粪堆肥氮素损失的研究

[目的]降低猪粪堆肥中由于NH3释放造成的氮素损失,为堆肥反应确定初始条件、工艺优化提供理论依据。[方法]用猪粪与粉碎的稻草按比例混合堆肥,用接种硝化菌剂方法研究猪粪堆肥的固氮效果。[结果]通过试验,确定最佳工艺条件为：硝化菌剂接种量为3%,初始pH为7.0,初始含水量为65%,前半周期的通气量为150 L/min,后半周期的通气量为100 L/min。[结论]堆肥前期NH3释放量的控制是氮素损失控制的关键。在适宜的工艺条件下,堆肥腐熟后的TN损失率为31.8%,氮素物质损失率降低幅度明显。     

不同CN比堆肥碳素物质变化规律研究

针对堆肥化过程中常伴有少量CH4等温室气体排放造成环境污染等问题,采用密闭堆肥化装置,进行了不同碳氮比和通气条件下,堆肥过程中的气体释放规律、影响因子及其对堆肥理化性质的影响研究.结果表明,C/N=25、30堆肥处理的有机物降解率高于低碳氮比处理;全氮含量随着有机物的降解而浓缩,随着堆肥的进行而不断提高,到堆肥结束时,C/N=15、20、25和30处理的全氮含量分别为23.5、24、27.8 g·kg-1和28.4 g·kg-1;堆肥过程中,C/N=15、20、25和30的堆肥处理CH4累积排放为0.67、0.95、2.25g·kg-1和1.80 g·kg-1,损失比例占初始碳物质的0.39%、0.5%、1.24%和0.92%,并且CH4气体的排放主要集中在高温前期,高温期越长,排放的温室气体越多.高温期适当增大通气量,对于控制堆肥温度和减少温室气体生成有双重作用.     

高温堆肥和沤肥碳、氮转化和杀灭病原菌的比较研究

在绿色食品基地北京巨山农场和南口农场分别利用农牧业废弃物(鸡粪、牛粪、稻秆和麦秸)作为原料,根据不同作物营养特性和堆料中营养成分以及堆肥过程中微生物对 C/N 比的需要进行了高温堆肥。对高温堆肥和沤肥在堆肥温度及其对杀灭病虫卵的影响和堆肥过程中碳素物质和氮素形态的转化规律等方面进行了深入地研究。研究结果表明:腐熟的堆肥氮素主要由有机态氮组成;堆肥材料(主要是牲畜粪)中矿质态氮愈多,愈有利于有机氮的生成;高温堆肥有利于腐殖质的合成,腐殖质化作用极显著,并且有利于胡敏酸的形成,HA/FA>1,而沤肥 HA/FA<1;堆肥温度达到65℃时持续时间20～30 d,对大肠菌和粪大肠菌杀灭率达100%,而沤肥无高温期对杀灭病原菌无影响。     

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。     

不同干污泥返料量对污泥堆肥氮素损失的影响

采用条垛式堆肥法,对污泥堆肥温度及氮素各项指标进行了测定.结果表明,堆体中添加不同量成品腐熟干污泥能够使堆体快速升温并在高温期维持较长时间,所有添加干污泥的处理均能达到<粪便无害化卫生标准(GB 7959-1987)>要求.添加30%～40%干污泥的处理能够很好地控制氮素以铵态氮形式累积和损失,并且硝态氮损失也较少,堆肥结束后全氮损失量分别为12.26%和9.86%.经过50 d的污泥堆肥化处理,物料由原来的深黑色变为灰黑色腐殖质状,疏松,臭味消失,基本达到腐熟.     

高温堆肥过程中除臭保氮技术研究进展

在畜禽粪便等有机固体废物高温堆肥化过程中,臭味排放及氮素损失已经越来越受到国内外学者的关注。阐述了堆肥化过程中氮素挥发特点及损失途径,介绍了国内外堆肥保氮除臭的三类方法：（1）堆肥过程中采取适宜的工艺条件;（2）堆肥原料中使用不同的添加剂;（3）综合处理。还对硫酸亚铁、沸石和普钙等在堆肥过程中的应用进行了综述。     

碳氮比对鸡粪堆肥中土霉素降解和堆肥参数的影响

【目的】分析不同C/N处理下土霉素在鸡粪堆肥中的降解及其对堆肥理化性质的影响,以期阐明不同C/N处理对土霉素降解及堆肥腐熟度的影响。【方法】以鸡粪和小麦秸秆为原料,采用室内好氧堆肥法,研究鸡粪好氧堆肥过程中,不同C/N处理（T1：C/N=21.6、T2：C/N=25.5和T3：C/N=32.8）对鸡粪堆肥中土霉素的降解及堆体温度、pH、发芽指数等指标的影响。【结果】（1）C/N对鸡粪堆肥过程中土霉素的降解影响显著。整个堆肥期内,不同处理土霉素的降解速率大小顺序为T2＞T3＞T1。土霉素在各处理堆体中的降解均符合一级动力学方程,其相关系数介于0.9431—0.9967。（2）土霉素存在条件下,堆肥初始C/N对堆体温度是有影响的。C/N高的处理较C/N低的处理堆体温度上升速率快, 达到最高温所需的时间也较短,最高温也较高。（3）C/N对土霉素存在下鸡粪堆肥堆体可溶性氮含量影响显著。如堆肥结束时T1、T2和T3处理堆体NO3--N与堆肥初始相比分别升高78.50%、62.37%和59.34%。（4）高C/N处理在一定程度上可以显著降低堆肥浸提液的生物毒性。如堆肥结束时C/N为25.5和32.8的处理GI＞80%。【结论】对含有土霉素的鸡粪进行堆肥,较高的初始C/N（25.5-32.8）能够有效地促进鸡粪中土霉素的降解和鸡粪的腐熟。     

化肥作为补充N源对堆肥碳素转化和污染物去除的影响

在绿色食品基地北京巨山农场和南口农场分别利用农牧业废弃物(鸡粪、牛粪、稻秆和麦秸)作为原料,根据不同作物营养特性和堆料中营养成分以及堆肥过程中微生物对C/N比的需要进行了高温堆肥,对添加尿素和不添加尿素的高温堆肥在碳素物质转化和腐殖质组成及污染物去除方面进行了研究。结果表明,堆肥时添加尿素和不添加尿素对有机质降低和C/N比下降影响不大,但初始C/N比愈低,腐熟时有机质和C/N比下降的幅度愈大。添加尿素和不添加尿素堆肥均有利于腐殖质的形成,随着堆制时间的延长,腐植酸占有机质的百分率、胡敏酸的含量和胡敏酸/富里酸之比等均呈增加趋势。而富里酸含量则相反,胡敏酸/富里酸之比值由堆肥初期的1.0左右,增至腐熟时的2～5之间。堆肥时添加尿素的堆肥和不添加尿素的堆肥均有杀灭致病菌的同样功效。添加尿素和不添加尿素对堆腐前后六六六和DDT含量的影响不明显,各处理堆腐前后六六六和DDT含量均呈下降趋势,下降幅度均在60%以上,最高可达89.6%。     

堆肥化过程中氮素损失控制材料的添加试验研究

以堆肥化过程氮素损失规律为基础,在模拟堆肥条件下,分别采用物理吸附材料、化学吸附材料和混合材料为固定剂,各种固定剂按不同比例梯度添加,进行氨的固定试验研究。结果表明,固定效率随固定剂添加量的增加而升高。蚯蚓粪(7.32%)和草炭(8.99%)有较好的固定效果,且二者本身就是一种含养分丰富的腐殖质类肥料,适合做堆肥化氮素损失原位控制材料。硫酸盐和氯化盐都对氨有一定的固定效果,其中铁盐和铝盐对氨的固定效果明显,最高可达99%。氯化铁和过磷酸钙混合固定剂有较好的固定效果,但不如等量的氯化铁、过磷酸钙单独作用的效果。氢氧化镁和磷酸按不同比例反应制成的各种乳状液对氨都有极好的固定作用,所有处理均达70%以上。同时在堆肥产品中还获得一种含MgNH4PO4的有机无机新型复混肥,有利于作物的生长,是一种理想的堆肥化添加剂。     

添加辅料及引入外源微生物对草屑堆肥的影响

以高尔夫球场草坪修剪的草屑为堆肥原料，采用堆肥试验箱，研究在草屑堆体中调节低C／N（10）到25和加入外源微生物（复合菌）对草屑堆肥效果的影响。设计了几种物料的；卞同配比，引入高C／N的锯末（500）、稻壳（170．83）来调节C／N，测定了堆体的温度、C／N、含N量和pH值。结果表明，单调节C／N到25的堆体最终的C／N下降到20以下，但是温度上升慢，需要10d以上才能达50℃以上，pH接近5．0，含N量下降；加入复合菌的堆体温度只需1—2d就可达到50℃以上，pH值偏中性，但是最终产品的C／N升高，含N量下降；用锯末和稻壳调节C／N到25且加入草屑的堆体，最终堆肥产品的C／N降低到20以下；用锯末和稻壳调节堆体C／N到25且加入复合菌的堆体的温度上升快，堆肥周期短，含N量分别从3．3％和3．42％上升到3．6％和3．72％，pH值接近7．0。加入稻壳和锯末对草屑堆肥的影响没有明显的差异，但用高C／N锯末调剂草屑堆体的C／N到25并加入复合菌，堆肥效果更好，一般2周左右即可完成堆肥过程。     

堆肥发酵过程中控制氮素挥发的研究

氨挥发是堆肥发酵过程中,臭味产生和氮素损失的主要原因。以鸡粪为原料进行堆肥发酵,通过添加除臭菌剂和相关填充物料,有效控制堆肥发酵过程中氨的挥发,以减少氮素的损失。研究结果表明：除臭菌剂和填充物料的加入能有效降低发酵过程中氨的挥发损失,缩短发酵脱臭的时间。与对照处理相比,除臭菌剂能够提前10 d左右消除臭味,糠醛渣可减少氮素损失达17.6%以上。     

发酵床陈化垫料堆肥的腐熟条件

为探讨不同条件对陈化垫料堆肥腐熟的影响,采用室内堆肥试验方法,研究在相同水分(60％)、相同接种量(0.2％)条件下,不同碳氮比、不同通气方式及添加过磷酸钙对堆肥进程的影响及各种指标在堆肥进程中的变化趋势.结果表明:陈化垫料堆肥的接种量为0.2％,水分控制在60％左右,碳氮比控制在25.3∶1左右,同时添加3％的过磷酸钙以及采用机械强制通气方式通气时,堆肥腐熟效果最好.在此优化条件下处理的高温保持时间为14 d,木质素降解率、纤维素降解率、发芽率指数及有机肥料总养分质量分数分别为38.7％、41.3％、112.3％和9.1％.     

猪粪好氧堆肥过程中氧气的剖面分布特征

采用堆肥氧气专用监测探头,研究了猪粪快速好氧堆肥过程中氧气的剖面分布特征。结果表明,在不同堆肥阶段,通风充氧后堆体各深度氧气浓度都可以恢复到17％以上,下部氧气恢复时间较上部短,恢复后,氧气浓度较上部高。停止通风后,上部氧气浓度的减小速度比中、下部快,减小后氧气浓度较下部低,随着深度的增加,停止通风后氧气浓度的减少趋势逐渐变缓。随着堆肥的进行,各部位通风前的氧气浓度值逐渐升高,高温中期以后,中、下部通风前的氧气浓度可以达到10％以上,氧气浓度的减小趋势也逐渐减缓。