玉米秸秆与鸡粪袋装堆肥技术研究

为探明玉米秸秆与鸡粪袋装堆肥发酵的最佳技术参数,选用玉米秸秆与鸡粪为材料,以C/N、发酵菌剂和含水量3因素进行正交试验.结果表明,最优组合是C/N为(25～35)∶1,添加VT-1000发酵菌剂,含水量为40％～55％;在该组合下,玉米秸秆与鸡粪袋装进行堆肥发酵的效果最佳.虽然堆肥发酵结束后的有机质含量略有下降,但全磷和全钾含量均有所增加,堆肥毒性降低,且达到了堆肥腐熟度的要求.采用袋装堆肥技术能有效地对玉米秸秆与鸡粪等废弃物进行无害化处理,可实现废弃物的资源化利用.     

玉米秸秆与牛粪袋装堆肥的发酵技术研究

为探索袋装堆肥发酵的最佳技术参数,选用玉米秸秆与牛粪为材料,以C/N、发酵菌剂和含水量3因素进行正交试验。结果表明:1)综合考察各项指标,以C/N为35～40∶1、VT-1000为发酵菌剂和含水量为55%～65%的组合(A3B2D3)对玉米秸秆与牛粪袋装堆肥发酵的效果最佳。2)堆肥发酵结束后的有机质含量略有下降,但全磷和全钾含量均有所上升,堆肥毒性降低,腐熟度达到要求。结论:对秸秆与牛粪等废弃物采用袋装堆肥发酵能达到无害化处理的目的,实现废弃物的资源化利用。     

秸秆堆肥处理猪粪

该技术用农作物秸秆作为吸收粪便载体的混合堆肥。其方法是:选择混凝土沟槽。一般长70～80米、宽2～4米、高1.5～2米,沟槽边上设有通气孔。可用鼓风机通入空气,以调节温度,保持有氧发酵。在沟槽内先填上秸秆(麦草、玉米秸等),然后用机器在沟槽上一边     

猪粪秸秆堆肥复合微生物菌剂的制备及应用效果

利用平板稀释法从猪粪及玉米秸秆混合堆体中提取不同类型的微生物优势菌株15株,根据各菌株的生长特性复配制成固体微生物复合菌剂。自制菌剂与2种常见市售微生物堆肥菌剂的堆肥试验表明,堆肥过程中添加外源微生物能促进和优化堆肥过程。自制菌剂与常见市售的HEM和JD型菌剂相比,能够更有效地促进和优化堆肥过程,迅速提高堆体温度,提高最高温度,延长高温期时间,并能更有效地提高堆体养分水平。     

玉米秸秆腐解菌剂对种养废弃物堆肥的影响

为探求秸秆腐熟剂与猪粪对秸秆堆肥的腐熟效果,应用实验室研制的秸秆腐解菌剂,开展了种养废弃物堆肥发酵生产有机肥试验。通过检测温度、含水率、pH及有机质含量等堆肥腐熟度指标,结果表明:加菌剂的猪粪堆肥处理组(T_4),堆肥温度上升快,且持续时间长,60℃以上温度共持续8 d,最高温度达到68℃;堆肥水分蒸发快,比其他处理组含水率下降幅度较大,含水率由65%下降至37%;pH变化范围为7.7~9.2,表现弱碱性;有机质含量变化显示,T4处理堆腐时间较添加猪粪处理(T_3)提前4 d,比菌剂处理(T_2)提前8 d完成堆腐,表现出比其他处理明显缩短堆腐时间。为观察秸秆腐解菌剂对秸秆横截面结构变化的影响,利用扫描电子显微镜(扫描电镜)对3种秸秆处理组进行了比较分析。     

腐熟宝菌剂和玉米秸秆对鸡粪堆肥的影响

以鸡粪为原料,加入不同质量分数的腐熟宝菌剂及玉米秸秆,研究鸡粪发酵过程中温度、有机质、全氮、铵态氮、全磷和速效磷的变化.结果表明:0.3%的腐熟宝菌剂堆肥效果最好,与不加腐熟宝的对照相比,提前29d进入50℃高温期,且高温期延长14d,平均温度高出15.14℃,种子发芽指数高出18.1%,有机质降幅多5.38%,全氮降幅少7.64%,铵态氮降幅多17.49%,全磷增幅多7.36%,速效磷增幅多6.55%;加玉米秸秆的处理明显优于不加玉米秸秆的处理,平均温度高出17.05℃,种子发芽指数高出21.6%,有机质降幅多10.74%,全氮降幅多16.97%,铵态氮降幅多11.52%,全磷增幅多4.85%,速效磷增幅多32.9%.     

微生物发酵菌剂对猪粪堆肥腐熟的影响

研究了添加微生物发酵菌剂对猪粪堆肥腐熟的影响。结果表明,添加微生物发酵菌剂堆肥温度第6d达到50℃,50℃以上持续时间达7d,符合粪便无害化卫生标准要求,C/N第20d下降为19.7∶1,第25d NH4+-N含量减少至72.6mg/kg,水溶性碳降低至4.7g/kg,种子发芽指数达到81.4%,上述指标均达到腐熟要求;对照堆肥温度第12d达到50℃,50℃以上持续时间为3.5d,第25d C/N为22.8∶1,NH4+-N含量为973.4mg/kg,水溶性碳含量为12.8g/kg,种子发芽指数为47.5%,均未达到腐熟要求;此外,添加菌剂处理堆肥物理性状明显改善,臭味明显减少。说明接种微生物发酵菌剂能明显加速堆肥的腐熟进程。     

猪粪秸秆高温堆肥过程中渗滤液初步研究

将猪粪与秸秆通过调节水分以配比3∶1(以鲜质量计)的比例,采用机械强制通风、人工翻堆的静态高温堆肥方式,研究堆肥过程中各项指标的变化。结果表明,温度、pH值、氨氮含量、种子发芽指数已趋于稳定,初步认为堆肥24 d腐熟基本完全,堆肥过程中,2次堆肥温度均可超过55℃。堆肥初期渗滤液排放量较大,之后逐渐降低。2组试验中堆肥渗滤液排放总量在75 m L左右,初步得出堆肥渗滤液产生量与堆肥投料质量线性关系为y=0.843×x×A+67.485(式中:y为渗滤液产生量,m L;x为堆肥投料质量,kg;A为投料含水率,%)。     

微生物菌剂对玉米秸秆堆肥的作用效果研究

为了研究复合微生物菌剂对玉米秸秆堆肥的作用效果,以废弃的农田玉米秸秆为堆肥原料,接种不同功能的复合微生物菌剂对玉米秸秆进行室外露天堆肥,分析了温度、含水率、p H、碳氮比（C/N ）、水溶性碳和种子发芽指数（germination index ,GI）等指标的动态变化。结果表明：各堆体温度保持在50℃以上的时间均超过7 d ,其中L组分纤维素降解菌的堆肥处理降解效果最佳,降解率达77．46％,而对照组仅有14．28％;当最佳温度为50～52℃,湿度在70％～80％时,秸秆的降解效果最佳,降解周期为33 d。     

猪粪沼液与玉米秸秆栽培双孢菇技术研究

本试验以猪粪沼液取代自来水,以玉米秸秆、牛粪、野草等为主料,来制作双孢菇栽培基质。研究了不同比例的猪粪沼液对双孢菇栽培料的发酵温度、到达有效发酵温度的时间、栽培料的含水量、密度等物理性状,以及对双孢菇菌丝生长势、子实体的单位产量、农艺性状的影响。结果表明,猪粪沼液作为一种氮素来源可以用于双孢菇栽培,以取代水的比例70%为最佳,但与对照差异不显著,还需后续试验来探究最佳的配方比例。     

猪粪添加稻草对高温堆肥腐熟进程及物质变化的影响

以猪粪和水稻秸秆为材料,采用发酵槽内堆置,分别设置低量秸秆、高量秸秆和纯猪粪三个处理,分析堆肥33天过程中的物理、化学和纤维素类等指标的变化,探讨堆肥过程中添加不同比例的水稻秸秆对堆肥特性的影响。结果表明,添加高量秸秆堆肥处理的升温速率最佳,纯猪粪处理的水分散失率大于其他两个处理。堆肥结束时,各处理的p H值为8.46-8.66,电导率稳定在1.4-2.4 ms/cm,E4/E6降至3.12-3.37,堆肥达到了腐熟;高量秸秆处理的(终点C/N)/(初始C/N)介于0.53-0.72,其堆肥效果较好、腐熟程度较高。各处理堆肥产品的全磷含量均有提高;纯猪粪处理的纤维素、木质素和半纤维素的总降解率均高于其他两个处理。整体来说,添加高量秸秆处理腐熟速度较快,且效果较好,这可为猪粪快速资源化利用和猪粪堆肥产品质量的提高提供科学依据。     

添加羊、兔粪及稻草对猪粪堆肥腐熟进程的影响

为研究添加不同辅料对猪粪堆肥腐熟进程的影响,以猪粪为主要原料,羊粪(含3%玉米秸秆残渣)、兔粪及稻草为辅料,设定单一猪粪(CK)、70%猪粪+30%稻草(A)、85%猪粪+15%兔粪(B)、85%猪粪+15%羊粪(C)、70%猪粪+30%兔粪(D)、70%猪粪+30%羊粪(E)共6个处理进行堆肥,初始含水量均调节至65%,在室外覆膜堆肥,每隔2～5 d翻堆1次,共堆肥60 d。堆肥过程中,定期检测堆肥温度、有机质含量、pH、水分含量、铵态氮含量、硝态氮含量、粗灰分含量变化以及发芽率指数等参数,评价堆肥腐熟程度。结果表明:这6个处理高温(50℃以上)期持续的天数分别为2 d、17 d、8 d、10 d、8 d、11 d,水分损失量分别为19.23%、33.08%、24.92%、27.38%、28.00%、29.85%,有机质含量降幅分别为21.52%、38.53%、27.29%、31.55%、35.05%、36.22%,有机碳损失率分别为44.22%、67.54%、54.19%、57.24%、61.25%、62.63%,氮损失率分别为35.54%、32.86%、37.62%、40.81%、44.98%、44.58%,铵态氮含量最终分别为2.11 g/kg、0.35 g/kg、1.06 g/kg、0.48 g/kg、0.76 g/kg、0.32 g/kg,试验结束时的腐热度指数(GI)值分别为42.64%、69.50%、56.74%、58.67%、60.78%、64.70%。根据GI值结果,除单一猪粪处理(CK)外,其他处理均完全腐熟。由此可见,添加羊、兔粪及稻草能显著促进猪粪腐熟,其中70%猪粪+30%稻草处理的腐熟效果最好,添加羊粪的效果要优于兔粪,且添加30%比例的效果要优于添加15%比例。     

添加生物炭对猪粪好氧堆肥的影响

在猪粪好氧堆肥过程中添加污泥生物炭或猪粪生物炭,研究生物炭对堆肥温度、pH、电导率(EC)、营养成分和重金属的影响。结果表明,添加污泥生物炭组的堆体温度在第10 d达到50℃,快于对照组的12 d,但由于高温期停留时间较短,未达到粪便无害化卫生要求(GB 7959—2012);添加猪粪生物炭组的堆体温度在第4 d达到50℃,最高温度达到66.2℃,高于对照组的63.4℃,且能够满足GB 7959—2012。污泥生物炭和猪粪生物炭的加入可以降低堆体可溶性盐的浓度;添加猪粪生物炭可以降低堆体铵态氮的损失,促进速效钾的增加,而污泥生物炭则呈现相反的作用。堆肥后与对照组相比,添加污泥生物炭组Cr和Cu的残渣态比例分别从93.82%和36.78%增至94.44%和41.94%,添加猪粪生物炭组Cr和Cu的残渣态比例分别增至94.27%和60.26%,这说明添加污泥生物炭和猪粪生物炭有利于堆肥产物Cr和Cu的固化。此外,猪粪生物炭的加入还可以降低产物的潜在风险指数。综合分析,与添加污泥生物炭相比,添加猪粪生物炭的堆肥效果更好,可以作为一种良好的堆肥添加剂。     

调理剂在猪粪秸秆堆肥中的保氮效果

以HM菌剂为发酵菌、FeSO4或凹凸棒为添加剂,在强制通风静态垛堆肥反应器中,鲜猪粪和玉米秸秆以鲜重6∶1的比例进行堆肥,研究分析堆制过程中堆肥的各种氮素、有机碳含量和其他性质指标。结果表明:HM菌剂的加入可以加速堆体升温,缩短发酵时间21 d;与堆肥前相比,堆肥后的空白对照处理的全氮含量相对减少1.7%,而HM菌剂、HM FeSO4、HM 凹凸棒处理的全氮含量分别相对增加4.4%、5.3%和5.2%,有机碳分别降解了26.4%、29.5%、30.1%和28.7%;NO3--N含量分别增加833、891、969、936 mg/kg;堆制结束时,各处理堆肥的C/N比在16.5～17.0∶1之间,pH值在7.2～7.9之间,EC值均小于4.0 mS/cm,GI值均大于50,说明堆肥基本腐熟;从保氮效果来看,以HM FeSO4处理最佳,HM 凹凸棒处理次之,空白对照效果最差。     

碱预处理稻秆与猪粪混合厌氧发酵特性研究

采用不同浓度的Na OH对稻秆进行预处理,对碱处理的糖化效果、作用机制以及对混合厌氧发酵产甲烷的影响进行了研究。结果表明:当NaOH溶液浓度为1.5%(W/V)时产还原糖质量分数最高,达到71.6 mg·g~(-1)稻秆,远高于对照组(P0.01);扫描电镜(SEM)分析发现预处理后稻秆结构松散,细胞壁松弛,外壁比表面积增大,生物可利用性增加;傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和同步热分析仪(TG)分析均发现,NaOH预处理改变了稻秆的结构特征,木质素和半纤维素含量发生了变化;采用全自动甲烷潜力测试系统(AMPTS)对预处理稻秆及其与猪粪混合发酵产甲烷特性进行了分析,发现经1.5%NaOH预处理的稻秆中温厌氧发酵累积产甲烷量为327.10 m L·g~(-1)VS,远高于对照组稻秆的产甲烷量(P0.01);将经1.5%Na OH处理后的稻草秸秆与猪粪进行混合厌氧发酵,累积甲烷产量达到了340.95 mL·g~(-1)VS,比未处理稻秆猪粪混合组的272.23 mL·g~(-1)VS提高了25.24%(P0.01),比单一碱处理稻秆组提高了4.23%(P0.05)。研究结果表明1.5%Na OH预处理能够有效改善稻秆纤维结构,提高其与猪粪混合厌氧发酵的产甲烷效率。     

超声联合NaOH预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性

【目的】研究NaOH及其与超声联合预处理对小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性的影响。【方法】采用0%,3%,6%NaOH单独(分别命名为CK,3%,6%处理)或其联合250 W超声波15 min (分别命名为CK+,3%+,6%+处理)预处理小麦秸秆,用扫描电镜观察小麦秸秆表层结构的变化,之后将预处理的小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1,1∶2比例(质量比)进行混合发酵,测定小麦秸秆与猪粪不同配比下混合厌氧发酵过程中产气量、pH、碱度和挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)的变化。【结果】经NaOH单独预处理或其与超声波联合预处理后,小麦秸秆表面结构均受到了明显破坏。从发酵开始,各处理的日产气量均在第3天左右达到第1次峰值,在第8天左右下降到最低值;随着水解酸化的进行,各处理的日产气量又出现第2次高峰,但出现高峰时间差异较大。在NaOH单独预处理组或其与超声波联合处理组中,当小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1比例混合时,随NaOH含量的增加,累积产气量均呈增大趋势;当小麦秸秆与猪粪按照1∶2比例混合时,NaOH单独预处理组中CK组累积产气量最大,而联合预处理组中3%+处理累积产气量最大。预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵效果依赖于两者混合比例。在整个发酵过程中,当小麦秸秆与猪粪配比分别为2∶1,1∶1和1∶2时,NaOH单独预处理的pH分别为5.6～7.7,5.6～7.6,5.7～7.7,NaOH与超声波联合预处理的pH分别为5.7～7.9,5.6～7.6,5.7～7.7,可见NaOH单独预处理及其与超声波联合预处理的pH并无明显差异。当小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合时,碱度增加速率最快,并在整个发酵期内总体较高,其次是1∶1配比组,1∶2配比组最低。在发酵过程前期VFA质量浓度变动幅度较大,发酵后期VFA质量浓度变动幅度较小。总体上各预处理小麦秸秆与猪粪配比为1∶1时的VFA质量浓度与1∶2配比组接近,但是高于2∶1配比组。超声单独预处理可提升产气效果,但相比NaOH单独处理,超声与NaOH联合预处理并不具有增强产气效果的协同作用。【结论】经6%NaOH预处理后小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合后,可获得良好的产气效果。     

进料浓度对猪粪混合稻秆厌氧产甲烷特性的影响

为研究猪粪（Pig manure,PM）与稻秆（Rice straw,RS）的组配比例与进料的固形物（Total solid,TS）浓度对中温条件下厌氧产甲烷特性的影响,通过批次厌氧发酵试验摸清不同挥发性固体（Volatile solids,VS）配比（PM/RS=1：0、4：1、2：1、1：1、1：2、1：4、0：1）下的原料产甲烷规律,并选择VS配比（均以PM/RS计）为1：1、4：1的混合原料开展进料浓度（TS分别为4.6%、7.1%、9.6%、12.1%）梯度提升的连续厌氧发酵试验。结果表明：批次发酵试验中VS配比为4：1时产甲烷性能表现最好,产甲烷潜力（P值）、反应动力常数（k）、最大产甲烷速率（R_m）及甲烷产率达到峰值时间（t_max）分别为380.3 mL·g^-1 VS、0.098 d^-1、37.2 mL·g^-1 VS·d^-1、4.4 d。连续发酵试验中,在水力停留时间为30 d、VS配比为4：1时连续产甲烷性能更优,甲烷产率、产甲烷潜力转化率和容积产甲烷率分别达到354.8 mL·g^-1 VS、93.3%、0.88 L·L^-1·d^-1。但混合物料中猪粪比例越高,发酵系统的氨抑制风险也越高。在进料浓度达到12.1%条件下,VS配比为4：1时的游离氨浓度是VS配比为1：1时的1.47倍,达到223.2 mg·L^-1。研究表明,猪粪与稻秆混合原料VS配比为4：1（配比后的C/N=22~23：1）时,可提高发酵原料转化效率和容积产甲烷率;同时,进料TS浓度低于12.1%（有机负荷率为2.87 g VS·L^-1·d^-1）可降低厌氧发酵中的氨抑制,保证沼气工程稳定运行。     

定量分析秸秆和猪粪生物炭对镉的吸附作用

为定量研究生物炭对镉(Cd)的吸附作用,以灰分含量不同的小麦秸秆(W)和猪粪(P)为原材料,分别在300℃和700℃下热解制备4种生物炭(WBC300、WBC700、PBC300和PBC700),定量分析了生物炭对Cd的吸附作用。结果表明:除灰后生物炭对Cd的吸附能力显著下降38.5%～83.0%,且除灰处理对BC700影响较BC300大。生物炭无机组分主要通过沉淀作用和离子交换作用吸附溶液中的Cd,有机组分主要通过含氧官能团的络合作用吸附Cd。在pH 5.0、Cd初始浓度为200 mg·L-1条件下,沉淀作用、离子交换作用和络合作用在PBC300吸附Cd的过程中贡献率分别为52.1%、32.2%和15.5%,PBC700分别为91.9%、5.10%和2.96%,WBC300分别为23.9%、36.2%和39.9%,WBC700分别为63.5%、21.8%和14.7%。研究表明,随着生物炭热解温度的升高,沉淀作用在生物炭吸附Cd的过程中贡献率升高,而离子交换作用和络合作用贡献率下降;无机沉淀作用和离子交换作用为灰分含量较高的生物炭吸附Cd的主要机理。     

水稻秸秆预处理对猪粪高温堆肥过程的影响

通过预处理技术打破秸秆中的木质纤维素复杂结构,能够有效加速秸秆的分解过程。为了探讨不同秸秆预处理方法对秸秆与畜禽粪便混合堆肥效率的影响,通过添加秸秆腐熟剂(B)和氢氧化钙(C)分别对水稻秸秆进行10 d(B1、C1)和20 d(B2,C2)的预处理静态堆置,以无预处理的秸秆为对照(CK),与猪粪按比例混合后进行好氧堆肥。运用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)对预处理前后的水稻秸秆进行了分析,并通过比较不同处理堆肥过程中温度、p H、水溶性铵态氮/水溶性硝态氮(NH+4-N/NO-3-N)、电导率(EC)、T值[(C/N)终点/(C/N)起点]和种子发芽率(GI)的变化来研究不同预处理方法对堆肥腐熟过程的影响,通过对比堆肥产物总养分含量来进一步确定最优的秸秆预处理方式。结果显示,秸秆腐熟剂预处理能够有效破坏水稻秸秆细胞壁和复杂的纤维结构,使其内部组织暴露、出现大量的孔隙和微孔道。氢氧化钙预处理也能对水稻秸秆结构产生破坏,但其内部组织暴露较少,几乎没有微孔;秸秆腐熟剂对水稻秸秆进行预处理,其破坏性强于氢氧化钙处理,且处理时间越长效果越好。相比对照,秸秆腐熟剂处理后能够缩短堆肥高温期8~13 d。堆肥结束后,所有秸秆预处理的堆体p H均降至8.5以下;B1、B2、C2的NH+4-N/NO-3-N小于0.5,符合腐熟评价标准,但CK和C1未达到腐熟标准;除B2外各处理T值均低于0.6,所有处理的GI均在堆肥第28 d达到50%。秸秆预处理后的堆体总养分含量均高于CK(CK、B1、B2、C1、C2的总养分分别为11.09%、11.49%、13.29%、11.75%、11.37%),其中B2总养分含量显著高于其他处理。总体来看,秸秆预处理可以加快堆体的腐熟过程,提高堆肥产物质量,其中采用秸秆腐熟剂预处理20 d的效果最为明显。