养殖粪水长期贮存过程理化特性变化规律

目前中国中小规模畜禽养殖场主要采用自然贮存后还田的形式处理养殖粪水,受场地制约,养殖粪水贮存时间通常仅有1～2个月,之后便直接还田利用,贮存后的粪水理化特性变化尚不清楚,是否适宜直接还田尚需研究。该研究以猪粪水和牛粪水为研究对象,重点分析粪水在长期贮存中粪大肠菌群、电导率(Electrical Conductance,EC)以及化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的变化,分析粪水最佳贮存期及还田利用方式,以期为粪水资源化及安全还田提供参考。结果表明,粪水经自然贮存6个月,铵态氮损失达68%以上,不仅引起环境污染,且降低了养分;贮存后粪水基本可达到无害化要求,但pH值、EC值以及COD浓度仍然偏高,还田前应制定合理的粪水资源化利用方案;固液分离可以有效降低粪水中的COD浓度和EC值,促进粪水无害化进程。该研究为中国畜禽养殖粪水资源化用探索了新的技术路径。     

农业废弃物厌氧发酵及沼肥利用全过程碳氮变化研究

厌氧发酵是实现农业废弃物资源化利用、改善生态环境的重要途径。文章系统综述了农业废弃物厌氧发酵及沼肥利用过程碳氮元素变化,为减少沼肥养分损失提供参考依据。分析结果发现,湿法发酵-沼液储存全过程碳氮元素损失分别达15.52%~29.45%和4.94%~29.79%,其中发酵阶段分别损失15.40%~27.29%和4.19%~13.16%,储存阶段分别损失2.94%~29.63%和4.50%~37.31%;干法发酵-沼渣堆肥全过程碳氮元素损失分别达38.79%~49.38%和18.76%~50.13%,发酵阶段分别损失7.6%~16.72%和1.20%~8.30%,堆肥阶段分别损失33.75%~35.01%和19.15%~42.34%。总体来看,湿法发酵-沼液储存过程碳氮损失小于干法发酵-沼渣堆肥过程,更有利于节能环保;储存阶段氮损失大于碳损失,应采用加盖低温储存方式减少氮损失;堆肥阶段碳含量降低,应注意调节适宜的含水率和通风供氧等条件减少碳损失,提高堆肥养分含量。     

一体化好氧发酵设备研究现状与展望

好氧发酵是畜禽粪便资源化利用的有效途径之一,大规模好氧发酵处理工程在我国已取得快速发展。一体化好氧发酵设备适用于中小型规模养殖场粪污处理利用,不仅可以提高堆肥产品质量,还可以解决建设用地限制、降低建设成本,对于促进我国畜禽养殖废弃物资源化利用具有重要意义。但好氧发酵设备的研制在我国起步较晚,标准化、智能化、产业化水平仍然不高,通过对国内外立式、卧式一体化好氧发酵设备及翻抛、曝气、除臭等关键组成部分的研究发展现状进行综述,提出好氧发酵设备目前研究进展及存在问题,并提出研究重点。卧式好氧发酵设备多用于中小型养殖场,设备密闭,易于控制氧气供给和臭味物质排放,堆肥效果理想;立式好氧发酵设备广泛用于大型养殖场及堆肥厂内,处理能力大,但不易实现翻抛与曝气,堆肥质量仍有待提升。今后,应从智能控制、翻抛、高效除臭等环节进一步提升好氧发酵设备性能,提高有机肥品质和农业废弃物资源化利用水平。     

生物质活性炭理化特性对挥发性有机物吸附性能影响的研究进展

挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）是一种重要的大气污染物,吸附法是控制挥发性有机物对环境造成污染的有效手段,研究吸附剂性质对吸附性能的影响对于吸附技术的发展具有重要意义。综述了生物质活性炭理化特性对VOCs吸附性能影响的国内外研究现状,现有研究结果认为比表面积、孔容积及结构等是影响生物质活性炭吸附性能的主要因素,但对多种组分VOCs共同存在时生物活性炭的吸附性能及影响因素研究较少,今后的研究中应加强该方面的相关研究。     

沼液基含腐植酸水溶性液体肥制取工艺参数优化

为探索沼液开发含腐植酸水溶性液体肥的可行性和工艺方法,促进沼液无害化处理和资源化利用,该文以沼液为基料,以黄瓜配方肥为基肥,螯合剂、稳定剂为辅料,开展了不同工艺参数(沼液添加量、稳定剂添加量、螯合剂添加量,反应温度,反应时间)对含腐植酸水溶性液体肥质量指标影响的单因素和正交试验。结果表明:沼液、螯合剂、稳定剂添加量以及反应温度、时间对液体肥中水不溶物含量有重要影响,沼液制取黄瓜专用型含腐植酸水溶性液体肥的较优工艺参数为:基肥添加量为原料质量的39.6%,沼液添加量为59%,螯合剂添加量为4%,稳定剂添加量为0.4%,反应温度为40℃、反应时间为1.5 h的条件下,所获得的液体肥中总养分质量浓度为220.47 g/L,腐植酸质量浓度为33.25 g/L,水不溶物质量浓度为18.6 g/L,利用该工艺方法生产出来的沼液基含腐植酸水溶性液体肥料产品具有腐植酸、氮磷钾营养元素含量高、水不溶物含量低等特点。该研究为利用沼液开发高品质含腐植酸水溶性液体肥提供技术支撑。     

生物炭对沼渣堆肥理化性状及微生物种群变化的影响

【目的】近年来沼气工程发展迅速,沼渣的合理利用成为制约沼气工程发展的瓶颈。本文通过试验探讨了添加生物炭制备沼渣堆肥的可行性,为沼渣高效资源化利用提供一条安全可行的途径。【方法】供试沼渣为鸡粪沼气工程(干发酵,沼渣经固液分离处理),生物炭为果木于550℃高温热解2 h制得。以沼渣为主要堆肥原料,添加猪粪调节氮含量,以1 cm左右玉米秸秆为调理剂,控制物料C/N为25∶1,含水率控制在65%～70%,在室温25℃下堆置30 d。生物炭添加量共设0、2%、5%和10%四个水平(表示为CK、F1、F2、F3)。测定了沼渣堆肥过程中的理化性质及微生物含量变化。【结果】堆肥过程中,各处理最高温度均达到55℃以上,F1、F2处理组高温持续时间在6 d左右,达到无害化要求。pH与EC具有相同变化规律,均呈先上升后下降,最后趋于平缓趋势。四组处理的pH值在8.55～8.80之间,F2处理pH值始终大于其它三组处理,且处于较高水平(>8.7),升温期pH最大值达到9.03。四组处理电导率均低于1 mS/cm。与CK相比,F1、F2、F3处理组有机质含量分别降低了13.0%、9.3%、7.4%,且总有机质含量均大于45%,总养分含量分别提高了6.5%、4.3%、2.2%,种子发芽指数也均在85%以上。添加生物炭对细菌、真菌、放线菌的影响不同。随着生物炭添加比例的提高,细菌数量减少,两者呈负相关;放线菌数量呈上凹曲线型,F2处理对放线菌具有最大抑制作用;真菌数量随生物炭添加量增加而增加。不同处理堆肥腐殖质含量变化总体先减少后增加,呈"V"字型,第11 d达到最低值,以F1处理组始终处于较高水平,远高于其它三组处理,最高值达到24.08%,最低为17.92%。与CK对比,F1、F2、F3处理组产品腐殖质含量分别提高了8.12%、7.23%、7.43%。【结论】生物炭的添加能够延长堆肥的高温期,改变堆体理化性质,促进堆肥腐熟,提高总养分含量,综合分析生物炭对微生物的影响,添加2%的生物炭(干基比)对堆肥微生物的生长具有最大的促进作用,显著促进堆肥腐熟。     

堆肥种子发芽指数测定方法与敏感性种子筛选

种子发芽指数（Germination Index,GI）作为评价堆肥腐熟度的权威指标,被广泛应用于评价堆肥产品植物毒性等方面,但对于GI测定方法和供试种子类型仍缺少统一标准,导致不同堆肥研究的GI结果缺乏可比性。为此,该研究通过设置不同毒性梯度的堆肥试验、选取不同类型种子,详细介绍了GI测定方法,规定根长为0 mm和1 mm的计量标准以及根长起始测量位置,并系统分析了表征堆肥腐熟度指标与种子发芽之间响应关系。结果表明：最终产品GI以纯猪粪（26.54%～80.49%）、纯羊粪（16.71%～92.98%）、猪粪+秸秆（28.28%～110.74%）、羊粪+秸秆（43.38%～119.69%）的顺序递增。综合分析不同堆肥处理理化指标（温度、氧气、pH值、碳氮比）和植物毒性因子（电导率、铵根、有机酸和有机质）与不同种子GI（黄瓜、萝卜、白菜、油菜）相关性关系,发现萝卜种子响应度最高（3.69,r=0.96）,在综合表征堆肥腐熟度和植物毒性上最具科学性和代表性。以上结果可为种子发芽指数测定、有机肥标准制定以及堆肥农田安全施用提供参考。     

"绿色"引领下东北地区秸秆产业发展长效机制解析

东北地区秸秆产出总量大、积温低,是中国秸秆综合利用的重点和难点区域,推进东北地区秸秆综合利用对于保护黑土地、促进农业绿色发展具有重要意义。该研究在总结农业绿色发展内涵的基础上,结合东北地区秸秆利用现状、主要问题和发展需求,分析了"绿色"引领下秸秆产业发展的总体思路。通过文献调研,研究了以美国等为主的直接还田肥料化利用方式、以韩国等为主的种养结合饲料化利用方式,以丹麦等为主的发电供热能源化利用方式,结合东北地区秸秆利用主要成效与典型做法,阐释了"绿色"引领下东北地区秸秆产业发展长效机制的构成要素及其内在关联,绘制了秸秆产业发展长效机制框架图,并从技术装备研发、法规政策创设、市场主体培育、公共服务与市场监管等方面进行了解析。提出了基于产业发展长效机制的全要素、多维度秸秆利用模式构建原理,并示例说明了利用模式构造基本过程与方法。该研究可为推动东北地区秸秆高质高效利用提供基础支撑和决策参考。     

多级填料床对尿液养分吸附协同水质净化效果及机理

厕所粪污的资源化利用是我国农村“厕所革命”推进的重要任务,其中尿液的产生量大,氮、磷等养分含量分别占厕所粪污的87%和50%,相对混合粪污更加卫生和易于处理,将其单独处理和利用有利于提高厕所粪污的资源化利用水平。本文采用吸附法开展尿液氮磷回收和水质净化效果研究,通过分析生物炭、活性炭、沸石、瓷砂陶粒、凹凸棒土和混凝土6种不同填料的吸附特性和吸附机理,筛选最佳填料,采用多级填料床工艺,设计7种不同填料组合,分析其对尿液氮磷吸附及水质净化效果。结果表明,填料对氮和磷的吸附均是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,其中氮的吸附以官能团作用和离子交换为主,磷的吸附以官能团键合和络合沉淀为主。6种填料中生物炭、活性炭对氮的吸附效果较好,沸石对磷的吸附效果较好。填料依照生物炭、活性炭、沸石顺序排列时,氮磷吸附和水质净化综合效果较好,在此条件下,尿液中氮、磷回收率分别达到76%和90.09%,出水COD和浊度去除率分别为84.36%和78.92%,色度<30,臭味降至2级水平。     

我国生物炭基肥生产工艺与设备研究进展

炭基肥作为一种新型绿色环保肥料,其生产工艺及加工设备大多还在沿用有机肥生产的工艺与设备。介绍了目前生物炭基肥的生产工艺及设备研究进展,重点对国内炭基肥造粒配方及工艺进行了总结、归纳分析,并对主要的炭基肥造粒设备进行了分析,在分析造粒设备工作原理、技术参数、造粒工艺及其主要影响因素的基础上,指明了炭基肥造粒设备的研发方向。