基于还田视角的人粪尿处理研究进展

人粪尿中含有丰富的有机物和N、P、K等矿质营养物质,还田利用不仅可有效降低污水处理系统污染负荷,而且可代替部分化肥,促进绿色农业的发展。然而人粪尿直接还田存在环境风险,且尚未形成标准化处理模式。本文基于还田视角,归纳总结了国内外人粪尿还田技术的应用现状,结合人粪尿的特性,阐述了人粪尿主要处理技术的还田效应以及安全性,并且对各种技术进行了安全评估和比较。结果表明,厌氧消化、好氧堆肥技术在无标准规范下处理人粪不能保证还田的安全性,制备生物炭基肥还田具有安全可靠、减少农业碳排放等环境效益,水热炭化技术处理含水率较高的人粪具有独特的优势。尿液经储存还田仍存在微污染物风险,鸟粪石沉淀技术具有很好替代潜力,其他技术均停留在微污染物去除和营养物质回收的研究阶段。本文提出了人粪尿还田面临的问题和挑战,以及未来的研究方向,以期为人粪尿还田技术的合理选择和标准化、规范化研究提供参考。     

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。     

米糠、锯末与蛋鸡粪堆肥过程中氮素的变化特征

探讨米糠、锯末与蛋鸡粪堆肥过程中氮素的变化特征,旨在为制定蛋鸡粪堆肥规模化生产中减少氮素损失、减少氨气挥发的调控措施提供科学依据。试验设4个处理,蛋鸡粪-米糠、蛋鸡粪-锯末,隔天翻堆1次;蛋鸡粪-米糠-锯末、蛋鸡粪-锯末,每天翻堆1次,定期测定物料理化指标。研究表明,堆肥过程中,铵态氮向硝态氮转化受抑制,氮素转化以有机氮与铵态氮间的相互转化以及铵态氮以氨气形式挥发为主,铵态氮主要以氨气形式挥发造成全氮损失。氮素转化与损失与堆肥温度、pH、O2等环境参数有关,高温、高pH促进氨气挥发;充足的氧气可促进铵态氮向微生物量态氮(有机氮)转化。这些参数主要受堆体结构对堆肥氧气供应和有机质分解的影响。因此,可以尝试在米糠和锯末中添加来源广泛的秸秆类辅料,通过改善堆体结构(容重)来减少氮素损失。     

不同配比的牛粪与玉米秸秆对高温堆肥的影响

研究了牛粪与玉米秸杆不同配比(体积比)条件下对高温堆肥的影响.结果表明:牛粪与玉米秸秆以3∶7配比效果最佳,堆肥升温快,2 d达到55℃,高温维持时间为16 d,达到了快速腐熟的目的;至堆肥结束时,堆体无恶臭,呈现黑褐色,体积减少量为56%,pH 8.4,总固体溶解量为1 275 mg·L-1,电导率为2.55 ms·...     

生活垃圾堆肥水溶性有机物荧光特性变化

利用城市生活垃圾进行堆肥,对堆肥前后水溶性有机物的荧光光谱进行分析。结果表明,水溶性有机物发射光谱相对简单,堆肥前在400 nm附近分别形成一个较强的荧光强度峰,而激发光谱与同步扫描光谱则由几个特征峰及肩峰组成。堆肥结束后,水溶性有机物在440 nm新形成一个较强的荧光强度峰;荧光激发与同步扫描光谱主峰的位置也发生明显的改变。对水溶性有机物发射、激发及同步扫描光谱的特征峰进行分析证实,堆肥结束后,水溶性有机物中含有较高的分子缩合度与芳构化程度,并与富里酸类物质相似,表明堆肥产品施入土壤后活性较高。     

糖厂滤泥堆肥发酵过程中可培养芽孢杆菌种群动态变化研究

为了揭示糖厂滤泥堆肥发酵生产生物有机肥过程中芽孢杆菌种群变化动态,本研究以糖厂滤泥堆肥发酵加工不同阶段的样品为研究对象,对各样品中的芽孢杆菌进行分离鉴定,研究糖厂滤泥堆肥发酵过程中芽孢杆菌种群数量和结构的变化动态,并分析其与本土芽孢杆菌的关系。结果表明,糖厂滤泥堆肥发酵加工过程中芽孢杆菌种类比较丰富,从糖厂滤泥堆肥发酵加工6个阶段样品中分离到64株芽孢杆菌,分属于7个属27种,其中芽孢杆菌属占绝对优势,有16种;研究发现有6种芽孢杆菌为我国新纪录种,它们是:大豆发酵芽孢杆菌(Bacillus glycinifermentans FJAT-47935、FJAT-47944、FJAT-47907)、外村尚芽孢杆菌(Bacillus hisashii FJAT-47926)、科研中心哈格瓦氏菌(Bhargavaea cecembensis FJAT-47948)、苯乙酮赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus acetophenoni FJAT-47912、FJAT-47934、FJAT-47919)、巴伐利亚鸟氨酸芽孢杆菌(Ornithinibacillus bavariensis FJAT-47915)和拾蛤鸟氨酸芽孢杆菌(Ornithinibacillus scapharcae FJAT-47951)。在糖厂滤泥不同发酵加工阶段,芽孢杆菌种类结构不同,堆肥发酵初期(1 d)以大豆发酵芽孢杆菌(Bacillus glycinifermentans FJAT-47935)为优势种,总含量为114万cfu·g-1,发酵中期(30 d)以蓼蓝大洋芽孢杆菌(Oceanobacillus polygoni FJAT-47932)为优势种,总含量为237万cfu·g-1,发酵后期(60 d)以淤泥大洋芽孢杆菌(Oceanobacillus caeni FJAT-47952)为优势种,总含量为37.6万cfu·g-1,加工成产品后以耐温芽孢杆菌(Bacillus thermotolerans FJAT-47921)为优势种,总量为43万cfu·g-1;可培养芽孢杆菌种类和数量差异显著,数量变化范围在-80%～+100%;种类的变更率在62%～84%。本土芽孢杆菌对糖厂滤泥堆肥发酵的影响较小,其发酵过程中出现的芽孢杆菌主要来源于自带种类,因此,糖厂滤泥堆肥发酵全过程不外加芽孢杆菌接种剂,自带的芽孢杆菌就能发挥作用。综上所述,糖厂滤泥堆肥发酵加工过程中不仅有种类丰富的芽孢杆菌,而且其种群数量和结构差异显著。     

黄姜皂素废渣废水制备有机肥的研究与应用

以黄姜皂素废渣和高浓度皂素废水作为主要原料,经高温堆肥发酵制备成有机肥料,为皂素废渣和高浓度皂素废水的治理和资源化利用提供了一种有效的方法.试验结果表明,高浓度皂素废水中含有堆肥发酵所需要的营养,与皂素废渣和少量的发酵辅料混合后接种复合微生物菌剂,采用高温堆肥发酵方式可生产出合格的有机肥料.经小麦盆栽试验和油菜田间试验证明,皂素渣有机肥料具有显著肥效.     

高效纤维素分解菌的分离鉴定及堆肥效果研究

采用CMC-Na平板法和刚果红染色法从自然发酵的牛粪中分离获得高效纤维素分解菌,通过形态学观察、生化试验及16S rDNA分子生物学对菌株进行鉴定,采用单因素法确定菌株的最佳培养条件,最后接种牛粪进行堆肥发酵观测其效果。结果表明:获得的菌株Y2鉴定为枯草芽孢杆菌;经产酶条件优化后,菌株Y2的滤纸酶活力(FPA)为15.83 u·mL~(-1),羧甲基纤维素酶活力(CMCA)高达100.81 U·mL~(-1),分别是优化前的1.3、2.76倍。堆肥试验结果表明:接种Y2组和EM菌剂组均在第3 d进入高温期(50℃),且高温期分别维持了9 d和8 d,接种Y2组纤维素降解率达到42%,而EM菌剂组为35%,接种无菌水组只有10.5%。菌株Y2在堆肥发酵方面具有较大的应用潜力。     

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10d是NH3挥发的高峰期,堆制后第5~9d的N2O排放速率最大;添加化学保氮剂对水葫芦堆肥过程第4~10d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0~5d的N2O排放速率,增加了第9d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%。     

基于正交试验的花生种养结合栽培方式研究

种养结合是农业循环经济发展的重要措施之一。通过正交试验设计,分析了不同种植密度、复合肥用量、腐熟干粪用量对花生生长发育及产量的影响。分析结果表明:1)三因素中高钾复合肥用量对花生的生长发育及产量影响最大。2)13-10-20高钾复合肥用量为300kg/hm2的处理组合普遍表现出植株较高、分枝数较多、单株结果数多等特点。3)产量分析结果显示:最优处理组合为种植密度120 000穴/hm2、高钾复合肥300kg/hm2、腐熟干粪30kg/hm2,同时影响产量大小的因素顺序为:高钾复合肥腐熟干粪种植密度。