脱水污泥堆肥过程中温室气体释放与检测及其减控措施

为研究保氮剂过磷酸钙(CS)对脱水污泥好氧堆肥过程中温室气体的减排影响,选取脱水污泥和小麦秸秆为原材料,研究了高温下不同剂量外添加剂CS对脱水污泥堆肥过程中温度、温室气体(甲烷和N_2O)、NH_3释放、铵态氮与硝态氮转化和腐熟指标的影响。实验结果表明:CS的存在能够有效减少甲烷、NH_3及N_2O的排放,并当CS剂量为3%时,甲烷、NH_3的最大排放速率分别为0.05和0.52 g/(kg·d),显著低于空白组。CS存在提高了种子发芽率,并且当CS剂量为3%,发芽指数(GI)GI达到最大值123.6%。CS有效减少污泥堆肥过程中氮元素损失并提高了磷元素含量,从而提高堆肥样品的肥效品质。     

不同调理剂对城市污泥好氧堆肥的影响

以西安城市污泥为主要原料,分别以药渣、木屑(刨花)、水稻、玉米和小麦秸秆为调理剂,和污泥混合进行好氧堆肥.通过测定堆肥过程中的温度、含水率、pH值、有机质含量以及种子发芽指数等指标研究不同调理剂对城市污泥好氧堆肥的影响.结果表明,各处理组在堆肥结束后均达到基本腐熟,其中以水稻秸秆为调理剂时升温最快,温度最高,且有机质减少量和发芽指数均达到最大;以木屑为调理剂时,各项指标均最小.说明水稻秸秆作为调理剂效果最好,药渣、玉米秸秆和小麦秸秆效果次之,木屑效果则最不理想.     

熟料回用对餐厨废弃物好氧堆肥进程及臭气排放的影响

我国餐厨废弃物产生量巨大,好氧堆肥是其肥料化利用的主要途径,但传统好氧堆肥往往存在辅料供应不足、臭气排放量大等问题,为了减少辅料添加、保障堆肥进程、降低臭气排放,探究了不同比例(0%、25%、50%、75%、100%,分别记为CK、R25、R50、R75、R100)餐厨垃圾堆肥熟料(回料)替代辅料锯末对餐厨废弃物堆肥效率的作用机制,通过好氧堆肥过程理化性质、腐熟程度、臭气排放和细菌群落动态变化来评估熟料回用对餐厨废弃物堆肥进程的影响。结果表明,不超过50%的回料替代,可促进堆肥升温、含水率下降、pH上升、发芽指数(GI)提高,但增加了氨气(NH3)和硫化氢(H2S)的排放,有助于细菌多样性的提升,其中回料替代50%辅料的处理组效果最为显著,R50处理堆肥产品含水率为42.17%、pH为7.49、GI为88.30%、NH3和H2S累计排放量分别为0.57 g/kg和0.28 g/kg,与对照堆肥相比,Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Acidobacteria相对丰度显著提升。因此,建议利用10%回料替代辅料(锯末),以实现高效、低成本的餐厨废弃物好氧堆肥资源化处理。     

一种纤维素降解复合菌剂在羊粪堆肥中的应用效果评价

为进一步提高堆肥物料中纤维素的降解效率,缩短堆肥时间,研究将前期复配的纤维素降解复合菌剂M(M)接种羊粪和秸秆混合物,并开展好氧堆肥发酵试验,分析菌剂M羊粪堆肥发酵的效果.结果表明,添加菌剂M发酵后,与空白对照组(CK)相比,堆体的升温(50℃)时间缩短了1 d,高温阶段延长了2 d,腐熟周期缩短了4 d.堆肥结束(25 d)时,添加菌剂M处理组的碳氮比(12.77)显著低于CK组(16.44)(p0.05),而且种子发芽指数(98.20%)、全氮(23.37 g·kg~(-1))、P2O5(13.13 g·kg~(-1))、K2O(51.12 g·kg~(-1))、纤维素降解率(28.33%)和半纤维素降解率(38.32%)均显著高于CK处理组(p0.05),总养分(8.76%)达到国家有机肥料标准(≥5%).酶活测定表明,堆肥过程中,添加菌剂M处理组的滤纸酶(FPase)、羧甲基纤维素酶(CMCase)和β-葡萄糖苷酶(β-Gase)均显著高于CK处理组的(p0.05).其中,在发酵高温阶段(4～8 d)时的酶活最高,分别为57.80、10.41 U·mL~(-1)和75.77 U·mL~(-1).将菌剂M与市售促腐菌剂R(菌剂R)混合的菌剂MR堆肥,各项指标均优于菌剂M和菌剂R单一处理组的.除纤维素降解率外,菌剂M和菌剂R处理组的其它各项指标之间无显著差异(p0.05).试验利用复合菌剂M进行羊粪堆肥发酵可以明显降低堆体物料的纤维素和半纤维素,提高堆肥营养,缩短堆肥时间,发酵后的有机肥可用于农业生产.     

河南省农作物秸秆资源分布及其资源评价

以2000—2010年河南省统计年鉴为数据基础,对河南省作物秸秆的种类、资源分布特性及其变化规律进行了分析.结果表明,小麦秸秆、玉米秸秆是河南省主要的作物秸秆种类,其资源量比重分别达到47.30%和25.09%,累积占全省秸秆总量的72.39%,属于优势秸秆资源;其次为棉花和水稻秸秆,而油菜秸秆、芝麻秸秆比例分别为1.71%和0.83%,属小比例作物秸秆.根据各类作物秸秆资源量年度变化情况,小麦、玉米秸秆资源量逐年稳定增加,其它作物秸秆资源量则相对减少.河南省作物秸秆资源主要分布在周口市、南阳市、驻马店市、信阳市、新乡市和安阳市(河南南部和东北部),累积占到全省秸秆资源的67.82%.     

沸石、膨润土和过磷酸钙对蚯蚓堆肥园林绿化废弃物腐熟效果的影响

为减少园林废弃物堆肥时间并提高堆肥产品腐熟质量,利用赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetida)对园林废弃物(GW)进行堆肥处理,研究沸石、膨润土、过磷酸钙添加剂对缩短堆肥时间和提高蚯蚓堆肥腐熟度的影响.试验共设4个处理:无添加剂(T_0),5%沸石(T_1)、5%膨润土(T_2)和5%过磷酸钙(T_3),共进行60d好氧-蚯蚓堆肥.堆肥过程对蚯蚓生长繁殖、pH值、可溶性有机碳、C/N、NH_4~+-N、NO_3~--N、NH_4~+-N/NO_3~--N和发芽指数等腐熟指数和生物指标变化进行分析.试验结果表明:相对于T_0,T_1～T_3处理提高蚯蚓存活率、蚯蚓生长和繁殖速度;T_1和T_2处理堆肥pH值高于对照,T_3处理pH值则低于对照.T_1～T_3处理DOC降解率、NO_3~--N含量、GI值较对照T_0处理分别提高7.25%～11.69%,17.81%～37.76%和16.11%～23.15%,而C/N降低23.16%～33.72%.T_1～T_3处理堆肥达到无毒害时间从60d缩短至50d.综合堆肥腐熟指标、堆肥腐熟周期,T_3处理极大地加速了GW降解,且堆肥腐熟度优于其他处理.因此,建议在利用好氧-蚯蚓堆肥处理绿化废弃物过程中添加5%过磷酸钙.     

厨余垃圾添加量对鸡粪与小麦秸秆混合堆肥过程的影响

为探究厨余垃圾添加比例对鸡粪与小麦秸秆混合堆肥过程的影响，在鸡粪与小麦秸秆干重比为1:5的混合体系中添加不同比例的厨余垃圾（0.05、1、2、4），采用强制间歇式通风好氧堆肥装置进行试验。结果表明:厨余垃圾添加比例为0.05、1时，堆体较其他处理优先达到高温期（>50 ℃）且维持8天，有机质去除率分别为13.35、18.20%，种子发芽率为116.3、120.6%。厨余垃圾添加比例高于1时，堆体达到高温期延后且维持时间短，堆体pH与EC值降低，但有机质去除率提高（13.35~20.63%），秸秆表面腐蚀程度较其他堆体明显。RDA分析表明pH、锌、EC是影响种子发芽率和有机质的关键环境因子且pH的影响程度最大。因此，适量添加厨余垃圾有利于促进鸡粪与小麦秸秆混合堆肥腐熟化。     

城市污水处理厂污泥堆肥化处理优化

以辽阳污水处理有限公司的污泥为研究对象,运用一套自制的适用于小体积发酵装置对污泥进行了高温好氧发酵堆肥处理.通过对比实验,对堆体温度、含水率等指标的变化进行了动态监测,获得了堆肥过程中各项指标的最优化组合.研究表明:通过室外通风晾晒并与调理剂混合,有利于调整生污泥水分,促进堆肥顺利启动;锯末、稻壳及稻草秸秆三种调理剂的调理效果次序为锯末>稻草秸秆>稻壳;污泥、调理剂、回流污泥最佳混合比为3∶2∶3;最后通过种子发芽实验得出堆肥污泥已经达到实际应用的要求.     

碳与氮质量比对鸡粪与玉米秸秆混合堆肥的影响

以新鲜鸡粪和玉米秸秆为堆肥原材料,调节堆体初始碳与氮质量比分别为14(堆体1)、18(堆体2)和30(堆体3),采用连续强制通风方式进行混合堆肥.研究温度、pH、电导率(EC)、有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)、阳离子交换量(CEC)和种子发芽指数(GI)等与堆肥产品质量和腐熟度密切相关的指标关系,并以此评价不同碳与氮质量比对堆肥产品质量和腐熟度的影响.结果表明:堆体3温度高于50℃的时间可维持5d,较堆体1(2 d)和堆体2(4 d)的高温时间长;堆体3的最终EC和CEC分别为1 070 μs/cm和1.456 mol/kg,与堆体1和2相比,其堆肥质量更佳;堆肥结束时,堆体1,2和3的OM含量下降约30％,而TN和TP含量未发生显著变化;堆体1,2和3的最终GI分别为61％,70％和82％.因此,初始碳与氮质量比为30的鸡粪和玉米秸秆混合堆肥(堆体3)能获得质量和腐熟度更好的堆肥产品.     

蔬菜-花卉秸秆混合堆肥性状表征及纤维素分解菌群选育研究

利用小型堆肥反应器，以蔬菜和花卉先秸秆为堆肥生料，研究了蔬菜－花卉秸秆混合堆肥体系的动力学特征。结果表明，质量比为2：3的蔬菜和花卉秸秆在容积为100L的反应器中，通气量为0．3m^3h^-1的条件下能达到较理想的发酵状态。在秸秆堆肥体系中，以纤维素为惟一碳源筛选到一批具有较高纤维素降解能力的微生物菌，初步统计有32种表现型，其中7种为真菌，25种为细菌。通过微生物正交实验，得到4组高效组合菌剂（共15种表现型），能在3d内快速启动滤纸条降解。该研究为下一步花卉秸秆高效复合降解菌剂的研制，以及解决混合发酵过程中蔬菜和花卉秸秆发酵不同步问题提供前期基础。     

生物炭添加对污泥堆肥腐殖化和氨气排放的影响

近年来,市政污泥产量及无害化处置量均呈增加趋势,污泥堆肥技术成为研究与关注的热点,但传统堆肥中存在许多问题。为提高市政污泥堆肥腐殖化程度并减少氮素损失,通过好氧堆肥方法研究了添加生物炭对市政污泥堆肥腐殖质组分及氨气排放的影响。结果表明,在37 d堆肥中,对照（C1）、添加5%生物炭（C2）、添加10%生物炭（C3）3个处理均达到腐熟标准。与对照相比,生物炭添加延长了堆体高温时间1~4 d,提高了堆体pH和EC,对总有机碳、水溶性有机碳、富里酸分解更彻底;堆肥结束时,C2堆体腐殖化指数、胡敏酸占有率和胡富比均高于对照,腐殖化效果最好。氨气释放主要在高温期,累计释放量C1（178.43 g/m2）＞C3（151.28 g/m2）＞C2（134.97 g/m2）,堆肥结束C1、C2和C3总氮含量分别为11.67 g/kg 、13.48 g/kg和13.03 g/kg,添加生物炭有利于氮素保留。可见,生物炭在提高堆肥腐殖质稳定和减少氨气排放中具有良好效果,且5%添加量优于10%。     

耐热菌剂对堆肥有机质降解及细菌演替的影响

针对传统堆肥周期长、有机质降解效率低的问题,将耐热复合菌剂接种于餐厨废弃物高温堆肥中,研究其对有机质降解及微生物群落动态变化的影响。结果表明,接种耐热复合菌剂有利于：有机质降解,堆肥细菌群落丰富度和多样性的提高,厚壁菌门(Firmicutes)和尿素芽胞杆菌属(Ureibacillus)相对丰度的提高,冗余分析的结果表明,厚壁菌门(Firmicutes)对有机质降解的影响最强;网络分析结果表明,堆肥过程中尿素芽孢杆菌属(Ureibacillus)相对丰度的增加以及乳杆菌属(Lactobacillus)相对丰度的降低促进了有机质的降解。因此,接种耐热复合菌剂可以提高高温堆肥的质量和效率。     

油松林氮矿化随土壤有机物质量的变化特征

【目的】明确不同类型有机物对土壤氮素转化的作用机理。【方法】以山西太岳山油松林为主要研究对象,通过向表层土壤添加等碳量的叶、木屑和生物炭等有机物碎屑,采用顶盖埋管原位培养法,测定了各处理样地不同时期的土壤无机氮含量。【结果】添加木屑使土壤微生物氮含量明显降低了45.57%(P＜0.05)。各处理的土壤有机氮矿化过程表现出很强的季节性变化。添加叶、生物炭和木屑处理下,土壤硝态氮含量变化以2015年5月最为明显,分别比对照提高了63.59%、102.62%和102.90%(P＜0.05); 而添加外源有机物却降低了土壤中铵态氮的含量; 在添加生物炭、叶和木屑处理下,土壤有机氮的净化量分别为1.29、0.40、-3.47 mg/kg, 远高于对照样地的净化量(-20.74 mg/kg)。添加外源有机物在春季、秋季和冬季对土壤有机氮的硝化速率有明显的促进作用,却在夏季表现为抑制作用; 而氨化速率仅在冬季全部呈现为正值。【结论】在年际尺度上,生物炭对土壤氮矿化的促进作用较强,短期内木屑对土壤氮矿化的促进作用较强。     

豆腐渣堆肥过程中的多维光谱解析与建模

以豆腐渣为底物进行混合好氧堆肥,采用三维荧光光谱（3D-EEMs）分析了堆肥产物淋溶上清液DOM的组成,运用傅里叶红外光谱（FTIR）技术解析了堆肥样品中官能团信息。利用三维荧光结合平行因子法研究了堆肥过程中DOM的动态变化过程,分析得出两种组分即可见区类色氨酸（Ex/Em=285 nm/350 nm）与类腐殖酸（Ex/Em=335 nm/415 nm）,随着堆肥的不断进行,可见区类色氨酸荧光强度逐渐下降,类腐殖酸荧光强度逐渐上升,表明堆肥进入腐熟阶段。傅里叶红外光谱分析表明堆肥过程中多糖类小分子物质逐渐减少,而腐殖酸类大分子物质逐渐增加。进一步运用近红外光谱（NIRS）和区间偏最小二乘法等化学计量学方法构建了堆肥过程有机质含量分析预测模型,结果表明,优化选择区间5831.95~6086.52 cm-1可以建立稳健的有机质定量分析模型,堆肥有机质实测值与近红外预测值的相关系数（R）为0.9861、交叉验证均方差（RMSECV）为0.8247、偏差（Bias）为0.005,表明堆肥有机质含量与近红外光谱具有较好的相关性。     

微生物菌剂对城市污泥堆肥过程中氮素转化的影响研究

以稻草、木屑为填充料,分别添加EM原露、腐秆灵、金宝贝生物发酵剂、阿姆斯生物发酵剂和纤维素分解菌5种微生物菌剂,采用人工翻堆好氧堆肥工艺,进行城市污泥堆肥试验,通过测定堆肥过程中温度、pH值及NH_4~+-N、NO_3~--N和总氮含量,研究了5种微生物菌剂对城市污泥堆肥进程及氮素转化的影响,结果表明:添加微生物菌剂后堆体达到高温期和最高温度的时间较对照提前了1～2 d,降温阶段的降温速率提高了0.54～0.74℃/d,达到室温时间提前了5～6 d;各堆体50℃以上均保持了7 d以上,满足堆肥卫生学指标.添加微生物菌剂能促进有机氮的分解,促进硝化细菌的生长,有利于NH_4~+-N向NO_3~--N的转化和堆肥的腐熟进程.由于添加微生物菌剂提高了堆体升温速率、延长了高温期的维持时间和增加了堆体的pH值,导致更多的氮素损失.堆肥结束时,堆体氮含量降低39.8%～44.8%,较未添加微生物菌剂的堆体降低量多9.8%～14.8%.综合各项指标,金宝贝生物发酵剂和阿姆斯生物发酵剂具有较好的应用前景.     

城市沼渣堆肥工艺及其施肥技术的优化

为探讨缩短城市沼渣堆肥时间,提高堆肥效率和沼渣施肥技术,采用二步法对好氧堆肥工艺进行物料配比中试试验,开展毛豆种植的沼渣施肥试验.研究结果表明:调理剂菇土、稻壳、木屑可以促进堆肥效率;堆体初期24 h,它们比对照组的温度分别提高8,5,3 ℃,产品水的质量分数分别减少45%,38%,14%,种子发芽率指数分别提高10%,8%,7%,产品粒度分别减少54%,34%,20%;毛豆种植配施沼渣有机肥与对照施肥比较,产量增加9.4%,土壤渗漏水硝态氮、总磷质量浓度分别减少13.4%,21.6%,配施沼渣有机肥有利     

白腐菌对小麦秸秆腐熟的增效作用

采用室内堆肥试验,考察白腐菌对小麦秸秆的腐熟作用.结果表明：添加白腐菌的各处理均明显好于对照处理.与自然发酵的CK1相比,腐熟时间由30天,缩短为14天.与加了腐熟剂的CK2比较,发酵时间提前2-4天.腐熟剂处理木质素降解率为21.1％,添加白腐菌的T3处理降解率可达64.5％,较单独腐熟剂的对照处理降解率高43.5％.且综合考察秸秆腐熟效果,初步确定白腐菌添加量为10ml/750g.     

娄彻氏链霉菌发酵改善水稻秸秆加工性能的研究

【目的】应用正交试验,研究了娄彻氏链霉菌发酵对水稻秸秆加工性能的影响。【方法】在30℃、含水率为65%的条件下,探究了发酵时间、接种量、碳氮比3因素对水稻秸秆质量损失率,纤维素、半纤维素和木质素的降解率,以及最大压应力和黏度(加工性能)的影响,并利用SPSS 19.0软件分析了降解条件与水稻秸秆理化性能的相关性。【结果】娄彻氏链霉菌发酵条件对水稻秸秆的降解性与加工性能的影响顺序为:发酵时间碳氮比接种量;通过相关性分析可得,发酵时间与纤维素、半纤维素和木质素的降解率以及质量损失率极显著正相关,与秸秆的最大压应力和黏度显著负相关。发酵的最优条件为:碳氮比为25,接种量为0.8%,发酵时间为20 d。此时水稻秸秆的最大压应力为5.62 MPa,较原秸秆降低了10.74%;黏度为415.8 m Pa"s,较原秸秆提高了29.7%;平衡扭矩则降低了18.2%。微观结构(SEM)显示发酵后水稻秸秆表面粗糙、凹凸不平,内部结构发生了变化。【结论】娄彻氏链霉菌发酵改变了水稻秸秆的物理化学结构,改善了水稻秸秆的加工性能。