基于概率神经网络的污泥堆肥腐熟度的综合判别

由于污泥堆肥过程中各组分间相互影响和制约,污泥腐熟程度的判别系统呈现模糊性,使得传统评价方法对该判别系统很难正确认识。文章根据污泥堆肥的具体情况,提出了以含水率、挥发固体、粪大肠菌值、发芽指数作为腐熟程度的判别指标体系,并基于概率神经网络建立污泥堆肥腐熟程度的综合判别模型,然后用该模型判别上海市某污水厂污泥快速好氧堆肥工艺污泥堆肥样品的腐熟程度。结果表明:①将污泥堆肥的含水率、有机质、粪大肠菌值和种子发芽指数作为判别指标,可以判别污泥堆肥腐熟程度;②概率神经网络可以建立判别指标与稳定化程度等级之间复杂的非线性关系,为腐熟度的判别提供一种通用的模式,且判别结果比较合理。     

河北省承德地区秸秆堆肥特性及腐熟度评价

以河北省承德地区的油葵秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆与鸡粪为原料,设置4种不同配比（F1、F2、F3、F4）,于2009年秋末接种EM菌进行堆肥试验.通过对堆肥过程中堆体的温度、含水率、NH4＋-N、NO3--N、pH值、C/N、T值的测定,研究了不同配比对堆肥腐熟度的影响.采用大白菜种子发芽指数（GI）评价了堆肥的腐熟度和...     

微生物菌剂堆肥中草药渣中试研究北大核心CSCD

木质纤维素降解是中草药渣堆肥的主要难点.在前期小试的基础上,接种纤维素降解菌剂,将1 t新鲜药渣直接进行好氧堆肥.腐熟度指标T值和种子发芽指数(GI)显示,堆肥19 d左右就已经腐熟.堆肥过程中接种组(JZ)和对照组(CK)的纤维素平均降解速率分别为0.73 kg/d和0.64 kg/d,JZ比CK纤维素降解总量提高了13.39%,木质素降解量提高118.18%.第30天时,堆肥的含水率、p H、总养分、重金属等指标都达到有机肥料标准(NY 525-2012).接种菌剂提高了堆肥温度,加速了水分散失,促进了纤维素和木质的转化,有利于堆肥腐熟和提高肥料品质.因此,在中试规模上堆肥中草药渣生产有机肥是可行的.     

腐熟堆肥接种对蔬菜废物中高温好氧降解过程的影响

通过不同比例腐熟堆肥接种,进行蔬菜废物高温好氧降解试验,研究接种对蔬菜废物好氧降解过程的影响.结果表明:当接种率为5%,3%和1%时,增加腐熟堆肥接种比例有利于提高有机物的好氧降解率,试验末期有机物降解率分别为53.3%,50.0%和43.7%,糖类和纤维素类降解的差别是其降解率差距的主要来源;腐熟堆肥接种对堆肥过程中微生物演化规律影响明显,但接种率达到一定水平后,接种对生物相的影响会随堆肥过程而逐步消失;通过对微生物相演变与生物质降解过程的相关性分析,表明微生物种群增殖与特定生物质类型降解存在明显的相关性,从而提示了采用按堆肥过程中生物质分类的降解状况分段接种微生物的可能性.     

堆肥腐熟度指标的探讨

腐熟度是城市垃圾和有机废弃物堆肥处理的一项重要指标.本文在综合分析前人的各种腐熟度指标和在实验的基础上提出以耗氧速率作为堆肥腐熟的指标,并从理论和计算方法上作了较详细的讨论.耗氧速率作为腐熟度指标具有测定方便、准确、快速和使腐熟度能定量化表示等优点,可直接用于生产现场的测试和指导操作条件的控制,是目前较为理想的腐熟度指标之一.     

城市污泥与稻草堆肥中多环芳烃的研究

将污泥与稻草进行翻堆、菌种 翻堆、连续通气和间歇通气 4种不同方式的堆肥 ,应用GC/MS对堆肥中的多环芳烃类化合物 (PAHs)进行分析 ,探讨堆肥产物中PAHs的含量分布模式以及不同堆肥方式对PAHs的降解效果 . 4种污泥堆肥中ΣPAHs在2 0 83—2 8 4 35mg·kg- 1之间 ,依次是菌种 翻堆 ( 2 8 4 35mg·kg- 1>翻堆 ( 7 30 3mg·kg- 1) >连续通气 ( 4 80 8mg·kg- 1) >间隙通气 ( 2 0 83mg·kg- 1) ,绝大部分化合物的含量都低于 0 2 0mg·kg- 1.堆肥前后ΣPAHs降解率在 6 5 5 %— 93 2 0 %之间 (平均为6 5 0 0 % ) ,绝大部分化合物的降解率都在 90 %以上 .通气堆肥尤其是间歇通气堆肥对污泥中PAHs的降解效果最好 .     

菌渣好氧堆肥过程中腐熟度指标及红外光谱的动态变化

为实现食用菌菌渣的合理处置及资源化利用,以食用菌菌渣、鸡粪和豆渣为原料,共设计3个堆肥处理(菌渣与黄豆渣混堆,C1;菌渣与鸡粪混堆,C2;菌渣直接堆制,C3),通过高温好氧堆肥方式研究堆肥过程中相关腐熟度指标及红外光谱的动态变化。结果表明,堆肥过程中温度变化经历了3个阶段,50℃以上高温持续时间均大于10 d。pH总体呈上升趋势,至堆肥结束达到8.0—9.0之间,符合腐熟堆肥的标准;EC值在1.0—2.5 mS·cm~(-1)范围内浮动,C1处理的EC值大于C3的EC值;C/N总体呈下降趋势,堆肥结束时3种处理的比值均低于20;种子发芽指数(GI)随着堆肥过程逐渐上升,至21d时,3种处理的GI值均超过50%,堆肥结束时,C3的GI值达到72.46%,C1、C2的GI值分别为81.02%和82.36%。堆肥过程中胡敏酸(HA)含量逐渐升高,富里酸(FA)的含量变化不大,3种处理胡敏酸与富里酸的比值(HA/FA)总体呈升高趋势,C1、C2和C3的HA/FA值分别由初始的2.38、2.20和2.28增加到3.92、3.22和3.82。红外光谱数据表明,随着堆肥过程的进行,多糖类物质含量减少,有机物中不饱和结构的多聚化或联合程度增大,芳香结构物质与氨基基团有所增加,说明堆肥过程中有机物质的变化规律先是大分子物质(如蛋白质、多糖类等)被降解,然后是腐殖质类物质的逐渐合成。     

磷酸盐添加对快速好氧堆肥过程pH及腐熟效果的影响

随着我国环保政策的日趋严格,具有堆肥周期短、产品质量好、二次污染小等优点的反应器快速好氧堆肥工艺受到人们的广泛关注.然而,由于堆肥原料的有机物含量高,导致快速堆肥初期的有机酸累积,堆体pH偏低,影响堆肥效果.本研究拟通过添加磷酸盐,解决剩余污泥反应器快速堆肥过程出现的pH偏低问题.结果表明,添加磷酸盐可有效控制堆体pH,堆肥初期,HPO_4~-通过与有机酸解离产生的H~+反应生成H_2PO~-_4,提高堆体pH,堆肥后期,蛋白质降解产生较多NH~+_4,导致pH升高,堆体中的H_2PO~-_4通过与OH~-结合生成HPO_4~-,降低堆体pH.当HPO_4~-与H_2PO~-_4的摩尔比为2∶5时,堆体pH值可维持在6.0—8.5之间,有机物降解率最高,堆体的NH~+_4-N含量最大,达3.99 mg·g~(-1),堆肥过程的保氮效果较好,且所得堆肥产品的种子发芽指数也较高,腐熟程度良好.     

市政污泥堆肥过程胡敏酸电子转移能力的演变规律

腐殖质作为电子穿梭体在介导有机污染物和重金属降解和转化过程中具有十分重要的作用.本研究通过电化学方法测定了市政污泥堆肥胡敏酸的电子转移能力(electron transfer capability,ETC),并利用三维荧光光谱和紫外-可见光光谱分析探讨堆肥过程胡敏酸化学组成和结构变化对其ETC的影响.结果表明,堆肥胡敏酸的电子接受能力(electron accepting capacity,EAC)和电子供给能力(electron donating capacity,EDC)分别在12.46—18.62μmol e-·g~(-1)C和165.07—257.84μmol e-·g~(-1)C之间,从堆肥初期到堆肥末期,两者均呈现增加的趋势.元素分析结果表明在堆肥前期N、C和H含量下降较快,而S含量在后期下降较快.平行因子分析发现,随着堆肥进行胡敏酸中代表类腐殖质物质的组分1和组分3的含量逐渐升高,而代表类蛋白物质的组分2的含量逐渐减少.胡敏酸HIX、S_R和SUVA_(269)分别从初期的0.523、3.33和1.69变至0.732、2.20和2.39,说明胡敏酸中有机质的腐殖质化程度、分子量和芳香性均随着堆肥腐熟呈现出增大趋势.相关性分析表明,随着堆肥进行胡敏酸中类腐殖质物质增多、类蛋白物质减少,导致胡敏酸分子量、芳香度与腐殖质化程度增大,从而促进了胡敏酸EDC和EAC的增加.     

奶牛粪条垛式模拟堆肥腐熟度及微生物群落结构变化

为降低堆肥成本、促进资源化利用和集约化养殖场奶牛粪污处理,采用小型堆肥反应器,研究利用奶牛粪污压榨残渣进行无辅料添加条垛式堆肥的可行性.堆肥过程中监测物料温度和各种理化指标的变化,并跟踪解析微生物群落.条垛式模拟堆肥共持续75 d,肥堆温度维持50℃以上达10 d,水分含量逐渐降低.pH在开始阶段略有增加后最终降低到约8.0.有机物降解率在堆肥前30 d迅速增加,而后逐渐增加到57.8%,C/N随着有机物的降解降低到9.75.NH_4~+在堆肥进行20 d后显著降低,由于硝化作用NO_3~-逐渐增加,最终产品中未检测到NH_4~+,NO_3~-含量达到2 208.8 mg/kg(干重).堆肥结束时物料的电导率为2 250.8μS/cm,低于文献推荐限值3 000μS/cm;成熟堆肥的种子发芽指数达到120.4%.高通量测序结果显示,微生物群落结构在堆肥前期发生了显著变化,堆肥后期则保持相对稳定,氨氧化细菌Nitrosococcus和硝化细菌Nitrolancea、Nitrospira进行了NH_4~+向NO_3~-的转化,堆肥19 d后硝化细菌占总细菌的比例达2%以上.综上,条垛式堆肥适合处理奶牛粪渣,可在无辅料添加情况下达到理想的堆肥效果,成熟堆肥质量优良.(图10表1参25)     

不同纤维素降解菌对玉米秸秆的降解效果

该研究旨在探索不同纤维素降解菌对玉米秸秆降解效果的差异性,为秸秆资源化利用提供参考。利用筛选自宁夏秸秆堆、畜粪和土壤中的四株纤维素降解菌,分别为黄曲霉(Aspergillusflavus)Z5-3菌株,非洲哈茨木霉(Trichoderma afroharzianum)Z6-4菌株,藤黄单胞菌(Luteimonas sp.)X11-1菌株,施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)X3-5-1菌株,通过室内控温秸秆堆肥发酵试验,研究添加不同纤维素降解菌后堆肥温度、pH值、碳损失、氮损失、有效养分含量的变化规律。试验结果表明,与对照(不加菌处理)比较,加菌处理提前1-2 d进入高温期,最高温度提高了0.3-1.3℃,且细菌处理较真菌处理提前1 d进入高温期,最高温度提高了0.5-0.7℃。pH值总体呈先增加后降低的趋势,且在高温期达到最大值。与对照相比,加菌处理NH3和CO2累积释放量具有降低趋势。以全氮含量变化计,细菌X11-1、X3-5-1处理的氮损失分别为26.14%和26.57%,真菌Z5-3、Z6-4处理分别为36.49%和34.19%,表明添加不同纤维素降解菌可不同程度地降低堆肥物料中的碳损失和氮损失,其中细菌处理保氮效果显著优于真菌处理。与对照相比,细菌X11-1、X3-5-1处理、真菌Z5-3、Z6-4处理分别提前腐熟5、2、2、2d,表明添加纤维素降解菌可减少堆肥物腐熟时间,促进物料养分浓缩。综合判断,玉米秸秆堆肥中加入纤维素降解菌,有利于降低物料的碳、氮损失,且细菌的保氮效果优于真菌,其藤黄单胞菌X11-1处理最先达到腐熟,为最佳处理。     

不同环境温度条件对脱水污泥堆肥效果的影响研究

为明确不同环境温度对脱水污泥堆肥效果的影响,试验采用双层反应器进行水浴保温模拟不同环境温度,分别设置10℃(CT10)和25℃(CT25)两个处理并运行30 d,通过分析污泥堆肥过程中温度、pH、总氮、C/N比值、腐殖酸含量等指标变化特征,比较两个处理的污泥腐熟效果。结果表明:CT25堆肥处理进入55℃高温期并维持8 d,较CT10处理提前3 d达到高温期并多维持3 d;两个处理堆体的pH值变化范围为7.10~7.91,呈先升后降趋势,且CT25处理pH值的升高、降低幅度更大;两种堆肥处理有机质和总氮含量呈降低趋势,且同一时期CT25处理低于CT10,其中18 d取样时两处理有机质含量呈显著性差异(P0.05),两处理总氮在堆肥各时期没有呈现显著差异(P0.05);整个运行期间,堆体腐殖酸含量呈增加趋势,堆肥结束时,CT25处理的腐殖质含量达24.18%,较CT10处理提高5.52%;通过T值(T=(C/N)终/(C/N)始0.6)判断两处理的污泥腐熟程度,结果显示,第18天时CT25处理的T值为0.59,堆体达到腐熟,CT10处理在第30天时才达到腐熟。上述结果表明,利用该反应器进行脱水污泥堆肥,较高温度启动可以实现污泥更快速、充分腐熟。通过对脱水污泥堆肥反应器启动温度的控制,可为低温条件下脱水污泥的快速腐熟控制提供参考。     

添加生物炭对猪粪好氧堆肥过程氮素转化与氨挥发的影响

为了减少好氧堆肥过程中氮素的损失,研究添加生物炭对猪粪好氧堆肥过程中氮素转化和损失的影响。设置不加生物炭对照(S1)以及猪粪秸秆中添加5%(S2)、10%(S3)、15%(S4)生物炭4个处理,监测堆肥过程中堆肥温度、氮素形态及氨挥发速率等的变化。结果表明,与对照相比,添加生物炭能够提高堆肥温度,提前2—3d进入高温期,缩短堆肥周期,提高堆肥品质。生物炭显著增加猪粪堆肥NO_3~--N的含量,降低了NH_4~+-N的含量,有利于NH_4~+-N向NO_3~--N转化;堆肥结束时,处理S2、S3和S4的NO_3~--N含量分别比对照提高了39.64%、46.68%和28.84%;添加生物炭明显降低了堆肥在高温期的氨挥发速率,且氨挥发累积排放量分别比对照降低了18.77%、25.35%和26.39%。与堆肥前相比,S1—S4总氮的增加率分别为9.7%、27.5%、28.6%和26.2%,添加10%生物炭的处理固氮效果最好。以上结果说明,猪粪堆肥过程添加生物炭更易促进堆肥腐熟、抑制氨气挥发和减少氮素损失,通过合理物料配比的好氧堆肥可以更有效地实现农业秸秆及猪粪的优质资源化利用。     

高温堆肥对猪粪中多类抗生素的去除效果

在人工控制条件下进行高温堆肥,考察不同通风方式对堆体温度、发芽指数等堆肥腐熟指标的影响,研究堆肥过程对磺胺二甲嘧啶(SMN)、土霉素(OTC)、金霉素(CTC)和泰妙霉素(TIA)这4种常见畜用抗生素的去除效率.结果表明,翻堆+机械通风的方式可以促进堆肥腐熟进程,提高堆体最高温度并延长堆体高温阶段持续时间.抗生素的去除主要发生在堆体升温及高温阶段,且去除效率随着堆体最高温度的升高而提高.在4种抗生素添加量均为100 mg·kg-1条件下,堆肥腐熟进程并未受到较大影响.经过28 d的高温堆肥,SMN、OTC、CTC和TIA的残留量分别为1.90、7.20、6.64和8.75 mg· kg-1.     

利用化学分析和生物毒性监测方法综合评价污水污泥环境影响的研究

利用化学分析和发光细菌生物毒性联合检测方法评价了上海地区7处污水处理厂污水污泥(分别用S1～S7表示)中主要污染物水平和毒性大小.结果表明,污水污泥样品S5和S7的重金属超过CJ/T 309-2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》标准和全国平均水平,主要超标重金属为Cd、Hg和Cu;污水污泥中多氯联苯、有机氯农药和二(噁)英类含量与组成则处于安全水平;样点S1～S6的多环芳烃(PAHs)平均含量低于CJ/T 309-2009中A级标准与欧盟和美国关于污水污泥的土地倾倒标准,但样点S7的w(ΣPAHs)达到34.61 mg·kg-1,超过CJ/T 309-2009最高允许限值的6倍.污水污泥浸出液化学分析结果表明,PAHs和重金属含量低于GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》和欧盟EN 12457.2-2002 《废弃物表征浸出颗粒废弃物和污泥浸出一致性试验》标准,但所有样点的溶解性总有机碳均超过欧盟EN 12457.2-2002标准.发光细菌综合生物毒性结果表明:样点S3的综合毒性最高,S1、S6和S7次之,S2、S4和S5较低,以生活污水为主要来源的污水污泥的综合生物毒性较高.该结果可为污水污泥的后续处理和处置提供基础数据.     

不同堆肥材料及引入外源微生物对高温堆肥腐熟度影响的研究

利用畜禽养殖场粪便（ 鸡粪、鸡粪稻壳和猪粪） 和农业废弃物（ 稻壳） 在自动化堆肥装置中进行堆肥试验,探讨不同碳氮比和引入外源微生物后对堆肥腐熟度及养分含量与形态的影响及寻找畜禽粪便快速、高效的高温堆肥方法和条件．结果表明：稻壳是一种硅含量较高难分解的高碳素含量原料,在堆肥前后碳素和 Ｃ／ Ｎ（ ｍ／ｍ） 比变化较小,因而不能以 Ｃ／ Ｎ 比变化来确定堆肥是否腐熟;堆肥水浸提液 Ｗ Ｓ Ｃ／ｏｒｇ － Ｎ（ ｍ／ ｍ） 比和发芽率指数（ Ｉ Ｇ） 指标可以确切反映堆肥的腐熟度．试验比较表明：采用猪粪：稻壳鸡粪：稻壳＝ ６ ：３ ．８（４） ：５ 的质量比,再添加ｗ ＝ ０ ．５ ％ 的快速发酵菌剂,能加速稻壳堆肥腐熟,显著缩短发酵时间,一般堆制１４ ～２１ ｄ 即达到要求     

广州市污水污泥堆肥在环境绿化中的应用

将广州市大坦沙污水处理厂产生的脱水生污泥与粉煤灰、稻草按质量比例4∶1.2∶1混合堆制而成的污泥堆肥,堆肥总养分含量高于农家肥中的鸡粪,无论单独施用或与化肥结合使用应用于草坪等园林绿地,均有明显效果。污泥堆肥在草坪土壤应用的肥效试验表明,污泥堆肥与化肥结合使用效果较好,能缩短草坪草出苗和成坪时间,显著提高建植初期草坪草的生物量,但每公顷施用纯污泥堆肥30t与60t比较两者草坪草生物量没有显著差异;污泥堆肥施用污染风险初步分析表明,土壤中的重金属含量、渗滤液中的NO3--N和全P含量随着污泥堆肥施用量的增加而明显提高,考虑到广东地处热带、亚热带,雨量丰富且暴雨多,土壤呈酸性的特点,在园林绿地等相对封闭的体系中施用本项目堆制的污泥堆肥,只要将年施用量控制在30t/hm2以下,是基本安全的。     

基于EEM与PCR-DGGE技术分析温度对蚯蚓堆肥处理城镇污泥的影响

将城镇脱水污泥制成5 mm粒径颗粒分别在15、20、25℃条件下进行蚯蚓堆肥,利用三维荧光(EEM)考察了温度对蚯蚓堆肥处理城镇污泥过程腐熟程度的影响,并采用PCR-DGGE技术探究了不同温度条件下蚯蚓堆肥微生物种群结构的变化,旨在分析蚯蚓堆肥中的微生物种群结构的变化,进而验证污泥中腐殖酸类有机物熟化降解机理,并为蚯蚓堆肥处理城镇污泥实现工业化生产提供理论依据。EEM分析结果表明:在堆肥30 d时,堆肥系统中腐殖酸类物质已基本降解完全,且随着堆肥时间的延长,芳香类蛋白质一直在被蚯蚓和微生物所利用;同一时期随温度升高,蚯蚓吞食和系统内的微生物的协同增效作用能加快系统中DOM的降解效率、提高系统的矿化程度。依据PCR-DGGE技术测序结果可知:蚯蚓堆肥系统中微生物种群对于温度变化存在缓冲区间,当温度在15—20℃范围内变化时,细菌和真核微生物的种群多样性差异均较小;温度为25℃时,系统中细菌种群多样性降低,真核微生物种群多样性升高;堆肥结束时,3个温度组系统中共有细菌种群类别占系统中总细菌种群类别79%以上,共有真核微生物种群类别占系统总真核微生物种群类别75%以上,表明随着温度升高系统中主要微生物种群类别并未发生变化,仅共有微生物种群的相对数量发生了改变,且3个温度组系统中均以拟杆菌门(Bacteroidetes)和子囊菌门(Ascomycota)为优势种群,温度越高,相对数量越多,系统中易利用有机质所占比重小,系统更加稳定。     

常温纤维素降解菌群的筛选及其特性初探

在改良PCS培养基的基础上,通过定期改变传代方法,从污泥、森林土、发酵腐熟牛粪、堆肥处理麦秆中筛选出1组纤维素分解能力强而稳定的纤维素混合菌群(代号为Xc),100 mL培养物在37 ℃静置培养5 d,对滤纸纤维素、脱脂棉、麦秆(片)、牛粪纤维降解率分别达到81%、41%、25%、40%.Xc在37、28 ℃分解滤纸时,分别在第5 天、第7 天时CMC酶活性最高,分别达到104.5、95.3 U·mL-1.在初始pH 5～9的培养基上接种均能表现出较强分解能力.采用变性梯度胶电泳(DGGE)法比较来源于不同时期菌群16S rDNA条带表明,菌群结构稳定.     

灰色聚类法综合评价滴水湖水系环境质量

将滴水湖水系看作一个灰色系统进行研究,利用灰色聚类理论,以地表水环境标准和富营养化分级标准为基础建立灰类评价体系,确定聚类指标的隶属度和标准灰类的权重,得到各聚类指标对标准灰类的聚类系数,最大聚类系数关联的等级即水体质量等级。2010年,每2周1次对滴水湖水系11个监测点的溶解氧（DO）、化学需氧量（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、透明度（SD）及叶绿素a（Chl.a）进行监测,取各指标的年均值,建立灰类评价系统。结果表明：滴水湖水源大治河及引水干道随塘河处水质属于Ⅳ类～Ⅴ类,呈富营养化和极度富营养化状态;闸外引水河芦潮引河段水质类型为Ⅲ类,为富营养化水平;闸内引水河道水质总体呈现富营养化状态,水质类型为Ⅲ类;滴水湖湖区水体质量良好,水质类型为Ⅲ类,呈中营养水平。