新型调理剂CTB-2污泥堆肥的氧气时空变化特征研究

采用新型CTB-2调理剂与城市污泥进行堆肥,研究了堆肥过程中氧气、温度的时空变化特征。结果表明,m（CTB-2调理剂）：m（污泥）=1：2能够有效降低污泥容重,改善堆体结构;堆体能够快速升温至高温期并持续7d以上,最终完成无害化;采用该比例的调理剂能够保证堆体的通风供氧,使堆体各层通风后的氧气体积分数都恢复至19％以上,最低氧气体积分数维持在数17％以上;堆肥过程中堆体的氧气体积分数、耗氧速率和温度都具有明显的层次效应,堆体耗氧速率呈先升高后降低的趋势,堆体通风后的氧气和最低氧气体积分数均随着堆肥的进行而增加。     

发酵基质含水率对牛粪好氧堆肥发酵产热的影响

以牛粪和玉米秸秆为原料进行好氧堆肥试验,采用氧弹量热法测定发酵产热量,研究堆肥原料不同初始含水率(物料初始含水率w分别为41%、50%、55%、65%和75%)对发酵产热的影响,以及堆肥过程中有机质损失与产热的关系。结果表明,在堆肥第3天各处理(除初始含水率75%处理)温度均达55℃以上,堆肥各处理均表现为前3 d有机质降解最快,热值损失最多。物料初始含水率为41%～65%时,发酵产热量与物料初始含水率呈显著正相关。初始含水率65%对堆肥最有利,有机质损失和总热值变化最大,有机质损失29.18%,总产热量为2 236 kJ.kg-1,若所产热量全部用于去除水分,可以使堆肥物料水分完全去除。     

葡萄糖对芽孢杆菌降解水体中4,4'-二溴联苯醚的促进作用

为了探究4,4'二溴联苯醚(BDE-15)在水环境中的生物降解过程及其影响因素,在实验室内利用筛选得到的芽孢杆菌(Bacillus sp.)对BDE-15进行生物降解试验,并研究了外加碳源和高初始浓度BDE-15对微生物降解能力的影响.结果表明,在葡萄糖作为外加碳源条件下芽孢杆菌能降解水体中BDE-15,4d后菌株对BDE-15的降解率为28％,再次添加葡萄糖可提高降解率至55％.高质量浓度(50 mg·L-1)BDE-15能抑制芽孢杆菌生长,并显著影响菌株对BDE-15的降解能力.     

造纸污泥工厂化堆肥过程中理化性质的动态变化

工厂化强制通风静态垛好氧堆肥试验结果表明,造纸污泥与木屑按10∶1比例混合后,2~3 d即可达到60℃,高温期维持时间超过10 d,完全符合我国标准CJJ/T52-93规定,达到无害化要求;堆肥过程中堆体上层温度大于下层;高温堆肥后物料含水率降低20.2%,脱水效果明显;造纸污泥堆肥过程中物料的挥发性固体持续降低;堆体耗氧速率在升温阶段后期上升到最大值,此后持续降低,到堆肥后期趋于稳定。     

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.     

堆肥过程中有机质和微生物群落的动态变化

利用3个容积约为50 L的平行生物反应装置研究堆肥过程中温度、湿度（水分含量）、pH值和有机质的动态变化情况。按照Van Soest方法根据有机质不同的溶解特性将其分为：溶于沸水的有机质H2O、溶于中性试剂的有机质SOLU、半纤维素（HEMI）、纤维素（CELL）和木质素（LIGN）。结果表明：反应装置内环境湿度调控在60%左右时,堆肥系统内借助生化反应,温度最高可达到约50℃。堆肥材料在反应初期呈现偏酸性（pH=6.5）,而随着反应的发生,pH逐渐变为中性或弱碱性（pH=7.4）。经过20 d的堆肥实验,有机质总量降解了约47%。在微生物作用下的各类有机质的降解率不同,按大小排序为H2O〉HEMI〉CELL〉SOLU〉LIGN,其降解率分别是85%、56%、36%、32%和27%。为了深入理解堆肥过程中有机质的降解机制,文章采用磷脂脂肪酸（PLFAs）技术对体系中的微生物群落变化进行了初步分析,发现微生物优势群落随反应温度的改变发生明显变化,在堆肥初期和堆肥中期,细菌占优势,而堆肥末期时真菌比例较高。在堆肥的过程中,革兰氏阴性菌的比例呈下降趋势,而革兰氏阳性菌的比例呈上升趋势。     

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。     

猎粪和锯末联合堆肥的中试研究

以3种配比的猪粪和锯末为原料，进行了联合堆肥中试研究。一次发酵采用温度反馈通气量控制的静态好氧堆肥系统，周期15d；二次发酵采用定期翻堆自然腐熟，周期30d。试验分析了堆制过程中温度、含水率、有机质、Ph值的变化。对堆肥产物的腐熟度和养分分析表明，3种配比的堆肥产物均可达到腐熟度要求。猪粪养分含量越高，产物养分越高。通过堆肥工艺的优化控制和加水措施，猪粪的锯末联合堆制可以在45d内获得高质量的有机肥，具有良好的应用前景。     

粪渣污泥好氧堆肥过程中主要理化性质的动态变化

进行了粪渣污泥的强制通风静态垛堆肥试验,分析了温度、氧气、含水率和挥发性有机物在堆肥不同阶段的变化特征。粪渣与木屑质量1∶1.5的比例下,能够实现快速高温好氧堆肥,堆体温度在高温期持续9d,达到无害化的卫生学要求。堆体耗氧速率在升温阶段后期上升到最大值,此后持续降低,到堆肥后期趋于稳定。据此提出了相应的通风策略。在堆肥过程中,物料的含水率和挥发性有机物含量持续降低,但到堆肥后期趋于稳定,堆肥结束时分别减小17个百分点和10.4个百分点。     

3株真菌对毒死蜱的降解特性

从污水排放口污泥中分离到3株以毒死蜱为唯一碳源生长的真菌WZ-Ⅰ、WZ-Ⅱ、WZ-Ⅲ,鉴定均为镰孢霉属(FusariumLK. exFx). 3株菌5d内对50mgL-1毒死蜱的降解率分别高达93. 5%、91. 4%和83. 5%.测定了不同碳源、pH、温度及毒死蜱浓度对真菌降解能力和生长量的影响.结果表明,以毒死蜱为唯一碳源且其浓度为20~200mgL-1,pH6. 5~9. 0,温度30 ~40℃时,真菌的降解效果较好;真菌生长量随外加碳源浓度的增加而增加,在pH 6. 5 ~9. 0时生长量较大,且当毒死蜱浓度为50mgL-1,温度40℃时其生长量最大. 图5表1参18     

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...     

一株选择性降解木质素菌的筛选及其对玉米秸秆的降解

以玉米秸秆为基质,对15株白腐真菌进行了初步筛选,从中获得一株选择性系数较高的菌株Y10,经ITS-5.8SrDNA序列分析,初步鉴定为Cerrena sp.,并研究了该菌在30 d培养期内降解玉米秸秆中木质纤维素的情况.结果表明,菌株Y10对玉米秸秆中木质素和半纤维素的降解速率明显高于纤维素;在30 d的培养过程中,该菌对玉米秸秆降解的选择性系数都大于1,d 15选择性系数最高为3.88.紫外光谱和红外光谱分析结果表明,经菌株Y10降解后玉米秸秆的化学成分发生了变化,且对木质素的降解程度要大于对纤维素的降解程度.图4表3参17     

污泥好氧发酵过程中热解特性变化研究

选用脱水污泥和木块进行好氧发酵,采用热重分析仪对污泥好氧发酵过程中不同阶段的污泥进行热重分析,研究不同阶段污泥热解特性的变化,并为探索污泥好氧发酵过程中有机质的变化规律提供参考。结果表明,污泥热解过程可分为4个阶段,分别为:水分析出阶段(T1)、挥发性有机物析出转化阶段(T2)、大分子有机物转化析出阶段(T3)和矿物质分解阶段(T4)。其中挥发性有机物析出转化阶段和大分子有机物转化析出阶段为失重的主要阶段。随着发酵时间的延长,污泥的最大失重率逐渐减小。发酵第1、4、7、10、13、16天,污泥最大失重率分别为51.14%、43.50%、43.18%、39.79%、35.72%、35.46%。当堆体处于升温期时,污泥样品挥发性有机物析出转化阶段及大分子有机物转化析出阶段失重率变化较大,分别减少2.11%和4.13%;堆体温度维持在40℃左右时,污泥样品大分子有机物转化析出阶段失重率变化较大,3 d内减少了4.68%。第13天与第16天污泥样品总失重率仅相差0.22%,好氧发酵在第13天已接近结束。不同发酵阶段污泥样品均以大分子有机物转化析出阶段失重率为最大,挥发性有机物析出转化阶段次之,矿物质分解阶段最小。有机质降解主要发生在发酵第1~4天和第7~10天,其中第1~4天污泥中挥发性有机物和大分子有机物均有显著降解,第7~10天以大分子有机物降解为主。     

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.     

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 .     

还田秸秆配施外源纤维素酶效应研究

为探求促进秸秆降解的新途径,采用室内培养法研究了外源纤维素酶对秸秆降解速率及土壤速效养分的影响。结果表明,整个培养期内,小麦秸秆,玉米秸秆加酶处理与不加酶处理降解率都存在极显著差异(p<0.01),到培养结束时小麦秸秆加酶处理降解率高出不加酶处理7.10%～11.86%,玉米秸秆高出8.01%～14.04%;整个培养期内,小麦秸秆,玉米秸秆加酶处理与不加酶处理间土壤速效氮、磷、钾含量都存在极显著差异(p<0.01),培养结束时,小麦秸秆最优处理速效氮、磷、钾含量高出对照4.15mg·kg-1,3.60mg·kg-1,32.35mg·kg-1,玉米秸秆高出6.50mg·kg-1,4.27mg·kg-1,47.97mg·kg-1。结果说明添加外源纤维素酶能够提高秸秆降解速率,促进秸秆养分矿化。     

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。     

奶牛粪便翻堆式与槽式堆肥过程气体排放规律及养分损失原位监测

为探究奶牛粪便翻堆式与槽式堆肥过程中温室气体和氨气(NH₃)排放规律及养分损失情况,采用原位监测的方法,通过静态采气箱和气体在线监测设备,分别对奶牛粪便翻堆式和槽式堆体开展为期36 d的气体监测。结果表明,翻堆式堆肥过程中甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N2_O)和NH₃排放主要集中于翻堆阶段;槽式堆肥过程中CH₄和NH₃排放主要集中于堆肥前期,N2_O排放则主要集中于堆肥中后期。堆体管理措施及物料特性显著影响堆肥气体的排放。翻堆式堆肥过程中翻堆对气体排放的影响大于堆肥理化因子如温度、含水率以及pH值;而槽式堆肥过程中,降低堆体的平均温度可同时减缓堆肥过程中CH₄、二氧化碳(CO₂)和NH₃的释放。从养分损失来看,翻堆式和槽式堆肥过程中碳素总损失量分别占堆肥物料初始总碳含量(TC)的27.16%和21.53%,其中约80%以上的碳素损失来自CO₂-C。而堆肥过程中氮素总损失量分别占堆肥物料初始总氮含量(TN)的18.67%和13.44%,其中约80%以上的氮素损失来源于NH₃N。该研究表明,在保证堆体物料腐熟的前提下,降低翻堆频率可显著减缓翻堆式堆肥过程中温室气体和NH₃的排放;降低槽式堆肥堆体的温度可显著减少堆肥过程中CH₄、CO₂和NH₃的排放。该研究结果对于减少堆肥过程气态污染物排放和养分损失,提高堆肥效率具有重要的指导意义。     

不同碳氮比条件下鸡粪和椰糠高温堆肥腐熟过程研究

用鸡粪和椰糠作为基本堆肥原料进行高温堆肥试验,通过控制鸡粪和椰糠的添加量调节堆体初始C/N比,研究其对堆肥过程中堆体温度、p H值、C/N比及养分全量等理化指标的影响,探究鸡粪和椰糠高温堆肥的最适C/N比。结果表明,当C/N比为25时,堆体达到最高温度(57℃),且高温持续时间最长(14 d)。堆肥过程中各处理有机质、全碳、C/N比均呈下降趋势,p H值均呈先上升后下降趋势,全氮和种子发芽指数呈上升趋势。堆肥结束后,堆体F1(初始C/N比为20)、F2(初始C/N比为25)和F3(初始C/N比为30)的C/N比分别为11.13、11.19和10.24,总养分含量w分别为7.94%、8.63%和8.29%,种子发芽指数分别为77.90%、100.65%和93.30%。