翻堆对强制通风静态垛混合堆肥过程及其理化性质的影响

为了了解翻堆对堆肥过程及理化性质的影响,开展了城市污泥、猪粪强制通风静态垛堆肥试验,试验共设4个处理,分别为升温期(3d)、高温期(10d)、降温期(20d)翻堆处理和不翻堆的对照处理.结果表明:翻堆处理能降低堆肥的挥发性固体含量,减轻其在堆体剖面的差异.升温期翻堆不利于堆体DOC含量的降低及腐熟度的提高.降温期翻堆会减小再次升温速率及其所达到的最高温度.升温期和降温期翻堆,虽然有利于堆体内湿度的均匀分布,但却会缩短高温持续时间、降低堆肥的减容率和脱水率.不同时期翻堆,堆肥的pH和EC有降低的趋势,但总体而言其影响并不是特别明显.在高温期翻堆的处理中高温期持续时间长达15d,堆体减容率高达29%,再次升温的升温速率和所达到的最高温度分别为4℃·d-1和60 5℃,且与其它处理相比,其堆肥的VS、DOC和湿度都较低,GI较大.由此试验表明,高温期翻堆的堆肥处理能提高强制通风静态垛堆肥的堆肥效率和质量.     

强制通风对菇渣好氧发酵的影响

以猪粪和稻草混合作为调理料,采用强制通风方式,在0.5 m~3的静态中试装置中进行菇渣好氧发酵试验。研究了在维持物料含水率稳定的前提下,不同通风处理对发酵各阶段的堆体温度、挥发性固体、pH、全氮、全磷、种子发芽指数和堆体体积等指标的影响。结果表明:适当通风可以满足菇渣发酵腐熟。通风量对堆料温度和挥发性固体的影响比较明显,而对堆体pH值、种子发芽指数的影响不显著,发酵完成后全氮全磷浓度均比初始状态有所上升,堆体体积呈下降规律。综合比较发酵各阶段的参数指标,得出发酵初期和高温期分别以0.05、0.067 m~3/(m~3·d)进行通风,物料翻堆后以0.033 m~3/(m~3·d)进行通风较适宜。     

秸秆堆腐物的基质化改良及育苗效应研究

文章针对农作物秸秆制备栽培基质的pH、EC值偏高和通气、持水孔隙度比例不当等问题,研究了稻草秸秆基质化利用过程理化性质的改良技术。以稻草秸秆、菇渣高温堆制及其堆腐物为常规对照,采用在高温好氧堆腐及穴盘育苗试验的方法,研究酒糟添加及物料组成对基质理化性质、幼苗生长的影响。结果表明,在堆腐阶段稻草秸秆+菇渣+酒糟处理的堆腐高温(50℃)维持天数较稻草秸秆+菇渣处理多13 d(P0.05),平均堆腐温度较稻草秸秆+菇渣高9.3℃(P0.05),稻草秸秆+菇渣+酒糟处理较稻草秸秆+菇渣处理腐熟物pH、EC值分别下降14.0%、16.5%,稻草秸秆+菇渣+酒糟处理提高了堆肥体的起始发芽指数;与对照相比稻草秸秆+菇渣+酒糟处理促进了堆腐进程,腐熟物更适宜于基质应用。2种腐熟物分别组配无机物珍珠岩后,均显著降低了EC值(P0.05),通气孔隙度、持水孔隙度等物理性质也得到改善(P0.05),综合幼苗地上、地下部生长特性,稻草秸秆+菇渣+酒糟处理组配珍珠岩后的育苗效果优于对照。采用农作物秸秆堆腐制备基质时,酒糟的加入能有效改善腐熟物中pH、EC值等不良理化性质,为农业废弃物的基质化利用提供了方法。     

供氧方式及供氧量对堆肥发酵进程的影响

对于麦秸、牛粪和鸡粪为原料的堆肥系统,通过翻堆和强制通气实现微好氧和好氧处理,测定了各种发酵参数的变化.结果表明,微好氧处理堆体内氧浓度始终小于1.5%,而通气处理堆体的氧浓度始终在4%以上;微好氧处理50℃以上高温期为23d,比通气处理多6d,而通气虽然高温期短但后期温度下降慢;微好氧处理的半纤维素含量从发酵开始时的13.86%下降到堆肥结束时的7.99%,纤维素含量由21.45%下降到16.07%,而通气处理最终半纤维素含量为8.50%,纤维素含量由21.45%下降到18.02%;从各种成分的下降曲线看,微好氧处理为一次下降,而通气处理基本为缓慢的2峰曲线.从硝酸根浓度、温度和C/N综合评价产物的腐熟度,微好氧处理进入腐熟约经35d,而通气处理经45～50d才进入腐熟.富集培养堆肥样品的试验证明0.01～0.05mg/L的微好氧和50～60℃高温是纤维素分解的最适宜条件.     

外源菌剂对香菊胶囊水提药渣发酵堆肥化质量的影响

为解决废弃中药渣污染环境的问题,将中药渣进行高温好氧发酵,以发酵过程中的理化性状和养分含量变化为指标,研究3种菌剂对中药渣发酵堆肥化质量的影响。结果表明:发酵结束时,3种菌剂处理的堆体颜色均呈棕褐色,无臭味,质地松软易碎;发酵过程的高温期持续超过7 d,药渣腐熟的时间为49 d左右;3种菌剂均能快速促进有机物分解,提高发酵产物中总养分含量,其中1号和3号菌剂的升温速率较快、发酵产物的总养分含量较多,其发酵产物可以作为生产有机肥或有机无机复混肥的原料。     

堆肥过程中通气方式对碳氮代谢相关基因表达影响的研究

采用实时荧光定量PCR对两种不同强制通气方式(罐体内嵌式通气和整体式通气)好氧发酵过程中碳氮代谢相关基因表达,包括细菌16S r DNA、β-glucosidase、amo A、nxr B1基因进行了定量分析,并对比研究了发酵过程中理化参数及堆体中碳氮代谢相关基因表达的变化.实验结果表明,在堆肥过程中,罐体内嵌式通气发酵堆体细菌总量大于整体式通气发酵;罐体内嵌式通气与整体式通气发酵中β-glucosidase基因拷贝数分别在堆肥第7 d与第4 d达到最大值,该数值分别是堆肥第1 d的4.0倍和6.2倍,表明发生了强烈的生物降解作用,碳代谢活动剧烈;氨氧化细菌(AOB)在强制通气好氧发酵的高温期含量极少,直至腐熟期才大量积累,导致大量铵态氮转化为氨气造成氮损失;高温对nxr B1基因表达有严重阻碍作用,在腐熟阶段罐体内嵌式通气方式发酵中nxr B1基因优先于整体式通气发酵表达并达到峰值.     

EM发酵菌在畜禽粪便自然堆肥中的应用研究

畜禽粪便污染是农村主要环境污染,目前农村普遍采用自然堆肥方式处理.本实验模拟自然堆肥方式,加入EM菌微生物菌剂,在高温期进行翻堆通风,通过厌氧和好氧堆肥共同作用,粪便达到腐熟.堆肥过程中跟踪测量堆体温度、并对TOC、TN、TP、TK等技术参数检测,实验结果表明,加入EM菌剂后,发酵周期缩短为自然堆肥腐熟周期的1/3,有效提高高温期最高温度15℃,营养成分没有明显降低.     

绿化废物低比例补充的市政污泥好氧堆肥可行性分析

为验证绿化废物低比例补充的市政污泥好氧堆肥工艺可行性,以回流污泥堆肥产品替代绿化废物为骨料,采用静态翻堆好氧堆肥工艺处理脱水市政污泥,分析一次发酵过程及产品的主要性质。结果表明:以回流污泥堆肥产品部分替代绿化废物时,堆体的高温期（≥55 ℃）均可持续超过3 d,产品含水率低于40%,挥发性固体含量（VS）超过45%,pH值稳定在6.0~7.0,种子发芽指数（GI）超过70%,满足园林绿化用途要求。其中,脱水市政污泥、绿化废物、回流污泥堆肥产品质量比为5:1.5:1的试验组一次发酵周期可控制为27 d,一次发酵产品总氮、总磷、总钾、腐植酸等营养物质的含量较高,肥效更优,适合于工程规模的园林绿化用途。在回流污泥堆肥产品完全替代绿化废物的试验组中,脱水市政污泥和回流污泥堆肥产品质量比为5:6和5:8的堆体可达到高温要求（≥55 ℃保持至少3 d）,VS、pH、营养物质、蛔虫卵死亡率、粪大肠菌群数等指标均符合园林绿化用泥质和有机肥料的要求,且一次发酵周期可控制在16 d内。当回流污泥堆肥产品与脱水市政污泥质量比≤6/5时,GI超过90%,满足腐熟要求。污泥堆肥产品回流替代绿化废物作为市政污泥堆肥的骨料,可有效调节脱水市政污泥堆体性质,缩短堆肥周期,提高产品肥效。     

高水分蔬菜废物和花卉、鸡舍废物联合堆肥的中试研究

以滇池流域的典型农业废物蔬菜、花卉废物和鸡舍废物为原料,进行了不同配比的联合堆肥中试研究.一次发酵采用温度反馈通气量控制的静态好氧堆肥系统,二次发酵采用周期性翻堆自然腐熟.在一次发酵阶段,堆体温度在55℃以上保持至少3d,最高温度达73.3℃,可有效杀灭致病菌;堆体含水率从75%降低到56%,多余水分得到快速去除;有机质从65%降低到50%,pH值稳定在8.二次发酵后堆肥产物的腐熟度和养分分析结果表明,产物稳定性好,养分含量高.通过堆肥工艺的优化控制,蔬菜废物、花卉废物和鸡舍废物联合堆肥可以获得高质量的堆肥产品,废物还田能有效减少固体废物非点源污染、提高土壤肥力.     

混合堆肥过程中容重的层次效应及动态变化

城市污泥、猪粪混合堆肥表明:升温期和高温期堆体容重分别为0.82g·cm^-3和0.66g·cm^-3,堆体内的氧气仍能满足微生物生长所需;降温期容重为0.58g·cm^-3,通气较充分;腐熟期容重为0.54g·cm^-3,通风充分.升温期和高温期仓门附近堆料的容重具有层次效应,降温期大部分堆料的容重具有层次效应,腐熟期堆体容重的层次效应减弱.升温期堆体中轴线附近、高温期仓内壁附近、降温期整个堆体、腐熟期仓门和中轴线附近,堆体深度对容重具有显著影响.升温期和腐熟期,仓门对容重产生显著影响.各堆肥期堆体的容重随深度的增加而呈增大的趋势,容重与堆肥时间满足二级动力学方程.     

牛粪好氧堆肥发酵微生物群落结构演替与环境因子和腐熟度的相关性

为了解好氧堆肥发酵过程中微生物群落结构变化规律和腐熟度生物学指标研究,以 自然发酵牛粪为研究材料,利用高通量测序技术分析细菌群落结构在发酵不同阶段、层次上的动态变化与环境因子和腐熟度的相互关系.结果显示:堆体上层温度、碳氮比和种子发芽指数指标优于下层;整个堆肥发酵过程中,细菌丰度和多样性指数呈先升高后降低的趋势;在门水...     

好氧堆肥微生物代谢多样性及其细菌群落结构

好氧堆肥是农业废弃物无害化处理和资源化利用的一条有效途径.为了探究好氧堆肥过程中微生物群落的代谢特征和细菌群落演替现象,了解起关键作用的微生物菌群,通过筛选强降解菌种改善堆肥工艺、提高堆肥效率,采用Biolog法和宏基因组法分析了玉米秸秆和牛粪联合好氧堆肥过程中微生物的碳源代谢能力和细菌群落多样性.结果表明:在第2次翻堆（第14天）时,微生物利用碳源的能力最强,初次建堆时（0 d）和其余翻堆时（第8、20、26天）次之,发酵结束时（第34天）最弱.Simpson、Shannon-Wiener和McIntosh多样性指数表明,建堆时及翻堆时的菌群优势度、丰富度和均匀度均极显著优于好氧堆肥结束.不同好氧发酵时间的微生物群落对同一碳源代谢有差异,同一好氧发酵时间微生物群落对不同碳源的利用率不同.糖类、酸类和醇类是区分好氧堆肥不同时间微生物碳源利用差异的敏感碳源.好氧堆肥不同时间细菌的种类和丰度不同,共享的优势菌门有厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）,在第0、8、14、20、26、34天这6个时间内它们的相对丰度之和分别达90.27%、90.34%、94.26%、84.21%、84.31%和77.61%,且6种门类在不同发酵时间的丰度表达存在消长变化状态.研究显示,参与好氧堆肥不同时间的微生物群落在碳源代谢能力上存在多样性,在细菌菌群的种类和丰度上也存在多样性.      

有机垃圾机械强化快速好氧发酵工艺参数优化

好氧发酵(堆肥)技术是实现有机固废无害化的重要手段,但传统自然堆肥技术发酵周期长、占地面积大、操作环境差等问题限制了该技术的广泛应用。以研发有机垃圾强化快速好氧发酵工艺为目的,通过筛选环境温度、微生物接种、辅料投加、搅拌通风频率等强化堆肥关键可控因素,系统研究各项参数对有机垃圾好氧发酵过程的影响。研究结果表明,提高环境温度(25 ℃),合理控制搅拌通风频率(每小时搅拌通风30 min),接种丰甜复合菌种,添加辅料等手段可有效缩短堆肥周期,提高发酵效率。该研究成果对机械强化快速好氧发酵设备的开发具有指导意义。     

混合堆肥过程中挥发性固体含量的层次效应及动态变化

城市污泥与猪粪混合堆肥表明:升温期和高温期堆体上部有机物降解的差异较大,降温期堆体下部各层有机物降解的差异较大,且堆体内挥发性固体(VS)含量已形成明显的层次效应,腐熟期堆体中部有机物降解的差异较大,堆体内VS含量的层次效应仍很明显;不同堆肥期堆体内VS含量的差异由大到小分别为:降温期≥腐熟期>高温期>升温期,不同部位有机物降解程度由大到小为:上部>中部>下部;VS含量随时间的变化满足一级反应动力学方程,城市污泥和猪粪混合堆肥过程中VS的降解速率约为0.3kg·d^-1,VS含量降低了8.2%.     

静态垛好氧堆肥堆体中氧气浓度和耗氧速率的垂直分布特征

探讨堆体不同深度的氧气浓度和耗氧速率特征,对于改进堆体结构、改善堆肥工艺有重要意义.本文分析了猪粪好氧堆肥过程中,堆体不同深度氧气补充和消耗的特点及原因.在不同堆肥时期,通风充氧后,堆体各部位氧气浓度都可以恢复到17%～20.6%.停止通风后,堆体上部氧气浓度的减小速度比中、下部快,减小后氧气浓度较下部低,最低可至3%.随着堆肥的进行,停止通风后经过相同的时间,各部位通风前的氧气浓度逐渐升高,高温阶段中期以后,中、下部通风前的氧气浓度可以达到10%以上,氧气浓度的减小趋势也逐渐减缓.     

添加辅料对污泥堆肥产品的生物肥效的影响

为探讨添加辅料对好氧共堆肥效果的影响,设置分别添加木屑、蘑菇渣、微生物发酵菌和酸化生物质炭进行好氧共堆肥实验研究。通过正交实验,以堆体最高温度和>50 ℃天数为基准,得出最佳堆肥质量配比为:污泥66.9%、微生物发酵菌0.1%、木屑20%、蘑菇渣8%和生物质炭5%。该条件下,堆肥第4天,堆体最高温度达到69 ℃,温度高于50 ℃的天数为15 d,满足堆肥无害化指标要求;TKN、TP和TK养分含量较高,分别达到3.76,0.65,1.08 g/kg,发芽指数GI随着堆肥时间的延长逐渐增长,GI值最高达到156%;将堆肥产品用于土壤改良,并通过种植海芋发现经过土壤改良后的荒地,海芋的存活率更高。检测堆肥产品和改良土壤样品浸出液中的重金属浓度均低于1 mg/L,说明堆肥产品中重金属在施用中不易进入自然环境中造成二次污染。     

生活垃圾好氧堆肥微生物接种的初步研究

对城市生活垃圾高温好氧堆肥的人工接种试验进行了初步研究,利用恒温培养箱模拟堆肥中心的温度,筛选出堆肥各个阶段的优势菌种,单独培养后混合加入到城市生活垃圾的高温好氧堆肥中,通过温度变化和微生物数量变化考察了不同堆肥条件下垃圾降解效果的差异。结果表明,利用恒温培养箱模拟堆肥中心的温度是可行的;主发酵阶段进行微生物接种不能造成所加菌种的优势地位,且加菌的效果不明显,但在后发酵中接种降解纤维素活性高的霉菌很容易达到优势地位,因此可以利用所加霉菌提高堆肥的温度,加速降解的速度,以此为下一步菌群的筛选工作提出了方向。     

混合堆肥过程中自由空域(FAS)的层次效应及动态变化

城市污泥、猪粪混合堆肥试验表明:升温期和高温期FAS分别为42.3%、26.2%,在这2个堆肥期内堆体上部的FAS明显高于下部,堆体内的空气能满足微生物的需求;降温期FAS为52.4%,堆体上部的FAS高于中部,中部高于下部,FAS呈明显的层次效应;腐熟期FAS为54.7%,FAS的层次效应减弱,堆体上部和中部的通气性明显好于下部.不同堆肥期剖面上下部FAS的差异由大到小分别为:降温期>高温期>后熟期>升温期;堆体内FAS由高到低为:上部>中部>下部.FAS随时间的变化满足二级反应动力学方程.     

城市污泥与猪粪混合堆肥过程中湿度空间变异

对城市污泥与猪粪混合堆肥过程中堆体内湿度的空间变异性进行了研究 ,利用克里格法对湿度进行最优插值 .结果发现 :不同堆肥期湿度半变异函数在堆体水平方向上用对数函数拟合效果较好 ,在垂直方向上用线性函数拟合效果较好 .升温期、降温期和腐熟期各剖面的等湿线呈不同的分布特征 ,高温期呈较规则的“拱形”分布 .升温期、高温期及腐熟期 ,仓门附近的湿度变化较大 ,降温期堆体中轴线附近的湿度变化较大 .升温期堆体湿度最佳 ,从高温期开始 ,堆体中下部出现高湿区 ,且不断缩小 ;同时 ,堆体的顶部和两侧壁出现低湿区 ,且向堆体的中下部扩大 .由升温期到降温期 ,湿度空间变异不断增大 ,但腐熟期开始减小 .最后讨论了形成湿度空间变异的原因 ,并提出相应提高堆肥效率和质量的措施 .