不同接种量的微生物秸秆腐熟剂对蔬菜副产物堆肥效果的影响

为了明确不同接种量的微生物秸秆腐熟剂对蔬菜副产物堆肥效果的影响,以玉米秸秆为调理剂,在调节初始物料含水率为63％和C/N为28的条件下,设置了B1(堆肥混合物+1％秸秆腐熟剂)、B2(堆肥混合物+3％秸秆腐熟剂)、B3(堆肥混合物+5％秸秆腐熟剂)和CK(堆肥混合物+3％灭菌惰性载体)4个处理,测定不同堆肥处理对温度、含水率、碳氮比(C/N)、半纤维素、纤维素、木质素、总养分含量、发芽指数等指标的影响.结果表明,蔬菜副产物堆肥接种微生物秸秆腐熟剂均能够使堆肥周期缩短,有效降低堆肥含水率,提高有机质的降解幅度,并且使堆肥中半纤维素、纤维素、木质素降解率分别提高1.03％、1.16％和1.47％;氮磷钾养分含量也比不接种处理平均提高0.48％.4个处理的总体堆肥效果表现为:B2＞B1 ＞B3＞CK.     

添加过磷酸钙和糠醛渣对好氧堆肥过程中氨气排放和氮素转化的影响

针对好氧堆肥过程中产生的二次污染问题,以牛粪和小麦秸秆为原料,探究了添加过磷酸钙(SP)和糠醛渣(FR)对户外条垛式好氧堆肥过程中氨气排放和氮素转化的影响.结果表明,添加过磷酸钙降低了堆体的pH,减少了19.65％的氨气排放量,但是其N2O排放量增加了20.8％;添加糠醛渣后堆肥的高温期延长了7 d,增加了69.59％的氨气排放量,但是其N2O排放量减少了68.79％.添加过磷酸钙后,NH4+-N增加了40％～80％,这可能是在升温期和高温期该处理的N2O排放高于对照的主要原因;酸解总氮降低了2.21％～13.71％,这说明添加过磷酸钙促进了有机态氮向无机氮的转化.添加糠醛渣降低了NH4+-N质量分数,增加了总氮的质量分数.添加过磷酸钙通过降低pH减少NH3排放;添加糠醛渣有利于提高总氮质量分数和减少N2o的排放.本研究结果可为好氧堆肥中氨气和氧化亚氮的减排提供参考.     

不同氮源及木醋液对沼渣堆肥的影响

沼渣液与玉米秸秆混合,并添加不同氮源及木醋液,进行堆肥实验。分析了堆肥过程中不同处理的pH、C/N、有机质含量、氮元素的转化及种子发芽指数等指标。分析结果表明,以鸡粪作为补充氮源的处理,有机物降解速率较快,堆肥产品品质最优;添加木醋液处理的氮损失较小,较未添加组提前进入腐熟期,因此,在堆肥过程中添加稀释一定倍数的木醋液既可以有效保氮又能提高堆肥品质。将各处理的指标进行比较,以鸡粪作为补充氮源,添加稀释500倍的木醋液,堆肥效果最佳。     

生物表面活性剂在城市污泥静态强制通风好氧堆肥中的作用

采用静态强制通风好氧堆肥模式对城市剩余污泥进行堆肥降解,并研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对堆肥过程的作用。结果表明,堆肥过程中,添加了质量分数为0.015%鼠李糖脂溶液堆制处理和空白对照堆制处理的堆温变化都明显呈现出中温期0～5 d、高温期6～12 d和降温期13～28 d 3个阶段。实验组比空白组的堆体升温快、高温期持续时间长、堆体的含水率高。鼠李糖脂的添加,使实验组的微生物数量高于空白组。添加鼠李糖脂的堆体和空白堆体的种子发芽指数(GI)在堆肥结束时分别为53.70%和50.80%,说明鼠李糖脂促进了堆肥的腐熟,但由于相对浓缩效应,堆肥产品的重金属含量略高于空白堆体。生物表面活性剂的介入促进了堆肥中木质纤维素的初步降解。研究表明,添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境,促进有机质降解和堆肥的腐熟。     

添加剂对堆肥降解多环芳烃的影响

为了研究多环芳烃(PAHs)污染土壤堆肥修复的加速机制,在人工控温的堆肥装置中以芘、菲和芴为研究对象,采用室内模拟实验的方式研究了添加硫酸钙、过磷酸钙、草炭、竹炭、十二烷基硫酸钠(K12)和十二烷基苯磺酸钠(SD-BS)等对锯末高温堆肥降解污染土壤PAHs的影响。研究结果表明,生物堆肥可以有效的去除土壤中PAHs,堆肥7周后所有处理下芘、菲和芴的降解率基本达到80%以上。不同添加剂处理下芘、菲和芴降解率不同,尤其是添加草炭和竹炭处理中芴和菲在第4周的时候就取得90%以上的降解率,芘在第6周也取得80%以上的降解率,而且氮素的损失率也分别下降了42.6%和36.09%,比其他处理的PAHs降解率和保氮效果都要好。分析其原因,一方面可能是添加不同添加剂对堆肥过程中pH值、有机质(SOM)、总氮(TN)和过氧化氢酶(CAT)都有一定的影响,提高了土壤微生物的活性;另一方面可能是由于草炭和竹炭对氨有良好的吸附性,具有良好的保氮效果,同时也能改善了微生物和目标化合物的接触方式,从而提高了PAHs的降解率。     

纤维素降解菌的筛选及其产酶特性

纤维素降解菌在纤维素类物质降解的过程中起着重要作用。通过滤纸条崩解和液态产酶实验,从腐烂的树叶中筛选出1株对纤维素有较强降解能力的菌株SY2,通过形态学特征以及生理生化反应,初步鉴定该菌株为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescent)。产酶培养基及培养条件优化的实验结果表明:SY2的最佳产酶培养基为麸皮与秸秆粉的质量比1∶4、(NH4)2SO41%、pH8、固液比1∶2;最佳产酶条件为培养温度30℃、接种量7.5%、培养时间72 h;在酶液中添加Fe2+和VB12可使纤维素酶活力分别达到174.89μmol/(g.min)和165.99μmol/(g.min),提高了33.5%和26.3%。SY2对麸皮、滤纸的降解效果较好,降解率分别达到45.0%和33.3%。     

外源菌剂对餐厨垃圾和污泥联合堆肥酶活性及微生物的影响

以餐厨垃圾和污泥(质量比1∶1)混合物为底物,以不接种微生物为对照,以添加外源菌剂和腐熟堆肥为两个处理,研究外源菌剂对联合堆肥过程中酶活性和腐熟期微生物的影响。结果表明,外源菌剂可促进堆体升温并延长高温期,可显著提高纤维素酶、过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶的活性,4种酶的峰值分别为377.294 U/g、83.107 mL/(g·h)、0.763 mg/(g·d)和147.411 U/g。采用高通量测序技术分析发现,添加外源菌剂降低了腐熟期细菌、真菌的群落多样性,但提高了真菌群落丰富度。门水平上,各堆体细菌和真菌的优势群落种类差异较小,仅相对丰度变化较大;属水平上,添加外源菌剂使堆体中优势细菌占比更均匀,优势真菌主要为土壤伊萨酵母菌(Issatchenkia)、念珠菌(Candida)、未分类真菌(Unclassified Fungi)等。采用FAPROTAX工具对细菌功能分组,各堆体相对丰度较高的功能菌以化能异养、有氧化能异养、硝酸盐还原等为主,然而添加外源菌剂和腐熟堆肥使芳香族化合物的降解功能菌相对丰度分别提高了8.0倍、7.4倍。     

纤维素酶、半纤维素酶降解膨化玉米秸秆工艺优化

利用纤维素酶和半纤维素酶协同降解经过膨化预处理的玉米秸秆,以提高玉米秸秆相比于单酶解的产糖量。在单因素实验的基础上,以还原糖产率为响应值,通过响应面来优化设计实验。实验数据分析得出,膨化玉米秸秆酶解的最佳工艺为:pH 4.8,液固比13∶1,酶解时间60 h,酶浓度6 g/L,温度51℃。对比纤维素酶单独作用于玉米秸秆的降解效果,双酶协同酶解使酶解液的还原糖产率提高到24%,还原糖产率提高了14.3%。协同酶解的研究为木质纤维素原料的降解提供了一种新的方式。     

不同质量比的膨松剂对家庭生物有机垃圾堆肥的影响

为解决家庭生物有机垃圾堆肥反应中含水率高、含有机质多等问题,选择秸秆作为膨松剂对家庭生物有机垃圾进行堆肥处理,重点研究添加不同质量比的膨松剂对堆肥反应中堆体温度、含水率、有机质、pH、电导率及堆料质量减少率等评估堆肥质量参数变化的影响.结果表明,添加质量分数为5%、10%及20%的膨松剂的堆肥反应在第2天堆体温度超过55℃,并持续3 d以上,而添加质量分数为30%的膨松剂堆肥由于其含水率较低(约55%)在整个堆肥反应中堆体温度都低于55℃;堆肥1周内,有机质及含水率下降显著;添加20%膨松剂堆肥的堆料质量减少率最为明显,达39.6%;堆肥反应中,pH在5.5～8.5,在腐熟期pH趋于稳定,呈弱碱性;电导率随堆肥进行呈上升趋势,4种不同质量比膨松剂堆肥产品的电导率均位于1.88～1.96 mS/cm,可以安全使用.     

添加小麦秸秆对猪粪高温堆肥腐熟进程的影响

选用猪粪与小麦秸秆为堆肥原料进行高温好氧堆肥实验,研究添加小麦秸秆对猪粪高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH值、种子发芽指数、碳氮比和养分等理化指标的影响,寻求猪粪高温堆肥时的最佳秸秆配比,旨在为猪粪快速资源化利用提供科学依据。结果表明,猪粪高温堆肥时添加小麦秸秆可以缩短进入高温发酵阶段的时间,减少氮素损失,加快C/N的降低速率,加速有毒有害物质分解。其中猪粪和小麦秸秆6∶4处理各层温度在2~5 d内上升至50℃,并持续37~46 d,在堆肥结束时,有机质和速效氮含量较堆肥初期下降幅度最小,分别为33.90%和23.76%,全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量较堆肥初期提高幅度最大,分别为13.34%、20.24%、53.19%、41.53%和16.57%。若以种子发芽指数80%作为堆肥腐熟的评价指标,猪粪和小麦秸秆6∶4配比堆肥的腐熟速度比纯猪粪快18 d,36 d即可腐熟。综合判断,实际应用中,猪粪与小麦秸秆按体积6∶4进行堆肥较为适宜。     

生化黄腐酸投加量对木薯渣堆肥效果的影响

为了明确不同生化黄腐酸投加量对木薯渣堆肥效果的影响,以木薯渣、干鸡粪和烟杆粉为原料,设置了T1(堆肥原料+1‰生化黄腐酸)、T2(堆肥原料+2‰生化黄腐酸)、T3(堆肥原料+3‰生化黄腐酸)和CK(不添加生化黄腐酸的堆肥原料)4个处理,测定不同堆肥处理对温度、含水率、淀粉、水溶性碳(DOC)、纤维素、半纤维素、木质素含量以及一些腐熟程度指标的影响。结果表明,添加生化黄腐酸能促进堆体升温,有效降低堆体含水率,能使堆肥过程中淀粉、DOC、纤维素、半纤维素的降解率分别提高5.95%、5.29%、7.35%和4.95%,并且腐熟程度指标的变化也表明添加生化黄腐酸能有效促进堆肥腐熟程度,缩短腐熟周期。4个处理的总体堆肥效果表现为:T2T1T3CK,说明添加2‰的生化黄腐酸的堆肥效果最好。     

超声强化好氧堆肥结合蚯蚓处理对污泥营养成分的影响

将超声预处理、好氧堆肥及蚯蚓处理相结合,对污水处理厂剩余污泥(添加水稻秸秆作为调理剂)进行处理,探讨了污泥的腐熟过程和营养成分的变化规律。结果表明:在好氧堆肥阶段,腐殖化系数(HA/FA)上升速度较慢,结束时HA/FA平均值未达到腐熟标准;加入蚯蚓后,HA/FA上升速度加快,蚯蚓处理结束时平均值为2.04,达到了腐熟标准。蚯蚓处理使堆肥产品的碱解氮、速效磷和速效钾含量显著增加,与好氧堆肥结束时相比,蚯蚓处理后的碱解氮、速效磷、速效钾的平均增长率分别达到70.66%、188.04%、60.94%。     

添加炭基材料对蔬菜废物好氧堆肥进程和腐熟度的影响

以蔬菜废弃物辣椒秸秆和树叶为堆肥原料(CK),采用密闭式好氧堆肥工艺,研究了添加5%木本泥炭(T1)、5%活性炭(T2)和10%木本泥炭(T3)等炭基材料对堆肥p H、EC、CO2累积量、物料损失率、T值、C/N和发芽率指数的影响。结果显示,T2处理的p H在60 d后维持在8~9之间;EC值随着堆肥进行呈现先下降后升高再下降的趋势,最终CK、T1、T2和T3处理的EC值(m S/cm)分别降低了1.02、0.76、0.33和0.48;T2和T3处理的CO2累积量一直高于其他处理;所有处理的物料损失率均在20%以上;4个处理堆肥产品的T值分别为0.56、0.65、0.68和0.69;堆肥产品的发芽率指数分别为63.2%、69.3%、93.5%和86.1%。T值和发芽率指数显示T2和T3处理达到了腐熟阶段。结果表明,在蔬菜堆肥处理中添加炭基材料可改善堆肥产品的理化性质,加速堆肥物料的分解,有效地缩短堆肥周期和提高堆肥产品的腐熟度。     

褐铁矿与固体含量对牛粪秸秆混合厌氧干式发酵的影响

干式厌氧发酵是处理农业废弃物的有效途径之一,其中总固体(TS)含量和外源添加剂是影响有机质产甲烷过程的重要影响因素。以牛粪与水稻秸秆为例,研究了不同的褐铁矿添加量以及TS含量对牛粪秸秆混合厌氧干式发酵产甲烷过程的影响,并对沼渣特性进行表征。结果表明:固定TS含量25%时,添加1%褐铁矿(基于底物TS含量)显著促进产甲烷过程,产气量比对照组增加了21 mL·g~(-1)(以VS计);对照组(无褐铁矿)和添加1%褐铁矿时,纤维素降解均随TS含量升高而降低;TS含量40%时,添加1%褐铁矿对产甲烷过程具有抑制作用,甲烷产率相比于对照组(TS含量25%)降低了71%。可见只有当TS含量25%时,添加适量褐铁矿才能有效促进牛粪秸秆混合厌氧发酵产甲烷过程。研究可为优化农业废弃物甲烷化提供参考。     

牛粪与小麦秸秆混合高温堆肥的腐熟进程研究

通过研究牛粪与小麦秸秆混合高温堆肥的腐熟进程,寻求最佳的堆肥体积比,旨在为农业废弃物快速资源化利用提供科学依据。将牛粪与小麦秸秆分别按体积比10∶0、8∶2、6∶4、4∶6、2∶8混合,高温堆肥64d,研究各种处理下堆肥进程。结果表明,与纯牛粪高温堆肥相比,添加小麦秸秆可以加快堆肥升温速度,抑制高温堆肥前期pH的升高和氨气挥发,减少氮素损失,加速堆肥内有毒有害物质分解,加快C/N降低速率。其中牛粪和小麦秸秆以6∶4的体积比混合高温堆肥时效果最好,堆肥结束时有机质和速效氮下降幅度最小,分别为31.84%和18.18%,全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾的提高幅度最大,分别为15.86%、13.64%、9.42%、22.73%和29.30%。若以种子发芽指数80%作为堆肥腐熟的评价指标,牛粪和小麦秸秆按6∶4体积比混合高温堆肥43d即可腐熟,比纯牛粪腐熟提前了12d。综合判断,实际应用中牛粪与小麦秸秆按6∶4体积比进行高温堆肥较为适宜。     

硝化抑制剂对农业废物好氧堆肥理化性质及反硝化功能基因的影响

以秸秆等农业废物为主要原料,添加硝化抑制剂双氰胺(dicyandiamide,DCD)进行静态好氧堆肥实验,设置相同堆肥条件不添加DCD作为空白对照,分析了堆肥过程中各个时期不同处理的p H值、NH+4-N浓度、NO-3-N浓度和水溶性有机碳(WSC)理化参数的变化趋势,并应用定量聚合酶链式反应(real-time PCR)技术对参与反硝化过程的功能基因(nir K、nir S和nos Z)丰度随时间的变化情况进行了研究。结果表明,添加DCD明显地改变了堆肥过程的氮素转化,两组堆肥样品的p H值、NH+4-N浓度、NO-3-N浓度有显著差异(p0.001),但是对WSC的下降过程没有明显影响。DCD对nir K基因的抑制效果最显著,同时nir S和nos Z基因因为理化参数的改变而受到了间接影响。     

氧化氨解预处理对稻草秸秆还田肥效的影响

采用氧化氨解方法预处理稻草秸秆,加速难降解物质的分解,同时提高产物氮含量,增加其腐殖化程度,从而实现稻草秸秆快速还田增肥。结果表明,经单因素实验和正交实验优化,氧化氨解预处理稻草秸秆的最佳条件为氨水(质量分数25%~28%)用量15.0mL、双氧水(质量分数30%)用量25.0 mL、反应时间150 min、初始固液比1g∶1 mL,产物全氮质量分数达到3.06%,黄腐酸质量分数达到0.32%。反应机理主要是双氧水和氨水与木质素及半纤维素发生反应,最主要的是氮元素嫁接到木质素中成为氨化木质素,在土壤微生物作用下缓慢释放有机氮。     

微生物调控对牛粪堆肥的生物特性影响

研究了微生物调控对牛粪堆肥生物特性的影响.结果表明:(1)与对照相比,接菌(添加HM菌剂)处理可使牛粪堆肥提前2d进入高温期,高温持续时间延长2d.即接菌处理的堆肥温度在第4天达到50.5℃,并保持50℃以上的温度14 d;而对照在第6天达到50.0℃,并保持50℃以上的温度12 d.(2)2种处理堆肥的pH总体呈先升高后降低的趋势,接菌处理的堆肥pH上升幅度不大,比对照低0.1～0.5个pH单位.(3)接菌处理有利于提高牛粪堆肥的纤维素酶、蔗糖酶、脲酶活性水平和峰值.(4)脲酶活性与其他因素之间呈显著负相关(p＜0.01),而温度、pH、蔗糖酶活性和纤维素酶活性之间呈显著正相关(p＜0.01).     

不同调理剂提高泔脚蚯蚓堆肥效率的研究

为防治泔脚对环境的污染,提高泔脚蚯蚓堆肥效率,针对泔脚的理化性质,分别添加玉米秸秆、青草绿化垃圾、茶叶渣、土壤作为调理剂,使基质初始C/N接近30,研究了不同调理剂对泔脚蚯蚓堆肥效率的影响。另设置不加调理剂纯泔脚蚯蚓堆肥作对照,对泔脚基质的降解情况、蚯蚓的生长繁殖情况、堆肥肥料质量进行了研究。结果表明,在纯泔脚中加入调理剂可以改善泔脚的性状,促进蚯蚓生长繁殖,提高泔脚降解效率,但对豌豆植株生长的肥效作用相对纯泔脚改善不明显。不同调理剂对泔脚基本性质的改善效果不同,综合考虑,以玉米秸秆作为调理剂最能提高泔脚蚯蚓堆肥的效率。     

生活垃圾堆肥浸提液组成及其演化规律

堆肥浸提液与渗滤液组成相似,研究生活垃圾堆肥浸提液组成与演化特征可以为堆肥过程污染控制和堆肥质量改善提供科学依据。通过基本理化指标和三维荧光光谱分析,研究了生活垃圾堆肥浸提液的组成和转化特性。结果显示,在堆肥一次和二次发酵过程中,浸提液p H由5.43上升至9.24,无机阴离子无显著变化,电导率(EC)稳定在7.50m S/cm上下波动,ORP为正值,总氮从611.08 mg/L下降至177.43 mg/L,NH+4-N和NO-3-N浓度变化不明显,NO-2-N从未检出到后期达10.28 mg/L,有机氮从246.64 mg/L下降至172.52 mg/L。溶解性有有机物含量(DOC)从7 419.00 mg/L降至5 569.00 mg/L,其中的有机物发生降解和转化,生成胡敏酸和富里酸等物质。浸提液中重金属Fe、Cd、Cu、Zn、Cr、Mn、Ni和As浓度升高。通过研究发现,在堆肥中添加木屑等填料可以降低浸提液中NH+4-N的浓度,具有除臭作用,同时对p H值、EC和ORP均有调节作用,能提高堆肥的土地可利用性。