玉米秸秆作为生态厕所基质处理人粪便的实验研究

利用日本科学技术振兴机构赠送的S-15型生态厕所,以玉米秸秆作为反应基质来处理人粪便,旨在研究玉米秸秆能否代替木屑作为生态厕所的反应基质.实验过程中,对粪便和玉米秸秆混合物的减量化情况、物理性状的变化以及温度、湿度、pH值、有机质、N、P、K等营养元素和碳氮比的变化情况进行了监测.结果表明:玉米秸秆能够代替木屑作为生态厕所的反应基质,且能够有效的降解人粪便,整个反应过程中粪便和玉米秸秆混合物的干重减少率为37.3%.最终残余物的pH值和碳氮比分别为8.02和13.7,且含有大量的N、P、K等营养物质,可以作为有机肥.     

生物质降解人体排泄物试验研究

采用S-15型生物反应器为试验装置,以生物质秸秆作为反应基质,研究了反应基质营养元素含量变化和人体粪便的减量化过程。试验过程中检测了总氮、总磷、总钾、有机质和pH值等指标,着重分析了总有机质和氮含量变化。试验结果表明生物质秸秆处理人体排泄物具有很好的减量化效果,粪便处理效率97%。终产物中有机质总量70%,pH值9.1,TN、TP、TK含量分别为2.5%、1.22%和3.07%,养分含量明显增加,是一种很好的有机肥。利用生物质降解人体排泄物充分实现了废物的资源化,具有良好的推广前景。     

接种丛枝菌根真菌对枯枝落叶腐解物养分利用影响

枯枝落叶堆放腐解后可以作为露天排土场表土改良的有机物料,为了探究丛枝菌根真菌对枯枝落叶及其腐解物的作用,以黄花苜蓿为供试植物设计盆栽试验。堆肥处理后的树枝、树叶、干树叶、干树枝分别与沙子以质量比1∶3混合作为基质,通过接种摩西管柄囊霉菌株,分析植物侵染率、地上生物量、不同基质的碱解氮、速效磷、速效钾含量、pH和EC值的变化。结果表明:丛枝菌根对已堆肥处理过的基质的促进作用优于干物质,基质中碱解氮含量增高,pH值的升高得到缓解。     

堆肥式生态厕所处理人类排泄物变化规律研究

选用秸秆和木屑的混合物作为生态厕所反应基质,采用日本研制生产的s-15型生态厕所为实验装置,通过好氧微生物的氧化分解,将粪便转化为无臭味的水、二氧化碳和较干燥的有机肥.实验模拟实际生活,通过5～6人正常使用方式投加物料,旨在研究生态厕所在现实生活中处理人类排泄物的变化规律.通过分析实验过程中的物料投加量、使用周期、温度、含水率等指标的变化.发现生态厕所使用的第5～12周,温度在50℃左右,含水率稳定在50%～60%之间时生态厕所减量化效果最为理想.     

氮磷肥料对HB-5菌株降解莠去津的促进作用及去毒效应的影响

以莠去津降解细菌HB-5为研究对象,进行了氮、磷肥单一及复合施肥对HB-5细菌降解土壤中莠去津的促进作用的研究,探讨了莠去津降解率与土壤中速效氮、速效磷含量之间的关系及莠去津降解过程中生态毒性的变化情况.莠去津在土壤中的残留采用高效液相色谱法进行测定;土壤中速效氮和速效磷分别采用碱解扩散法及0.5mol/L-NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定;土壤的生态毒性采用蚕豆根尖微核法进行测定.结果表明,在实验的前5d,不论氮、磷肥单一或复合施肥均能够明显促进HB-5对莠去津的降解,不同施肥条件下莠去津的降解速率依次为:氮、磷肥复合单施磷肥单施氮肥不施肥料对照;实验5d后,各处理中莠去津降解率没有显著差异(p0.05),均达到了95%以上.土壤中速效氮和速效磷含量随着莠去津的降解而呈现逐渐减少的趋势.土壤的生态毒性试验结果表明,莠去津经HB-5菌株降解后,土壤的生态毒性显著降低;各施肥处理土壤中莠去津的生态毒性均低于不施肥处理的土壤;实验的前5d,各处理土壤中生态毒性的大小依次为:氮、磷肥复合单施磷肥单施氮肥不施肥料对照.实验7d时,各处理土壤中莠去津的生态毒性均恢复到空白对照水平.氮磷肥料的施用不仅能促进HB-5菌株对土壤中莠去津的降解,而且能加速降低土壤的生态毒性,为莠去津污染土壤的快速修复提供了理论依据.     

不同改良剂对金矿尾砂适生性能的影响研究

金属矿尾矿生态化处置的核心在于改良尾砂基质以提高植被适生性能。文章以山东三山岛某典型金矿尾矿为研究对象,研究了泥炭、腐殖酸、污泥等不同改良剂对该金矿尾砂的改良效果。结果表明原尾砂中速效氮、磷、钾及有机质含量分别为20.92、6.23、69.74 mg/kg和0.7%,营养物质尤其有机质含量匮乏;添加泥炭可有效提高尾砂速效钾和有机质含量,而污泥对尾砂中速效氮、磷含量改良效果明显;添加1%泥炭与1%污泥混合改良剂可使尾砂中速效氮、速效磷、速效钾及有机质含量分别达到43.18、16.94、76.45 mg/kg及3%,种植黑麦草的发芽率和平均株高均高于原尾砂,说明改良尾砂的植物适生性能有所提高。研究结果可为金矿尾砂的基质改良提供一定的参考依据。     

黄土高原纸坊沟流域不同植物叶片及枯落物的生态化学计量学特征研究

以黄土高原纸坊沟流域3种不同植物类型(乔、灌、草)下优势物种的叶片及其枯落物为研究对象,通过对其碳、氮、磷、钾含量及生态化学计量学特征的研究,探讨退化生态系统植物内稳性、NP限制率以及营养元素的回流关系,以期为黄土高原植被恢复与重建以及不同物种的合理配置提供合理建议,为完善生态化学计量学理论提供支撑.结果表明,不同植物类型叶片碳氮磷含量变化较小,钾含量变化较大,表现为草本植物叶片钾含量显著高于乔木与灌木;叶片在凋落前将大量的养分转移至其它器官,防止养分的流失,使得枯落物碳氮磷钾含量均小于叶片.碳、氮、磷、钾的回流率分别为6.16%~22.84%、24.38%~65.18%、22.38%~77.16%、60.99%~89.35%,其中碳、磷、钾的回流率以草本最大,磷的回流率以灌木最大.乔木与灌木叶片与枯落物N∶P、N∶K、C∶N比差异不显著,草本植物差异显著.植物叶片N∶P比变化范围为12.14~19.17,叶片枯落物N∶P比变化范围为12.84~30.67.通常将N∶P比为16作为评价植物生长受氮或者磷限制的临界值,不同植物类型叶片N∶P比表现为灌木(19.17)乔木(15)草本(12.14),说明该区灌木主要受磷含量的限制,草本植物主要受氮含量限制,乔木主要受氮磷含量共同限制.叶片钾含量与N∶P呈极显著的负相关,枯落物钾含量与C∶P比呈极显著的负相关.综合研究表明,该区3种植物类型碳氮磷含量无差异,钾含量差异显著,叶片碳氮磷钾回流率较大,不同植物类型受氮与磷限制作用不一致植物在生长演替阶段对氮磷等元素的累积与回归表现出一定的特异性.     

pH调控反硝化除磷过程PAOs-GAOs竞争及N2O释放特性

该文以厌氧/缺氧/好氧方式(An/A/O)运行序批式生物反应器(SBR),采用NO_3~-驯化缺氧反硝化聚磷菌,利用pH值调控An/A/O-SBR内各菌群间的竞争优势,通过考察脱氮除磷过程的化学计量学参数变化,确定了不同pH下SBR内聚磷菌-聚糖菌(PAOs-GAOs)间竞争关系及N_2O释放特性。结果表明,An/A/O-SBR内存在PAOs和GAOs对碳源的竞争,高pH有利于反硝化聚磷菌增殖、提升SBR内同步脱氮除磷效率并降低N_2O产率。pH由6.5增至8.0,PAOs转化外碳源比例由24.1%增至55.6%。pH=8.0,SBR内脱氮和除磷效率均达90%以上,平均N_2O产率为2.8%。不同pH值下,An/A/O-SBR内厌氧阶段ΔGly/ΔPHA、ΔGly/CODin、PRA/CODin以及缺氧阶段PUA/NaRA、ΔGly/ΔPHA均表现出PAOs-GAOs共存特性,微碱性条件促进SBR内微生物趋向富集反硝化聚磷菌的生化反应动力学。pH=6.5,N_2O产率达11.2%。低pH值耦合高NO_2~-形成高浓度游离亚硝酸,对反硝化聚磷菌的毒性及对亚硝态氮还原酶、氧化亚氮还原酶的活性抑制作用,是导致低pH值下SBR脱氮除磷性能降低和N_2O产率增加的重要因素,以N_2O作为终产物的GAOs反硝化比例增加,加剧了低pH条件下N_2O释放。     

康苏风化煤对荒漠盐渍土的改良效果分析

通过盆栽试验比较了施用不同剂量的康苏风化煤(0%、2%、4%、6%、8%、10%)对荒漠盐渍土改良的效果和对小麦生长的影响。结果表明,康苏风化煤能降低盐渍土壤的pH值,增加土壤中有机质、全氮、速效氮和速效磷等的含量;小麦根系长度、株高和地上部分的生物量均有增加,其中4%、6%风化煤处理区为最佳,其根系长度、根鲜重、干重、高生长、地上部分鲜重、干重依次比对照增加58%、74%、89%、60%、73%和77%;各处理中以施入4%、6%风化煤的改良及对小麦生长效果较好。     

好氧堆肥中不同吸附料对氨吸附效果及堆肥性质的影响

采用0.18%磷酸氢钾、0.06%磷酸氢钾+15%锯末屑混合物和30%锯末屑3种材料作为氨的吸附剂加入堆肥进行研究.实验结果表明,3种吸附料对氨的挥发都有抑制作用,其中0.18%磷酸氢钾的吸附作用最强,0.06%磷酸氢钾+15%锯末屑混合吸附料的作用次之,30%锯末屑的吸附作用最低.三者TN的损失率分别降低25%、23%和17%.但是,采用0.18%磷酸氢钾会因磷酸氢钾过量对堆肥性质产生负面影响,包括降低堆料中pH值,影响微生物活性,最终影响有机质降解率.相比较而言,采用0.06%磷酸氢钾+15%锯末屑混合吸附料效果很好,对氨吸附量高,促进有机质降解率提高7%.     

Nitrogen-retaining property of compost in an aerobic thermophilic composting reactor for the sanitary disposal of human feces

Aerobic composting is a method for the sanitary disposal of human feces as is used in bio-toilet systems. As the products of composting can be utilized as a fertilizer, it would be beneficial if the composting conditions could be more precisely controlled for the retention of fecal nitrogen as long as possible in the compost. In this study, batch experiments were conducted using a closed aerobic thermophilic composting reactor with sawdust as the bulk matrix to simulate the condition of a bio-toilet for the sanitary disposal of human feces. Attention was paid to the characteristics of nitrogen transformation. Under the controlled conditions of temperature at 60°C, moisture content at 60%,anda continuous air supply, more than 70% fecal organic removal was obtained, while merely 17% fecal nitrogen loss was observed over a two-week composting period. The nitrogen loss was found to occur mainly in the first 24 h with the rapid depletion of inorganic nitrogen but with an almost unchanged organic nitrogen content. The fecal NH₄-N which was the main component of the inorganic nitrogen ( > 90%) decreased rapidly in the first day, decreased at a slower rate over the following days, and finally disappeared entirely. The depletion of NH₄-N was accompanied by the accumulation of NH₃ gas in the ammonia absorber connected to the reactor. A mass balance between the exhausted NH₃ gas and the fecal NH₄-N content in the first 24 hours indicated that the conversion of ammonium into gaseous ammonia was the main reason for nitrogen loss. Thermophilic composting could be considered as a way to keep a high organic nitrogen content in the compost for better utilization as a fertilizer.     

链长和官能团对全氟有机酸降解路径的影响

考察了碳链长度和官能团对高强UV/SO₃^2-体系降解全氟有机酸的影响,选取典型全氟有机酸PFOA和PFOS,探明其降解机制.结果表明,高强UV/SO₃^2-体系可高效降解5种全氟有机酸.全氟有机酸的降解速率随着碳链长度的增加而增加.官能团对全氟有机酸的降解有重要影响,全氟羧酸在体系中的降解速率显著快于全氟磺酸.全氟羧酸是从与羧基相连的α碳上的氟原子开始,通过逐步脱CF₂单元的形式生成短链全氟羧酸进行降解.全氟磺酸主要有三条降解路径：脱磺酸基、α位脱氟以及中心C—C键断裂.     

冀东某县农村养殖粪污处理环境风险与对策研究

生猪养殖粪污是农村面源污染来源之一,冀东某县是河北省养猪大县,养殖产生的粪污主要采用能源生态处理方式进行处理与利用,在养殖粪污的现有利用方式中,存在土壤中重金属积累风险、粪便中病菌抗生素风险、生猪散养的环境风险.针对冀东某县生猪养殖粪污处理利用存在的环境风险,对规模化养殖场采用粪便堆肥发酵制有机肥工艺进行处理利用;散养型粪污,依托规模化养殖场进行处理利用;政府依据种养结合的原则,制定养殖规划,确定养殖规模,建立制度化管理,保护农村环境.     

牛粪对互花米草混合厌氧消化过程的影响研究

以互花米草和牛粪为原料,采用中温（35℃）批式发酵的方式,考察了添加牛粪对互花米草厌氧消化过程的影响.结果表明,互花米草单独发酵时,单位VS产气量为222.61 mL/g,发酵过程出现酸化现象,pH最低为5.60;添加牛粪改善了厌氧微生物的生存环境,提高了系统的缓冲能力,发酵过程未出现酸化现象,pH经短暂下降后很快恢复到7.2～7.5,累积产气量提高了38.83%,互花米草单位VS产气量为309.05 mL/g.混合发酵对消化液中有机酸产量影响不大,但有机酸高峰提前5d出现.FTIR表明,混合发酵促进了微生物对互花米草中易分解有机物的利用.发酵前、后和混合发酵互花米草的结晶度指数cri分别为0.617 6、　0.620 0和0.615 4.     

粪便堆肥反应器载体性质变化及其对微生物影响

使用锯末作为堆肥反应器的微生物载体,研究了锯末载体性质的变化特性及其对微生物的影响。在历时90d的反应试验中,每日定时定量投加粪便,均匀混合,控制含水率和反应温度,对载体的总固体(TS)、灰分(Ash)、容重、孔隙度、木质素、纤维素以及好氧细菌和兼性细菌的数量进行了分析。实验结果表明,在每日定量投加1kg粪便(4~5人/d排泄量)的条件下,TS和Ash分别由最初的0.393g/g和0.024g/g增加到0.586g/g和0.138g/g。TS和Ash的增加导致载体容重的增加,容重由最初的0.052g/cm3增加到0.137g/cm3。相反,孔隙度由92.24%降低到89.42%。反应前后,载体的主要成分纤维素、半纤维素和木质素的含量分别下降了9.5%、3.2%和0.86%。好氧细菌总数由109cfu/g下降至107cfu/g,而兼性菌数量由105cfu/g增加到108cfu/g。由此可知,孔隙度是保障载体通气性和微生物良好生长环境的重要条件,由于载体通气性能下降,好氧微生物生长条件不断恶化,这是反应器工作周期受到限制的主要原因。     

不同堆沤处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响

研究利用纤维素分解菌F2对玉米秸秆进行堆沤预处理,将经不同堆沤预处理时间后的秸秆与猪粪混合进行厌氧发酵产沼气试验。结果发现,堆沤15 d后秸秆的总有机碳含量降低了10.06%,VS去除率和纤维素降解率比未加菌堆沤预处理分别提高了10.74%、10.60%;加菌堆沤预处理后的秸秆厌氧发酵甲烷产气率、干物质产气率、发酵前后VS去除率均高于未加菌堆沤预处理后的秸秆,且产气效率也有明显的提高;加菌堆沤预处理10 d的秸秆比未加菌堆沤预处理15 d的秸秆提前了2 d达到产气高峰,累计产气量达到21 957 mL,比未加菌堆沤预处理15 d的秸秆增加了1 629 mL。实验结果表明:该纤维素分解菌对玉米秸秆纤维素有较强的降解能力,并在一定程度上促进了有机碳的矿化;有效地提高了秸秆的生物降解性能,缩短了预处理所需时间;同时提高了玉米秸秆的利用率和产气潜力。     

城市固体废弃物的压缩性及填埋场容量分析

总结了城市固体废弃物(MSW)中有机质的分解规律，提出了填埋体中有机质随时间(深度)变化的公式，并用现场测试结果进行了验证．进行了大尺寸的MSW室内压缩试验，通过现场取样获得了MSW原位压缩曲线．在此基础上提出了考虑荷载和有机质降解作用的填埋场容量计算方法．定量分析了有机质分解速度对填埋场的容量的影响．通过计算发现，当降解速率到达0．1／a这一量级时，有机质的降解能够有效地增加填埋场的容量．     

牛粪便资源化利用的研究进展

随着规模化养牛业的迅猛发展,由牛粪便带来的环境污染问题日益严重,主要涉及恶臭气体的污染、氮磷污染、药物、添加剂污染、有害病原微生物污染以及重金属元素污染等。牛粪便资源化利用主要遵循生态效益、积极效益和社会效益最大限度统一平衡的原则,努力实现物质最大化利用。文章综述了牛粪对环境污染的现状以及国内外利用牛粪便的主要资源化技术途径,包括能源化、肥料化、饲料化、食用菌栽培和蚯蚓生物分解处理等,分析探讨了各个资源化技术的优缺点,认识到单一技术存在的局限性,如粪便饲料化,可能存在中毒等安全隐患,高温好氧堆肥技术则主要针对固粪的处理。因而提出了多种牛粪便资源化技术有效结合,以发挥最大的经济和环境效益,实现资源的综合循环利用,同时对各个技术统筹结合的发展方向进行了展望。