农业废物处理与综合利用

X71200502288利用秸秆堆肥过程处理猪场废水的研究/邓良伟…(农业部沼气科学研究所)∥农业工程学报/中国农业工程学会.-2004,20(6).-255~259环图S-83进行了以玉米秆、稻草、麦秆为载体吸收猪场废水的堆肥发酵试验,以探讨利用堆肥过程处理猪场废水的可行性。结果表明:秸秆与猪场废水联合堆肥发酵可以有效地处理猪场废水,秸秆吸收利用粪水的吸水比为1:5.94~1:6.65。秸秆吸收猪粪水堆肥的温度以及50℃、55℃以上持续时间比吸收猪粪水厌氧消化液的高。玉米秆、稻草堆肥温度以及50℃、55℃以上的持续时间高于麦秆的堆肥。以玉米秆、稻草为载体的…     

不同原料厌氧发酵及其微生物种群的研究

使用PCR-DGGE技术,对以鸡粪、猪粪、牛粪、秸秆为发酵原料的发酵体系的微生物群落多样性进行了研究.在发酵不同时间取样,进行了日产甲烷量、日产甲烷浓度的变化分析和DGGE分析.结果表明,日产甲烷量整体趋势为猪粪>鸡粪>秸秆>牛粪,日平均产甲烷量分别为2.67、2.24、0.99、0.49L;猪粪、鸡粪、秸秆的日产甲烷浓度在整个发酵周期大多可维持在50%以上,牛粪的日产甲烷浓度大部分时间低于30%;细菌的优势菌群有拟杆菌属(Bacteroidetes)、密螺旋体属(Treponema)、厌氧绳菌科(Anaerolineaceae)等,新增优势菌群有梭菌属(Clostridium)、脱硫叶菌属(Desulfobulbus)、毛螺旋菌科(Lachnospiraceae)、醋弧菌属(Acetivibrio);古菌的优势菌群有甲烷鬃菌属(Methanosaeta)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales),新增优势菌群有斯氏甲烷球菌属(Methanosphaera stadtmanae).     

水稻秸秆厌氧发酵制氢技术研究

以水稻秸秆为研究原料,用牛粪为接种物,采用稀硫酸预处理方法来提高秸秆纤维素的降解率,从而提高其发酵产氢的能力,并且进一步考察了发酵初始pH、发酵温度、牛粪与秸秆的质量比和底物浓度四个条件对发酵产氢的影响。实验结果表明:在接种100g/L牛粪的条件下,以1.8%的硫酸加热30min预处理秸秆产氢效果最佳,为19.64mL/gTS,是未经过预处理的秸秆产氢量(0.1mL/gTS)的196倍,粗纤维含量由未处理前的36.7%下降到酸处理后的31.5%。在pH8.0、温度为37℃、牛粪与秸秆质量比为2.5∶1、底物浓度为50g/L时的产氢效果最好,累计产氢量为29.14mL/gTS,此时生物气中没有检测到甲烷气体,氢气浓度达到63.88%。     

稀酸水解玉米秸秆两步发酵联产氢气和甲烷

在批式试验中以牛粪堆肥为天然产氢菌源,分别以蔗糖和稀酸水解玉米秸秆为底物,通过厌氧发酵考察不同牛粪堆肥处理方式对发酵产氢性能的影响,并在此基础上构建了稀酸水解玉米秸秆两步发酵联产氢气-甲烷体系。当以蔗糖为底物时,牛粪堆肥处理方式对产氢影响不显著,产氢量均较高;当以稀酸水解玉米秸秆为底物时,室温浸泡处理的牛粪堆肥产氢效果最好,氢气最大产量达到213.8 m L/g TS。以稀酸水解玉米秸秆产氢发酵液为底物进行甲烷发酵,使秸秆的综合能量回收率达到41.2%,较单一发酵产氢时的能量回收率13.2%显著提高。     

碳氮比对稻草和猪粪生物处理及厌氧消化的影响

以农业废弃物稻草和猪粪为发酵原料,首次采用纤维素降解复合菌系对稻草和猪粪混合物进行生物处理,通过考察不同碳氮比(25∶1、30∶1、35∶1和40∶1)条件下稻草和猪粪混合物生物预处理的发酵特征及后续的产甲烷能力,探讨了碳氮比对稻草和猪粪的协同生物预处理及厌氧消化效果的影响.结果表明,控制碳氮比为30∶1、料水比为11%时,稻草和猪粪混合物经纤维素降解复合菌系于55℃预处理30 h后其厌氧消化效果最佳.在此条件下,稻草和猪粪降解液中滤纸酶活和羧甲基纤维素酶酶活分别达到了2.18和2.31 IU,其失重率高达41.69%;随后经厌氧发酵后其甲烷产率和产甲烷速率分别可达318.14 m L·g-1(以VS计)和10.61 m L·d-1·g-1(以VS计),且总量为9.9 g的稻草和猪粪混合物的总甲烷产量可达1948 m L,上述结果相对于未经生物预处理的对照组均提高了38%.本研究结果可进一步为其它种类的农作物秸秆和畜禽粪便的高效资源化利用提供理论支撑,展现出了巨大的应用潜力.     

秸秆发酵产氢的影响因素研究

以加热预处理的厌氧活性污泥为接种物,以秸秆（稻草、麦杆）为发酵底物进行微生物产氢实验,研究了不同秸秆粒径、纤维素酶用量、预处理方法、发酵液pH值对秸秆发酵产氢速率以及产氢气量的影响.其中颗粒粒径为170 μm的稻草经过NaOH预处理,按照底物与纤维素酶用量1∶1的比例酶解,进而发酵产氢的单位总产氢量为90.5 mL/g,最大单位产氢速率为0.58 mL/(h·g).     

黑水虻对不同畜禽粪便生物转化效果研究

为研究黑水虻处理不同畜禽粪便生物转化效果、转化前后理化性质以及碳氮分布变化,该文利用5日龄黑水虻幼虫处理猪粪、牛粪、鸭粪以及鸡粪,并对转化前后畜禽粪便相关指标进行测定。结果表明：不同畜禽粪便养分均可满足黑水虻正常生长,猪粪与鸡粪处理组的黑水虻虫体鲜重（189.23 g和193.45 g）显著高于牛粪与鸭粪处理组（167.68 g和178.18 g）。黑水虻对猪粪、鸡粪的减量率和生物转化率较高,分别为63.23%和65.49%、33.66%和35.09%,处理牛粪的减量率和生物转化率最低,分别为40.98%和20.48%。转化后,畜禽粪便的可溶性有机碳、铵态氮以及硝态氮均显著降低,可溶性有机碳分别下降了29.06%（猪粪）、24.69%（牛粪）、27.01%（鸡粪）、24.93%（鸭粪）,铵态氮分别下降了88.01%（猪粪）、59.38%（牛粪）、85.57%（鸡粪）、79.12%（鸭粪）。黑水虻转化畜禽粪便后,猪粪和鸡粪中18.32%和19.47%的碳以及33.24%和35.56%的氮转化为虫体蛋白和油脂,70.21%和65.36%的碳以及42.36%和41.36%的氮保留于虫粪中,黑...     

猪粪及奶牛粪中温厌氧发酵对Cu和Zn的影响

以猪粪和奶牛粪为发酵原料,在中温〔(37±2)℃〕条件下采用完全混合式厌氧反应器进行了158 d的室内试验研究,分析厌氧发酵过程中Cu和Zn在沼液中质量浓度的变化及其在沼渣中的赋存形态. 结果表明:①猪粪沼液中ρ(TCu)和ρ(TZn)(TCu和TZn分别为总Cu和总Zn)随发酵时间的增加逐渐升高,而奶牛粪沼液中二者变幅不明显. ②整个发酵过程中,猪粪沼液中ρ(TCu)和ρ(TZn)的平均值极显著低于进料(P<0.001),降幅分别为80%和43%;而奶牛粪沼液中二者降幅分别仅为11%和13%. ③猪粪和奶牛粪沼液中ρ(溶解性Cu)占ρ(TCu)的53%和43%,与进料相比有小幅降低;而猪粪和奶牛粪沼液中ρ(溶解性Zn)占ρ(TZn)的35%和19%,极显著高于进料(P≤0.01),增幅分别为109%和37%. ④猪粪和奶牛粪沼渣中Cu主要以可氧化态存在,Zn主要以残渣态和酸溶态/可交换态存在. 中温厌氧发酵对猪粪和奶牛粪中溶解性Cu和Zn的削减效果有限,并且沼渣中残渣态Cu和Zn的减少可能增加二者的生物有效性,因此不利于农田的直接利用.      

几种农业有机废弃物沼气发酵工艺条件优化研究

以农业有机废弃物鲜猪粪、干稻草、青草、南瓜叶以及菜叶为原料,沼气产量和甲烷产量为指标,采用4因素3水平的正交实验设计方法对沼气发酵工艺参数优化配置进行了实验研究。结果表明反应器内原料碳氮比、原料固体浓度、反应环境温度以及投加微量元素对沼气发酵均有不同程度的影响,其中反应环境温度对沼气产量的影响显著。最优工艺条件为原料碳氮比25:1、固体浓度8%、温度35℃、投加微量元素Co。     

低温沼气发酵影响因子初探

在8℃低温条件下,研究了青海高寒地区的沼气发酵的最适底物配比,pH、TS浓度、盐度等发酵因子。结果如下:猪粪∶牛粪∶羊粪∶油菜秸秆配比为1∶1∶2∶1时,沼气产量最高;低温沼气发酵试验最显著影响因子为pH,其次是TS浓度和盐度,沼气发酵最佳条件为pH 7.2,TS浓度为8%,盐度为4%,产沼气量最高可达80.1%,因此优化甲烷菌低温发酵条件能够促进产气量的增加。     

不同畜禽粪与化肥配施对黑土中Cu有效性的影响及相关因素分析

本文通过培养试验,研究了不同畜禽粪与化肥配施对黑土中Cu总量及形态3年内动态变化的影响,并对影响Cu形态变化的相关因素进行了分析.研究结果显示:不同畜禽粪与化肥配施增加了土壤中Cu的总量,增加效果依次为:猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施.不同畜禽粪与化肥配施导致了土壤中各形态Cu含量增加,增幅依次为:猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施.此外,不同畜禽粪与化肥配施还导致了土壤中酸可提取态Cu和残渣态Cu比例增加,可还原态Cu和可氧化态Cu比例减少,变化幅度均呈现猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施的规律.由于酸可提取态Cu占全Cu比例较小(增加后比例仍不足2%),故其对Cu有效性的影响微乎其微,而残渣态Cu的增加,可还原态、可氧化态Cu的减少均表明:不同畜禽粪与化肥配施降低了土壤中Cu的有效性.对于影响Cu形态的相关因素分析,研究结果表明:土壤中各形态Cu与pH值间相关性不显著,但其与有机质含量间相关性极其显著.酸可提取态、残渣态Cu与有机质含量呈显著负相关,可还原态、可氧化态Cu与有机质含量呈显著正相关.此外,畜禽粪与化肥配施增加了土壤中各形态Cu与pH值间的相关性,但对其与有机质含量间关系影响不大.     

Microbial safety control of compost material with cow dung by heat treatment

Various kinds of pathogenic bacteria derived from the intestinal tract of animals exist in compost material like cow dung.In order to sterilize the pathogenic bacteria completely in compost material,the cow dung was put into a heat treatment machine in pilot plan, and harmless condition in short time was examined.The results indicated,pathogenic indicator bacteria such as coliform bacteria, fecal coliform,Escherichia coli and salmonella were all 10~6 cfu/g dw at the beginning,died rapidly when cow dung temperature rose to above 50℃,and not detected at 54-68℃for 6-24 h heat treatment.Coliform bacteria and salmonella in heated cow dung were not detected by re-growth culture and enrichment culture examination.Moreover,it was hardly influenced on the fermentation ability of composting microbe,organic decomposition bacteria.During heat treatment,the mesophile decreased rapidly and the thermophile stabilized or increased,and the most of composting microbe were bacillus in cow dung by fluorescence microscope,this indicated that bacillus was dominator and composting microbe in composting process.     

广东省畜牧粪便中喹诺酮类和磺胺类抗生素的含量与分布特征研究

利用超声提取-高效液相色谱技术分析广东省20个规模化猪牛养殖场粪便中4种喹诺酮类(QNs)和4种磺胺类(SAs)抗生素的含量与分布特征.结果表明,猪粪中喹诺酮类和磺胺类化合物均全部被检出,前者总含量(QNs,鲜重,下同)在24.5～1516.2 μg/kg之间,平均为581.0 μg/kg,以恩诺沙星和环丙沙星为主;后者总含量(SAs)在1925.9～13399.5 μg/kg之间,平均为4403.9 μg/kg,以磺胺甲基嘧啶和磺胺甲唑为主.牛粪中喹诺酮类化合物也全部被检出,磺胺类化合物检出率在90%以上,QNs在73.2～ 1328.0 μg/kg之间,平均为572.9 μg/kg,以诺氟沙星和环丙沙星为主;SAs在1039.4～15930.3 μg/kg之间,平均为3787.7 μg/kg,以磺胺甲唑和磺胺甲基嘧啶为主.不同地区畜牧粪便中喹诺酮类和磺胺类化合物的含量与组成特征有明显差异,广州市猪粪和牛粪中两类抗生素的含量均较高,而佛山市、深圳市牛粪中磺胺-5-甲氧嘧啶和磺胺二甲嘧啶均低于检测限.     

过滤养猪废水厌氧发酵微生物菌群结构及动态变化

传统厌氧发酵处理养猪废水存在效率低、周期长以及环境要求严苛等局限,无法实现高效运行。基于自主设计的种养废弃物综合资源化利用技术,利用玉米秸秆过滤养猪废水中的悬浮性固体,对比研究废水过滤前后性质,并采用高通量测序技术分析厌氧发酵过程中过滤养猪废水的细菌与古菌群落组成和变化特征。结果表明:厌氧发酵过程由多种微生物菌群协同作用,不同水力停留时间下,过滤养猪废水中的主要细菌类群是厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门,除接种物外,其他3个样本中均检测到螺旋菌门的存在。此外,废水中主要古菌类群为广古菌门,主要作用菌为产甲烷菌。水力停留时间变化对古菌群落变化具有显著影响,导致产甲烷的差异性。微生物群落和废水指标变化表明种养废弃物综合资源化利用技术降低了处理成本,对促进养猪废水资源循环利用具有参考意义。     

猪粪与秸秆协同发酵产热及溶解性有机质的转化特征

采用量热计法和三维荧光光谱,分别对猪粪发酵产热不同阶段温度、热值以及溶解性有机质(DOM)的转化特征进行了研究. 结果表明:在不同C/N(猪糞与芦苇秸秆物料配比)的4组发酵产热试验中,纯猪粪发酵产热温度高于室温时间达到60d,累积热量损失最多达8.862kJ/g,是增温技术最为理想的配比;随着发酵产热的进行,纯猪粪发酵产热样品中类蛋白化合物荧光比值(P_1,n+P_2,n,0.625~0.546)逐渐减少,类富里酸物质荧光比值(P_3,n,0.140~0.173)与类胡敏酸物质荧光比值(P_5,n,0.051~0.097)逐渐增多,腐殖化程度逐渐加强,但是与其他各组相比其腐殖酸类物质增加最少,腐殖化程度最低;不同C/N物料产热过程中,尽管不同区域的荧光强度与热值的相关性不同,但不同C/N物料释放的热量均来源于微生物对简单有机化合物的分解.      

固体废物厌氧暗发酵生物产氢技术进展

文章总结了固体废物厌氧发酵生物产氢技术进展,包括产氢废物种类、暗发酵生物制氢方向、微生物培养、生物工艺条件以及一些新近研究成果。暗发酵产氢速率快。联合式暗发酵—光发酵是生物产氢工艺中较有前途的方法。富含碳水化合物的有机废物,诸如纤维素与淀粉含量高的农业与食品垃圾以及食品废水,例如奶酪乳与橄榄加工厂以及面包发酵废水等,都可以采用合适的生物工艺技术产氢。     

碳氮比对蔬菜废弃物好氧发酵腐熟度及臭气排放的影响

为了提高蔬菜废弃物发酵效率、减少臭气排放、确定其好氧发酵最佳碳氮比,以蔬菜废弃物为主料、猪粪和玉米秸秆为辅料进行好氧发酵,设置C/N为20、25、30 3个处理,探讨不同C/N对发酵产品腐熟度及臭气排放浓度的影响,以温度、含水率、pH、电导率(EC)、腐植酸光学特性(E₄/E₆值)、种子发芽指数以及全氮、全磷、全钾含量变化评价发酵产品的腐熟度。T1处理(C/N为20)高温期持续时间最长为6 d,种子发芽指数最高为82.23%,其腐熟效果最好,且全氮、全磷、全钾含量分别提高了24.22%、78.94%、51.45%; 从臭气排放浓度来看,T2 (C/N为25)处理组NH₃排放浓度最高达368000 μg/m3,T3(C/N=30)处理组H₂S排放浓度最高达671 μg/m3,TI处理TVOC排放浓度最高,但最高与最低排放浓度差仅为4.3×10-6。因此,建议蔬菜废弃物、猪粪、玉米秸秆联合好氧堆肥的C/N为20,可满足好氧发酵无害化和减少臭气排放的要求。