粪秆混合厌氧发酵渗滤床工艺的消化性能

以玉米秸秆-牛粪为原料,利用自行设计的渗滤床反应器（Leach bed reactors）,对比研究了渗透液回流喷淋时间、喷淋量、发酵温度及粪秆比4因素对原料物能转化率的影响。结果表明：发酵结束后罐内物料的TS浓度在13%~15%之间,属于高浓度发酵范畴;9样品产气峰值出现在发酵后的10~14 d,物能转化率排序为L6 > L2 > L9 > L7 > L1 > L8 > L4 > L5 > L3;TS产气率相对较高的共同特点主要为35 ℃中温、较高的渗滤液回流量以及较高的粪秆比。通过TS产气率的直观分析,4因素对实验结果影响大小排序分别为发酵温度> 粪秆比 > 喷淋量 > 喷淋时间间隔,得到的最佳工况参数为喷淋时间间隔2 h、喷淋量4 L、发酵温度35 ℃、粪秆比1∶1,此条件下得到的平均TS产气率为（98.4±3.5）mL·g-1。方差分析结果表明,发酵温度、粪秆比及喷淋量对产气结果影响极显著,为控制渗滤床发酵工艺的主要参数。     

低温复合菌剂对牛粪堆肥发酵影响的研究

为了探明低温复合菌剂对牛粪堆肥发酵的影响,开发出适合东北寒区堆肥发酵的微生物菌剂.本研究在0℃以下以牛粪、秸秆为原料,分别设置接种低温复合菌剂堆肥、接种常温菌剂堆肥和自然堆肥3个处理,测定了堆肥过程中温度、p H、C/N、全磷、铵态氮、硝态氮和种子发芽指数的动态变化.试验结果表明,接种低温复合菌剂组第11 d进入高温期(50℃),比接种常温菌剂组提前了14 d,最高温度达62℃,高温期维持了9 d,而自然堆肥组一直未进入高温期.至堆肥结束时,接种低温复合菌剂组和接种常温菌剂组的最终p H分别为7.17、7.24;C/N均降到20以下,分别为16.10、15.67;全磷的变化无明显差异;种子发芽指数分别为92%和85%.添加菌剂组较自然堆肥组铵态氮含量明显降低,硝态氮含量增高.综上所述,接种低温复合菌剂可以在低温下促进堆肥迅速起温,并保证了堆肥的腐熟质量.     

长期定位有机物料还田对关中平原夏玉米-冬小麦轮作土壤NO排放的影响

农田土壤是大气光化学活性气体一氧化氮(NO)的主要人为源之一.为定量研究有机物料还田对NO排放的影响,利用静态暗箱法对关中平原26 a长期定位施肥夏玉米-冬小麦轮作农田NO排放通量进行周年(2016年6月至2017年6月)观测.除对照(CK)处理全年不施肥外,田间设3个施肥处理,冬小麦季分别为全化肥(NPK,165 kg·hm~(-2))、化肥加秸秆[NPKS,(165+40)kg·hm~(-2)]和化肥加牛粪[NPKM,(50+115)kg·hm~(-2)];夏玉米季均施等量化肥(188 kg·hm~(-2)).观测期内,CK处理NO排放通量较小[12.2 g·(hm~2·d)~(-1)];各施肥处理均在夏玉米播种、施肥和冬小麦施肥后出现排放峰,其中NPK处理峰值最高[112.0 g·(hm~2·d)~(-1)].各处理NO年排放总量和排放系数分别为0.13~0.57 kg·hm~(-2)和0.04%~0.12%.NPKS和NPKM处理年排放总量较NPK分别减少17.6%和增加68.0%(P0.05).与NPK处理相比,NPKS和NPKM冬小麦季排放总量降低41.1%~60.0%(P0.05);但夏玉米季增加25.2%~292.1%(P0.05).冬小麦季添加有机物料有效降低NO排放,而夏玉米季NO排放增加则与土壤有机质含量有关.     

花卉废物和牛粪联合堆肥中的氮迁移

以花卉废物和牛粪为原料,进行了温度反馈的通气量控制联合堆肥中的氮迁移中试研究.采用自制的静态好氧床进行一次发酵,过程控制采用温度反馈通气量控制方法,发酵周期20d;采用周期性翻堆进行物料二次腐熟,腐熟周期40d.研究了堆肥过程中总氮、有机氮、无机氮、氨氮、硝氮等氮素形态转化随时间的变化特征及温度反馈的通气量控制对氮迁移的影响.结果表明:堆肥初期的氨化作用和反硝化作用显著,氮素总量损失累计达41.98%,其中主要是有机氮的损失,99.95%的氮损失发生在一次发酵阶段;氮素损失主要是在pH和温度较高条件下的氨气大量挥发造成的.对通风进行有效控制、提高物料C/N及添加酸性物质有望减少N损失.对于C/N较低,硝态氮含量较高的物料堆肥,NH₄⁺-N≤0.04%、NH₄/NO₃≤0.16不能作为腐熟度指标.     

赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)肠道细菌群落的肠段分异特征及对饥饿-牛粪培养的响应

通过在初始-饥饿-牛粪连续培养条件下采集赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的前肠、中肠和后肠3个肠段内容物进行细菌16S rRNA基因测序分析,研究蚯蚓肠道细菌群落的肠段分异特征及对饥饿和食物培养的响应。结果显示：细菌群落多样性和组成在相邻肠段间相似,中肠和后肠的相似程度高于前肠和中肠,在相隔肠段间差异较大。厚壁菌门(14%～55%)、放线菌门(16%～39%)和变形菌门(15%～37%)是所有蚯蚓肠段的主要优势菌群。在不同培养状态下的肠道传递(前肠-中肠-后肠)过程中,优势菌门丰度变化趋势不同。前肠、中肠和后肠的核心扩增序列变体(ASVs)主要属于厚壁菌门(35%～48%)、放线菌门(20%～26%)和γ变形菌纲(14%～16%),前肠和后肠具有独有的核心ASVs,分别属于δ变形菌纲(7%)和纤维杆菌门(6%)。从初始状态到饥饿状态,肠道菌群Shannon多样性显著降低(P<0.05),Sobs丰富度降低,但未达显著水平(P>0.05);肠道中α/δ变形菌纲和放线菌门等类群相对丰度显著降低(P<0.05),γ变形菌纲、厚壁菌门和拟杆菌门相对丰度显著提高(P&...     

微量元素对牛粪低温厌氧发酵的影响

为考察较低温度(<17℃)条件下添加微量金属元素对厌氧发酵产气量的影响,在发酵底物TS(含固率)为10%下采用10 L玻璃瓶作反应器,以牛粪为原料,向厌氧生物反应器中分别添加MnSO4、FeSO4·7H2O、电解锰渣,分析了厌氧消化系统运行过程中的产气量、COD(化学需氧量)和pH的变化。结果表明,锰元素能促进低温下牛粪的厌氧发酵,加速反应启动。当添加6 g MnSO4、100 g电解锰渣时,单位质量VS产气率分别为0.26 mL/g和0.64 mL/g,添加6 g FeSO4·7H2O与空白对照组均未见明显产气。     

牛粪堆肥升温菌剂的筛选及其作用机制

以糖、淀粉、蛋白质、纤维素培养基及菌株增殖倍数、菌株性能等为筛选方法,从牛粪低温堆肥中筛选不同原料重要功能菌并组成功能菌剂;以不同类别原料菌及单菌株发酵实验对升温机制进行研究。结果表明,芽孢杆菌、假单胞菌、纤维单胞菌及小孢霉菌等为重要功能菌;菌剂起温快,升温效果好,48 h堆体即由低温进入中温,5 d达到高温,腐熟时间可缩短至约17~18 d;糖功能菌升温效果最为显著,淀粉及蛋白质功能菌次之,纤维素功能菌升温能力较弱;菌株利用各种原料能力越强,增殖速度越快,对升温作用越大。各菌株充分利用基质各成分,紧密协同和促进,是低温堆体发酵升温的主要作用机制。     

水分调节材料对牛粪堆肥氨气挥发的影响

利用通风式堆肥发酵方式研究了牛粪堆制过程中氨气的挥发特征和锯末、稻壳、稻草等不同水分调节材料对氨气挥发的影响。结果表明,牛粪堆制过程中主要在前期,尤其是在最初的2周内释放氨气;堆肥期间挥发的氨态氮约为牛粪总含氮量的17%～50%。不同水分调节材料都可以在一定程度上抑制氨气的挥发,但锯末抑制氨气挥发效果最好,其次是稻壳,稻草抑制氨气挥发的效果较小。因此,为了减少氮素损失,应采取适当措施抑制氨挥发或回收挥发的氨气。     

规模化养牛场牛粪污综合利用研究

利用牛粪生产沼气,并将副产物有效利用是处理牛粪污的有效途径,为提高牛粪厌氧发酵的产气效率和副产物的利用率,整体工艺采用牛粪发酵前固液分离,固体进行好氧发酵回填牛卧床,分离液进行厌氧-好氧发酵,厌氧发酵产生沼气为系统增温,最后液体通过人工湿地处理达标排放。结果表明:对牛粪进行发酵前固液分离,降低了物料的粘度,利于微生物的传质,可以取得较好的产气效果,沼气通过沼气燃烧炉转化为热能为系统增温降低了其他能源的供给,同时湿地的利用也有效地改善了养牛场周边环境,为牛粪污生产沼气工程提供新思路。     

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).