沼液中氮的回收利用技术研究进展

沼液中营养元素回收和高附加值利用技术是沼液处理与资源化利用研究的新方向。近年来,如何高效回收利用沼液中的氮,同时降低沼液后处理难度,是研究的热点和难点。对不同发酵原料所产生沼液的理化特性和沼液中氮回收利用技术的应用效果进行了综述,阐述了沼液中氮的回收利用技术的研究重点及发展方向,以期为沼液处理与资源化利用提供技术支撑。     

长江流域平原地区畜禽粪污资源化利用全链条技术应用现状

长江流域是我国重要的畜禽养殖区,也是最重要的生态带和经济带,提高该区域畜禽粪污处理利用水平,对保护长江流域生态环境,推动区域经济可持续发展具有重要意义。以该区域平原地429个畜禽规模养殖场为研究对象,围绕畜禽粪污收集、处理、粪肥还田利用等畜禽粪污资源化利用全链条技术深入剖析,分析该区畜禽粪污资源化利用关键工艺技术与设施装备。结果表明:畜禽规模养殖场粪污收集方式以干清粪为主,固体粪便普遍采用堆沤处理,72.3%以上的养殖场堆(沤)肥设施面积符合规范要求;畜禽粪水处理主要采用贮存和厌氧发酵技术,仅17.89%的养殖场粪水贮存池容积和67.5%的养殖场沼气发酵容积达到建设规范要求;粪肥还田是粪污资源化利用主要方向,以水果蔬菜等经济作物为主,但存在养殖场配套粪肥消纳土地面积不足等问题,近25.56%的养殖场未达到要求。建议根据该区域养殖和区位条件,进一步规范提升粪污资源化利用技术,提高粪污资源化利用技术和装备水平,引导规模养殖场按照种养平衡的要求配套消纳土地,同时加强对施用粪肥的农田土壤进行跟踪评估,提高粪肥还田利用水平。     

生物炭对猪粪好氧发酵产生的硫醚的控制研究

好氧发酵作为农业废弃物资源化利用的主要方式,以其投资小,工艺简单等特点得到广泛应用,农业废弃物好氧发酵化处理不仅可以减轻环境压力,还能够节约大量养分资源。然而在好氧发酵过程中会产生微量的、对人体健康和环境有危害作用的、以硫醚类为代表挥发性有机物(VOCs),目前尚无高效率去除好氧发酵中产生的硫醚的控制方法与技术,故该实验以生物炭为吸附材料,在猪粪和秸秆好氧发酵中添加不同比例的生物炭,研究生物炭对猪粪好氧发酵中产生的硫醚的减排作用。研究表明,在以好氧发酵物料干基比100∶25添加生物炭能够有效降低猪粪好氧发酵中各个阶段TVOCs的排放浓度,缩短好氧发酵前期二甲二硫高浓度排放时间,降低好氧发酵前期二甲三硫94.30%的排放浓度,为猪粪好氧发酵中臭气和TVOCs的控制提供了科学依据。     

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。     

外源铁、磷对堆肥腐熟的影响及“腐殖酸-Fe-P”复合体的形成初探

针对堆肥过程中氮素损失严重,产品品质低下的问题,试验以FeCl3和Ca3（PO4）2（干质量比1∶1）混合物分别按10%（处理A）和15%（处理B）的比例添加到堆肥原料中,以未加任何外源物质的处理作为对照,进行添加外源铁、磷是否会促进堆肥腐熟、提高产品品质的研究。结果表明,与对照处理相比,外源铁、磷对堆肥油菜籽（Brassica napus）发芽率指数影响不大,但产品的氮素含量明显提高,分别高于对照1.42%和1.17%;外源铁、磷加速有机质的分解,有机质分解率分别高于对照处理13%和3.3%;外源铁、磷对堆肥产品腐殖酸结合的Fe含量分别为对照处理的4.4倍和1.98倍,铁结合的磷含量分别为9.12、5.91g·kg-1,对照处理仅为2.21g·kg-1,并通过相关文献讨论,提出堆肥体中可能形成了＂腐殖酸-Fe-P＂三元复合体的假设。从作用和成本上来看,处理A的添加比例较处理B合适。     

序批式好氧发酵一体化反应器的研制与验证

好氧堆肥是农村有机废弃物资源化利用、减少农村面源污染的有效途径之一,为解决农村固废堆肥设备短缺的问题,设计了一种序批式好氧发酵一体化反应器,并开展了反应器堆肥验证实验。设备主要包括5个发酵单元、除臭系统、密闭箱体和自动控制系统,发酵仓采用"U"型结构,有效容积100 L,可提供最大25 L·min~(-1)空气量,曝气精度0.1 L·min~(-1),翻抛轴转速7.2 r·min~(-1),采用离子除臭装置在密闭箱体内完成除臭过程。自控系统可实现5组发酵装置的自动控制和数据管理,通过不同含水率的物料进行好氧堆肥实验,进行物理、化学指标的综合评价,结果表明,该反应器一体化程度高,堆肥效果符合有机肥无害化标准,可实现序批式堆肥。该设备解决了传统堆肥连续性差、自动化程度低的问题,可为农业废弃物资源化利用提供技术支撑。     

生物质锅炉烟气中PM-VOCs一体化脱除装置的设计

针对生物质成型燃料锅炉烟气中的颗粒物(PM)和挥发性有机物(VOCs)排放浓度高的问题,采用布袋除尘技术与生物炭吸附技术相结合的工艺技术,集成通风直接冷却技术,设计了颗粒物和挥发性有机物一体化脱除装置,并开展了脱除效果验证实验。结果表明:装置对颗粒物去除率87.8%～90.7%,VOCs去除率69.1%～72.0%,颗粒物和VOCs的排放浓度远低于《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2014),表明该装置对生物质锅炉烟气中的颗粒物和VOCs具有较好的脱除效果,研究可为生物质成型燃料锅炉烟气净化工艺提供技术支撑。     

好氧堆肥降解抗生素的研究进展

抗生素滥用导致畜禽养殖场粪便中抗生素残留情况严重,将粪便作为肥料还田使用,可能会导致抗生素在土壤中扩散和累积,对生态环境安全和人类健康带来严重威胁。好氧堆肥是畜禽粪便资源化利用的一种重要途径,可高效地去除畜禽粪便中残留的抗生素,但目前对好氧堆肥过程中抗生素的去除机理尚不清楚。综述了我国不同地区、不同畜禽粪便中抗生素的残留浓度,分析好氧堆肥过程中抗生素去除的的影响因素,总结不同种类抗生素降解的动力学模型,概述现有抗生素检测方法,并提出好氧堆肥去除抗生素未来的研究重点,以期为畜禽粪便资源化利用提供技术支撑。     

鸟粪石结晶反应在猪粪和玉米秸秆堆肥中的应用

控制堆肥化过程中的氨气排放是减少堆肥氮素损失的关键,应用鸟粪石结晶原理,以氢氧化镁［Mg(OH)₂］和磷酸（H₃PO₄）作为固定剂,按照摩尔比为1∶1,摩尔数为初始氮的15.4%添加到猪粪和玉米秸秆的堆肥物料中,通过26 d的密闭式底部强制通风静态堆肥.结果发现,添加固定剂的堆肥处理B中铵态氮含量显著提高,堆肥结束时,NH⁺₄-N含量为10.7　g·kg^-1,是未添加固定剂的处理A的3倍,全氮含量为36.9　g·kg^-1,比处理A提高10 g·kg^-1.同时,固定剂的添加促进了有机质的分解,堆肥结束时处理B的有机碳降解率比处理A高 2%,发芽率指数表明,处理B的腐熟度（96%）高于处理A（82%）.扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)及X射线能谱(energy dispersive X-ray spectroscopy,EDS)分析证实了堆肥产品中有MgNH₄PO₄·6H₂O的存在.说明通过添加Mg(OH)₂和H₃PO₄,可以改变堆肥的理化性质,促进堆肥的降解和腐熟,并通过鸟粪石结晶反应将堆肥中的铵态氮固定下来,有效提高了堆肥的营养价值.     

通风对堆肥供氧的影响及堆高优化研究

通风是影响好氧堆肥过程中堆体氧气浓度的重要因素.通过设置0.01 m3/(min ·m3)(Al)、0.1 m3/(min·m3)(A2)和0.2 m3/(min·m3)(A3)三种不同通风速率进行好氧堆肥试验,考查堆体中氧气的变化情况,并利用氧气一维扩散方程进行堆体高度的优化.结果表明,鼓风停止时,处理A2、A3的氧...