添加腐熟污泥对生活垃圾堆肥氮素转化与损失的影响

研究添加腐熟污泥对垃圾好氧堆肥过程中氮素转化与损失的影响,实验设置生活垃圾与腐熟污泥质量比分别为1∶1、2∶1和4∶1,以单独生活垃圾为对照,主要监测堆肥过程中固相(TN、氨氮、硝态氮和亚硝态氮)和气相(NH_3和N_2O)中氮素转化规律。结果表明:与单独生活垃圾相比,生活垃圾与腐熟污泥比例为1∶1和4∶1时,有机氮与TN损失明显减少;至堆肥结束4组堆体铵态氮与硝态氮相较于堆肥初期均有不同程度提高,其中4∶1组铵态氮与硝态氮提高最多,分别为32.3%和86.1%;亚硝态氮含量在整个堆肥过程中一直处于下降趋势;腐熟污泥的添加使物料堆肥过程中氨气和N_2O的释放量随着腐熟污泥添加量的增加而减小。总体而言,由于腐熟污泥对氨气良好的吸附性能和其含有的大量亚硝酸盐氧化菌,加入堆肥后减少反硝化途径N_2O的产生,从而减少生活垃圾堆肥过程中氮素损失和温室气体的释放。     

添加外源纤维素酶对水稻秸秆模拟堆肥过程的影响

利用水稻秸秆模拟堆肥,对纤维素、半纤维素质量分数及堆肥相关指标随添加外源纤维素酶的变化进行研究。结果表明,与不加酶堆肥相比,添加外源纤维素酶显著提高了水稻秸秆纤维素及半纤维素的降解率,其降解趋势均可用一阶指数衰减方程拟合;堆肥结束时,添加纤维素酶处理的堆肥纤维素质量分数较不加酶处理低35.1%。纤维素酶促进了堆肥中腐殖酸的合成,提高了堆肥中的铵态氮(NO3-N)、硝态氮(NH4-N)及全氮(TN)的质量分数,并导致堆肥中碳素质量分数下降,C/N质量比下降了23.1%;添加纤维素酶进一步降低了堆肥的生物毒性,使得发芽指数提高了10.3%。外源添加纤维素酶加快了水稻秸秆堆肥的腐熟进程。     

分选垃圾、菜市场垃圾和腐熟污泥混合堆肥过程中氮素转化和损失研究

设计了两组高温堆肥实验,A组分选垃圾和腐熟污泥按质量比1∶1混合,B组分选垃圾、菜市场垃圾和腐熟污泥按质量比1∶1∶1混合。结果表明:A、B两组的堆体温度大于55℃的时间均不低于3d,满足卫生学要求,能够实现无害化处理,B组堆体高温持续时间比A组长近10d。堆肥过程中,A、B两组堆体TN和有机氮总体逐渐降低,氨氮先增加后减少,硝态氮则一直上升;A、B两组堆体N2O的释放主要集中在堆肥前期,堆肥前7天N_2O的释放量均达到总量的90%以上,堆肥过程中B组的氮素损失率为30.65%,低于A组的氮素损失率(48.02%)。     

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。     

利用污泥熟肥作为高含水率污泥堆肥调理剂

采用静态强制通风好氧堆肥的方法,以木屑作为对比,考察了利用污泥熟肥作为调理剂对污泥堆肥过程的影响。结果表明,与以木屑作为调理剂的污泥堆体(对照组)相比,以污泥熟肥作为调理剂的污泥堆体(实验组)升温快,高温阶段(>50℃)持续时间长达10 d,满足粪便无害化卫生标准的要求,而对照组仅持续了2 d;实验组腐熟的堆肥含水率从60%降到39%,下降了21%,pH维持在7.5～8.5范围内,微生物活性较强,而对照组含水率仅下降15%,pH始终低于7.5;实验组种子发芽指数(GI)在第14天就回升到80%以上,基本上去除了植物毒性,而对照组GI在第22天才回升到50%。总体而言,污泥熟肥能显著改善堆肥中微生物的微环境,促进有机物的降解,缩短堆肥腐熟时间,是一种优质的调理剂。     

微生物生理群在猪粪秸秆高温堆肥碳氮转化中的作用

在自制的强制通风静态堆肥反应箱中,猪粪与秸秆以鲜重7∶1的比例进行了堆肥化实验,在堆制的23 d里根据堆温变化分阶段采集堆肥样品,利用MPN法测定了堆料中纤维素分解菌和氮素微生物生理群的数量变化,同时测定了相应的碳、氮含量。结果表明,纤维素分解菌在稳定腐熟阶段较多,对于后期有机碳的降解和腐殖质含量的增大起了很大的作用,在堆制的23 d里,腐殖质增加了2.4%。整个堆制过程中,氨化细菌的数量最大且与氨气释放浓度和铵态氮含量呈显著正相关,都在高温期增加,降温期后减少,氨化细菌的数量在高温期的增加率远高于降温期后的减少率,而铵态氮在高温期的增加率远低于在降温后期的减少率,铵态氮总体上减少了74.1%;亚硝化细菌数量与硝态氮呈正相关;反硝化细菌数量在降温期上升幅度较大,堆制结束时为堆制初期的13倍,且与堆肥中硝态氮含量呈正相关;硝态氮含量增加了87.5%;堆肥后期硝态氮的增加可能与堆肥中存在能进行硝化作用的反硝化细菌有关。固氮菌数量在堆制结束时达堆制初期的2.61倍,主要在降温期增加较多,对堆肥中有机氮的形成起很大作用。     

添加腐熟污泥对生活垃圾堆肥物料理化性质及温室气体释放规律的影响

研究了添加腐熟污泥对生活垃圾堆肥物料理化性质及温室气体释放规律的影响。结果表明:(1)在生活垃圾中添加腐熟污泥进行堆肥,可降低堆肥物料的含水率,缩短整个堆肥周期;添加腐熟污泥还可以缓解堆体的酸化程度,促进有机质的降解,使C/N更适合微生物的生长和繁殖。(2)CO_2和CH_4两种温室气体的释放主要集中在堆肥高温期,CO_2释放量随腐熟污泥添加量的增加而增加,而CH_4释放量随腐熟污泥添加量的增加而减少。     

投加方式和通风速率对脱水污泥堆肥效果的影响

为了在降低能耗的前提下获得更高的污泥堆肥效率和提高堆肥产品质量,利用梨形筒式好氧堆肥反应器,设置2种物料投加方式和3种通风速率,研究堆肥过程中温度、含水率、总氮以及发芽指数(GI)的变化特性。结果表明,与间歇式堆肥相比,连续式堆肥可以显著提高堆体温度和堆体腐熟度,降低堆体含水率及缩短腐熟期,但氮素损失也显著增大(P0.01);连续式堆肥的处理效率是间歇式的2.11倍,能耗降低了52.60%。通风速率为1.95 L·min~(-1)的连续式堆肥,堆体维持高温时间最长,且最终温度稳定在较高温度47~48℃,堆末含水率最低,氮素损失处于三者的中间水平,腐熟期最短。综合分析,在通风速率为1.95 L·min~(-1)的连续运行方式下,梨形筒式反应器用于污泥稳定高效堆肥是可行的。     

不同堆肥方式对鸡粪与秸秆混合堆肥效果

以鸡粪和玉米秸秆为堆肥原材料,进行了露天堆肥和反应器堆肥对比实验。结果表明,反应器堆肥（堆体P2）较露天堆肥（堆体P1）升温快,堆体P2达到了《粪便无害化卫生标准（GB7959—87）》的要求,堆体P1未达到;在整个堆肥过程中,堆体P1的水分总损失量（26．5％）大于堆体P2的水分总损失量（20．6％）;堆体P1和P2的有机质降解主要发生在堆肥前期0～21d,分别完成了81．4％和84．5％的有机质降解量;堆体P1和P2的C／N比在堆肥过程中均呈下降趋势,最终C／N比分别为18．3和14．8;种子发芽指数GI_P1〈GI_P2,表明采用堆体P2的堆肥产品的植物毒性较堆体P1更小。各指标实测数据表明,反应器堆肥的堆肥产品的稳定性和腐熟程度较露天堆肥更好。     

污泥堆肥微生物菌剂的筛选优化及应用

从菌糠腐熟物中分离纯化12株长势良好的菌株,经16SrDNA测序分析,鉴定为链霉菌(Streptomyces sp.),将其中长势最好的一株命名为链霉菌P9。通过单因素实验及Plackett-Burman实验设计对链霉菌P9发酵培养基配方进行优化,得到培养基最佳配方为蔗糖10g/L,蛋白胨+酵母粉25.0g/L,MgSO_4·7H_2O 0.075g/L,KH_2PO_40.3g/L,K_2HPO_40.6g/L。将最佳培养基配方下制得的链霉菌P9发酵液用于污泥好氧堆肥,接种量分别为0(对照组CK)、0.5%(质量分数,下同)、1.0%、1.5%。结果表明,当接种量为0.5%时,堆体最高温度可达61.0℃,高温期维持12d,堆肥效果程度优于CK组(堆体最高温度58.1℃,高温期维持9d),接种量为1.0%、1.5%时污泥堆肥进程反而被抑制。堆肥结束时,堆体上清液的种子发芽指数均在70%以上,说明堆体物料基本腐熟无毒。可见,采用链霉菌P9发酵液作为微生物菌剂促进污泥好氧堆肥是可行的,接种量宜为0.5%。     

复合腐秆菌剂对稻草腐熟过程的影响

为了研究复合腐秆菌剂对稻草好氧堆肥的影响,采用好氧堆肥技术,设计了不接菌(对照)和接种复合菌剂2个处理,探讨堆肥过程中堆体温度、pH、有机质、C/N、发芽指数的变化。结果表明,接种复合腐秆菌剂堆体初期温度上升迅速,最高温度达到60℃,高温发酵阶段维持了12 d;与对照相比,接种复合腐秆菌剂对pH值、容重与孔隙度、有机质、C/N变化影响不大;但增加堆体全氮的含量,提高堆肥产品的质量,种子发芽率在第20天迅速上升,最大值为93%。显然接种复合腐秆菌剂促进好氧堆肥迅速起温,提高了堆肥的腐熟质量。     

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.     

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.     

温度与秸秆比例对牛粪好氧堆肥的影响简

为了研究不同C/N比值在不同温度条件下牛粪堆肥30 d时的全量养分和有机质的含量情况,提出了以新鲜牛粪和苜蓿秸秆混合物为堆料,在添加1%的生物腐熟剂的基础上,对堆肥温度及C/N比进行调控,并进行交叉实验。结果表明,（1）采用培养箱进行好氧发酵时,在温度为30℃和45℃的环境下堆肥最佳,温度过低或过高都会影响堆肥。（2）牛粪高温好氧堆肥时,添加一定比例的苜蓿秸秆可以调节堆料的C/N比值、含水量,缩短堆肥时间,其中牛粪与秸秆比例为1：1混合堆肥效果较好。（3）堆肥30 d时,堆料的TN、TP和TK含量较堆肥初期都有所增加,有机质含量有所降低是因为矿化和释放养分造成的,且各含量均符合国家有机肥标准。     

辅料比例对餐厨垃圾好氧堆肥及微生物特性的影响

添加不同质量米糠为堆肥辅料与餐厨垃圾混合进行好氧堆肥,通过调节堆体含水率和C/N,旨在考察不同辅料比例条件下堆肥理化特性变化规律及微生物酶活变化情况。结果表明,餐厨垃圾∶米糠质量比分别为3∶1、4∶1和5∶1的堆体均能进入高温阶段,高温阶段持续5~6 d,其中3∶1处理升温最快,最高温度可达70.9℃。堆体pH上升至7.5~8.5,初期水萃COD/TN快速下降至10左右,周期结束时含水率和有机质削减量分别为21%~30%和27%~37%。5∶1处理C/N下降最多,GI50%,达到基本腐熟,而其他2个处理腐熟效果不佳。在堆肥过程中,与水解进程相关的蔗糖酶活性高峰出现在升温阶段,而与氧化还原过程相关的脱氢酶活性随时间不断增大,腐熟度增加。     

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.     

温度与秸秆比例对牛粪好氧堆肥的影响

为了研究不同C／N比值在不同温度条件下牛粪堆肥30d时的全量养分和有机质的含量情况,提出了以新鲜牛粪和苜蓿秸秆混合物为堆料,在添加1％的生物腐熟剂的基础上,对堆肥温度及C／N比进行调控,并进行交叉实验。结果表明,（1）采用培养箱进行好氧发酵时,在温度为30℃和45℃的环境下堆肥最佳,温度过低或过高都会影响堆肥。（2）牛粪高温好氧堆肥时,添加一定比例的苜蓿秸秆可以调节堆料的C／N比值、含水量,缩短堆肥时间,其中牛粪与秸秆比例为1：l混合堆肥效果较好。（3）堆肥30d时,堆料的TN、TP和TK含量较堆肥初期都有所增加,有机质含量有所降低是因为矿化和释放养分造成的,且各含量均符合国家有机肥标准。     

复合微生物菌剂对污泥堆肥的作用效果研究

为了研究复合微生物菌剂对污泥堆肥的作用效果,以消化污泥、锯末和回流堆肥为原料,接种不同剂量(0、0.2%、0.5%)的复合微生物菌剂进行室外露天堆肥,分析了温度、含水率、pH值、全碳(TC)、全氮(TN)、种子发芽指数(germination index,GI)的动态变化,结果表明:各堆体温度保持在50℃以上的时间均超过7 d,满足堆肥卫生标准;接种复合微生物菌剂的堆体升温速率和温度最高值均大于未接种堆体,接种复合微生物菌剂有利于增加堆体水分散失量,加快堆体有机质降解速度,降低堆体氮的损失量,提高GI值;其中微生物菌剂接种量为0.5%的堆体,接种处理对水分散失、氮损失的控制和GI值的增加效果较明显.     

快腐剂对畜禽粪便堆肥过程中腐熟度的影响

以牛粪、菌糠和鸡粪等为材料按照两种比例调配为混合基质,在添加或不添加快腐剂的条件下在发酵桶中进行为期38 d的堆肥发酵实验,通过对发酵产物的温度、p H值、总有机碳、C/N、硝铵态氮含量和种子发芽指数等指标变化的研究,揭示了快腐剂对发酵过程的影响。结果表明,虽然快腐剂对有机物料的温度、C/N比无显著的影响,但可以促进铵态氮向硝态氮的转化,在16 d时使发酵产物NH+4-N/NO-3-N比值降为0.15,达到腐熟标准(0.16);提升种子发芽指数,在腐解29 d时使种子发芽指数达到82.76%,达到完全腐熟指标(0.8),比不添加快腐剂的处理提前了4 d左右。快腐剂的作用效果受腐解物料配比的影响。