腐熟堆肥接种对蔬菜废物中高温好氧降解过程的影响

通过不同比例腐熟堆肥接种,进行蔬菜废物高温好氧降解试验,研究接种对蔬菜废物好氧降解过程的影响.结果表明:当接种率为5%,3%和1%时,增加腐熟堆肥接种比例有利于提高有机物的好氧降解率,试验末期有机物降解率分别为53.3%,50.0%和43.7%,糖类和纤维素类降解的差别是其降解率差距的主要来源;腐熟堆肥接种对堆肥过程中微生物演化规律影响明显,但接种率达到一定水平后,接种对生物相的影响会随堆肥过程而逐步消失;通过对微生物相演变与生物质降解过程的相关性分析,表明微生物种群增殖与特定生物质类型降解存在明显的相关性,从而提示了采用按堆肥过程中生物质分类的降解状况分段接种微生物的可能性.     

堆肥调理剂研究进展

调理剂是堆肥过程中的重要辅料。通过添加调理剂，可以改善堆肥物料的理化条件，达到好氧微生物对生长环境的要求。文章综述了堆肥调理剂的分类，讨论了它在堆肥工程中的作用，并对研究方向进行了探讨。大量研究表明，调理剂在堆肥过程中起到调节物料w（C）／w（N）比、含水率、堆体自由空域、减少堆体臭气、改善堆肥养分和调控重金属等作用。目前，调理剂的研究重点在于其在堆肥过程的作用，而对复合型调理剂的开发、调理剂的作用机理及其在工程中的应用等问题关注较少。     

城市垃圾好氧堆肥处理的几个关键问题

介绍了城市垃圾好氧堆肥过程的几个关键问题，分析了堆肥过程中的微生物特性，提出以耗氧速率、C／N作为堆肥腐熟度综合判定指标。并简单介绍了国外应用较多的温度、氧浓度自动控制系统。     

堆肥制作中微生物侵染秸秆的环境扫描电镜(ESEM)观察

为了探索堆肥制作中木质纤维素类物质的生物降解过程,在堆肥进程中取不同分解阶段的秸秆样品,利用环境扫描电镜(ESEM)观察微生物的分布情况,并从机械作用的角度探讨了微生物在秸秆分解过程中的作用。结果表明,堆肥制作前新鲜秸秆表面未发现微生物分布,堆肥制作前期微生物开始附着在秸秆表面,随着堆肥进程,秸秆表面微生物密度有所增加,秸秆分解时产生的裂缝中发现也有微生物分布。堆肥制作中,参与秸秆分解的微生物以群落形式分布,从个体形态来看,这些微生物主要由球菌和丝状菌组成,但不同形态微生物个体大小差异较大。分析认为大型丝状菌通过秸秆分解产生的裂缝侵入秸秆内部时所产生的机械作用可促进秸秆的崩解。     

堆肥过程中有机质和微生物群落的动态变化

利用3个容积约为50 L的平行生物反应装置研究堆肥过程中温度、湿度（水分含量）、pH值和有机质的动态变化情况。按照Van Soest方法根据有机质不同的溶解特性将其分为：溶于沸水的有机质H2O、溶于中性试剂的有机质SOLU、半纤维素（HEMI）、纤维素（CELL）和木质素（LIGN）。结果表明：反应装置内环境湿度调控在60%左右时,堆肥系统内借助生化反应,温度最高可达到约50℃。堆肥材料在反应初期呈现偏酸性（pH=6.5）,而随着反应的发生,pH逐渐变为中性或弱碱性（pH=7.4）。经过20 d的堆肥实验,有机质总量降解了约47%。在微生物作用下的各类有机质的降解率不同,按大小排序为H2O〉HEMI〉CELL〉SOLU〉LIGN,其降解率分别是85%、56%、36%、32%和27%。为了深入理解堆肥过程中有机质的降解机制,文章采用磷脂脂肪酸（PLFAs）技术对体系中的微生物群落变化进行了初步分析,发现微生物优势群落随反应温度的改变发生明显变化,在堆肥初期和堆肥中期,细菌占优势,而堆肥末期时真菌比例较高。在堆肥的过程中,革兰氏阴性菌的比例呈下降趋势,而革兰氏阳性菌的比例呈上升趋势。     

菌剂对堆肥的作用及其应用

好氧高温堆肥是一种受微生物控制的有机物降解和转化的过程。在堆肥过程的不同阶段对有机物降解起关键作用的微生物种群不同。接种菌剂可以使堆肥物料快速达到高温、控制堆肥过程中臭气的产生，缩短堆肥腐熟进程；可以有效杀灭病原体和降解有机污染物，提高堆肥质量。堆肥产品含有生物活性的微生物，作物增产效果显著。文章总结了接种菌剂在堆肥过程中的作用和应用效果，提出接种菌剂的研究首先应利用传统微生物研究法和先进的分子生态学技术摸清堆肥过程中微生物活动规律，逐步筛选出所需功能性菌群，在堆肥应用时要确定菌剂的最佳接种时间和接种量。     

堆肥过程中腐殖质含量变化及其对重金属分配的影响

以H2O和Na4P2O7+NaOH连续浸提污泥堆肥过程中堆体的腐殖酸以及与其结合的重金属,分析腐殖酸及重金属含量随时间的变化规律。结果表明,堆肥过程中重金属主要以胡敏酸(HA)结合态为主,水溶态重金属含量较少,且重金属有效性与迁移性较低;堆肥结束时各水溶态重金属含量减少,HA-Pb、HA-Ni和HA-Cu含量占重金属总量的比例明显升高,与堆肥初始相比分别增加28.00、17.34和1.40百分点,堆肥促进了水溶态重金属向HA结合态转变;HA对几种重金属的固定能力由大到小依次为Cu、Pb、Ni和Zn。     

不同时期添加蘑菇渣对落叶堆肥过程的影响

研究不同时期添加蘑菇渣对落叶堆肥过程的影响.结果表明:堆肥降温期添加蘑菇渣有利于提高有机质的降解率,堆肥末期各处理有机质降解率分别为15.85%,10.17%,12.90%和15.16%;有利于吸收固定堆肥中的氨,减少氨的挥发,降低堆肥的pH值.在堆肥初始一次性添加蘑菇渣,有利于堆肥总氮的积累,提高堆肥产品中胡敏酸和腐殖质含量,降低堆肥总氮损失率.在堆肥初始和降温期分次添加蘑菇渣有利于堆肥硝态氮的合成,富里酸的分解以及HA/FA的增加.在整个堆肥过程中,各处理HA和HA/FA均呈增加趋势,FA呈降低趋势,较好地反映了落叶堆肥的腐熟程度.在堆肥不同阶段添加蘑菇渣各有其优点,综合后认为在堆肥初始添加蘑菇渣的效果最为理想.     

基于沼气化利用的生物质原料跨季节贮存方法和过程调控策略研究进展

作物秸秆等植物源生物质是生物天然气(沼气)生产的重要原料,但因其固有的收获季节性、时效性等特点无法满足可持续供给的生产要求,必需进行跨季节贮存.为更好地衔接生物质原料贮存与沼气化利用环节,有效整合沼气工程的上下游关系,评述了生物质常见的干法保存和湿法保存方法,并根据原料形态特征差异性着重总结了常规青贮、半干青贮、黄贮、混合贮存等湿法贮存技术的研究现状,从乳酸菌剂、生物酶制剂、化学添加剂、复合添加剂等角度探讨了贮存过程的调控策略.最后,总结比较了青贮过程以及多元化调控策略对生物质原料产沼气(甲烷)性能的影响.目前,有关生物质青贮和青贮原料厌氧消化工艺的研究较为广泛,但由于生物质原料种类繁多,组分复杂多变,二者上下游之间的具体关联机制尚不完全明确,未来需要根据不同物料特性来揭示这种联系机制,并从源头上实现基于沼气生产的贮存过程调控,以期获得能量保存和能源转换的最大化.总之,湿法贮存是生物质原料长时间保存的重要方法,对生物天然气产业快速健康发展具有重要的科学价值和实际意义,沟通贮存与沼气发酵过程上下游之间的衔接机制是该领域未来的研究发展方向.(表3参85)     

高温堆肥中微生物的生长特征及动力学建模

对高温好氧堆肥中微生物的生长特征和动力学进行了研究，发现微生物的生长受温度影响很大，随温度变化呈波动性变化．同时，基于Logistic模型和Malthus模型，对微生物生长进行分析，得到了描述堆肥过程中的微生物生长动力学模型和模型参数．用实验数据与模型计算值进行验证比较，模型计算与实验结果拟合良好，模型正确地反映了高温好氧堆肥中微生物的生长过程及其动力学机制．图3表1参12     

蘑菇渣对落叶堆肥中水溶性有机物光谱学特性的影响

采用光谱分析技术研究落叶堆肥过程中水溶性有机物的组成和结构特征以及添加蘑菇渣对堆肥中水溶性有机物光谱学特性的影响.荧光光谱的结果表明,随着堆肥过程的进行,水溶性有机物的芳构化程度不断增加,生成的腐殖质类物质与土壤富啡酸相似,添加蘑菇渣会促进这一过程的进行;红外和紫外光谱进一步显示,在堆肥过程中,水溶性有机物中的碳水化合物和脂肪族化合物不断被降解,而羧基、芳香族化合物和硅酸盐类物质明显增加,添加蘑菇渣可以有效促进木质素类物质的分解,提高水溶性有机物的芳构化程度,加快堆肥腐熟.     

四环素对人粪便好氧堆肥过程中酶活性及腐熟的影响

为了探讨抗生素对好氧堆肥过程中酶活性及堆肥腐熟的影响,添加四环素(TC)的人粪便与锯末进行好氧堆肥试验.试验共设4个处理:CK(不添加TC)、TC100(100 mg·kg~(-1)DW(干重)TC)、TC500(500 mg·kg~(-1)DW TC)和TC1000(1000 mg·kg~(-1)DW TC).研究了堆肥温度、p H、水溶性碳、种子发芽率、脱氢酶和脲酶在21 d的不同堆肥处理中的变化特性.结果表明,堆肥中四环素浓度的增加显著抑制了堆料中温度的升高,降低了p H值,增加了水溶性碳的残留,减少了种子发芽率并阻碍了脱氢酶和脲酶的活性.堆肥的参数如堆肥温度、p H、水溶性碳和种子发芽率等指标都可以用来表征堆肥的腐熟度,以上研究结果表明堆肥中四环素浓度高达1000 mg·kg~(-1)时,四环素阻碍了粪便处理的好氧堆肥过程并影响堆肥产物的腐熟.     

人工接种堆肥和自然堆肥微生物区系与分子多态性的变化

采用传统培养方法和PCR-DGGE技术研究了人工接种堆肥和自然堆肥微生物群落的演变过程。结果表明:(1)传统培养方法显示,两种堆肥堆制过程中微生物数量均呈“升高—降低—升高—降低”变化趋势,整个堆肥过程中细菌数量占优势。(2)DGGE图谱显示,两种堆肥不同时期存在不同的细菌种群,其条带数量亦呈“升高—降低—升高—降低”变化趋势。堆肥升温期条带丰富但优势条带不明显;堆肥高温期条带数量减少但出现优势条带,表明高温阶段以嗜热菌或耐高温菌为主;堆肥降温期条带数量再次增多;堆肥腐熟期条带数量少且无优势条带,表明腐熟阶段微生物种群数量少且代谢强度趋于平缓。(3)DGGE图谱表明,人工接种菌株成为堆肥高温期优势菌株。人工接种增加了堆肥中微生物总量,提高了堆肥微生物种群多样性,并且促进了堆肥菌群演替,从而缩短堆肥腐熟时间。     

粪渣污泥好氧堆肥过程中主要理化性质的动态变化

进行了粪渣污泥的强制通风静态垛堆肥试验,分析了温度、氧气、含水率和挥发性有机物在堆肥不同阶段的变化特征。粪渣与木屑质量1∶1.5的比例下,能够实现快速高温好氧堆肥,堆体温度在高温期持续9d,达到无害化的卫生学要求。堆体耗氧速率在升温阶段后期上升到最大值,此后持续降低,到堆肥后期趋于稳定。据此提出了相应的通风策略。在堆肥过程中,物料的含水率和挥发性有机物含量持续降低,但到堆肥后期趋于稳定,堆肥结束时分别减小17个百分点和10.4个百分点。     

好氧堆肥过程中的氧气变化及其监测

氧气和通气性是影响好氧堆肥过程和堆肥产品质量的重要因素。堆肥过程中，氧气供应充足可以加速有机质分解、缩短堆肥时间，加速堆肥初期温度的上升速率，减少恶臭气体的产生。氧气的消耗速率可以作为判断堆肥稳定性的依据。过去由于缺乏有效的氧气监测手段，限制了堆肥中有关氧气的研究工作，因此对堆肥过程中氧气的变化过程目前了解得很少，研究工作亟待加强。近期，我国已开发出堆肥氧气实时、在线监测系统，并成功地应用于堆肥实践，这对堆肥研究和产业化发展将具有重要意义。     

纳米氧化锌对堆肥过程中细菌群落演替的影响

纳米氧化锌(纳米Zn O)的广泛应用使其进入农业生产领域的可能性增加.鉴于堆肥是处理农业废弃物的主要方式,采用实验室模拟堆置,以鸡粪、秸秆粉为主要原料进行堆肥实验,研究3种浓度的纳米Zn O(0.1,1,10 mg/kg)对堆肥过程中理化指标的影响,并采用高通量测序技术研究堆体中细菌群落结构及组成的变化.结果显示,纳米Zn O不会影响堆肥过程中的温度及腐熟程度,但降低了堆肥过程中的p H;对堆体中细菌Alpha多样性影响不显著,但改变了细菌群落结构及组成.其中,堆肥高温期(5 d)厚壁菌门及拟杆菌门的一些属对纳米Zn O处理响应最明显,0.1 mg/kg浓度纳米Zn O提高了Cohnella的相对丰度,而1、10 mg/kg浓度纳米Zn O增加了魏斯氏菌属、芽孢杆菌属、肠球菌属的相对丰度,降低了一些拟杆菌属的丰度.本研究表明纳米Zn O不仅影响堆肥理化性质,也影响堆肥中一些功能微生物,结果可为评价纳米Zn O的环境效应提供重要依据.     

垃圾堆肥场堆肥废气环境影响评价分析

垃圾堆肥场的建设将改变目前垃圾任意堆放的局面 ,堆肥产品可用于林业使垃圾得到无害化处理 ,并变废为宝。尽管如此在垃圾堆肥过程中还将释放出有害气体和垃圾渗透液等影响环境质量。针对堆肥所产生的大气污染物进行源强确定、扩散计算 ,分析其影响范围并推算卫生防护距离。     

浅谈堆肥设备

随着堆肥技术在不同固体废弃物处理中的广泛应用,与之相关的堆肥设备得到了极大的发展,堆肥设备包括物料处理、翻堆、反应器和除臭设备。家庭堆肥器和小容量反应器堆肥系统是堆肥设备新的发展趋势。     

猪粪堆肥过程中四环素类抗生素的生物转化及降解研究进展

四环素类抗生素(TCs)是畜禽养殖业中一类重要的兽药。随着畜禽养殖集约化,越来越多的抗生素经畜禽机体代谢进入环境,导致了对人类健康和生物安全等的危害。堆肥是无害化去除畜禽粪便中TCs的常见方法,能最大程度削减畜禽粪便中TCs的残留。笔者根据国内堆肥处理猪粪中抗生素残留的现状,结合国内外猪粪堆肥化技术的最新研究进展,从TCs生物转化、生物和非生物降解途径,阐述了猪粪堆肥过程中环境因子的调控、微生物群落结构与组成的变化和TCs的生物降解机制,旨在为未来畜禽粪便无害化、肥料资源化利用提供理论依据和技术参考。     

菌渣好氧堆肥过程中腐熟度指标及红外光谱的动态变化

为实现食用菌菌渣的合理处置及资源化利用,以食用菌菌渣、鸡粪和豆渣为原料,共设计3个堆肥处理(菌渣与黄豆渣混堆,C1;菌渣与鸡粪混堆,C2;菌渣直接堆制,C3),通过高温好氧堆肥方式研究堆肥过程中相关腐熟度指标及红外光谱的动态变化。结果表明,堆肥过程中温度变化经历了3个阶段,50℃以上高温持续时间均大于10 d。pH总体呈上升趋势,至堆肥结束达到8.0—9.0之间,符合腐熟堆肥的标准;EC值在1.0—2.5 mS·cm~(-1)范围内浮动,C1处理的EC值大于C3的EC值;C/N总体呈下降趋势,堆肥结束时3种处理的比值均低于20;种子发芽指数(GI)随着堆肥过程逐渐上升,至21d时,3种处理的GI值均超过50%,堆肥结束时,C3的GI值达到72.46%,C1、C2的GI值分别为81.02%和82.36%。堆肥过程中胡敏酸(HA)含量逐渐升高,富里酸(FA)的含量变化不大,3种处理胡敏酸与富里酸的比值(HA/FA)总体呈升高趋势,C1、C2和C3的HA/FA值分别由初始的2.38、2.20和2.28增加到3.92、3.22和3.82。红外光谱数据表明,随着堆肥过程的进行,多糖类物质含量减少,有机物中不饱和结构的多聚化或联合程度增大,芳香结构物质与氨基基团有所增加,说明堆肥过程中有机物质的变化规律先是大分子物质(如蛋白质、多糖类等)被降解,然后是腐殖质类物质的逐渐合成。