外源MnO2和儿茶酚对猪粪好氧堆肥氨挥发与氮素形态转化的影响

为探究儿茶酚与MnO₂的添加对强化堆肥腐殖化及氮素保留效果的影响,以猪粪与木屑为堆肥原材料,分别设置对照组 (CK,儿茶酚与MnO₂质量分数均为0%),实验组 (T1,儿茶酚0%与MnO₂ 1%;T2,儿茶酚3%与MnO₂ 0%;T3,儿茶酚3%与MnO₂ 1%)4个处理,借助冗余分析、UV-vis、3D-EEM光谱技术,探究不同处理对堆肥基本理化性质、氮素转化过程及氮素保留机理的影响。结果表明,1% MnO₂和3%儿茶酚的混合处理 (T3)堆肥过程中类氨基酸组分荧光强度显著增强,氨挥发受到明显抑制,堆肥结束时,混合处理氨累积挥发量为1.39 g,仅为CK的16.61%;有机氮组分中酸解氨态氮占比为17%,高于CK的14%;总凯氏氮相较于CK提升了9.00%,温度、pH值、EC值和GI值等基础指标均满足安全利用标准。三维荧光平行因子分析表明MnO₂和儿茶酚的混合添加可有效削减堆肥初期含氮有机质的矿化分解,从而明显降低堆体升温阶段和高温阶段的氨挥发总量,实现氮素的保留。     

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。     

聚丙烯酸钠作为调理剂对好氧堆肥的保氮影响

实验以污泥、锯末、猪粪为原料,以聚丙烯酸钠（PAAS）为调理剂,利用自制好氧堆肥反应器,研究了PAAS在污泥好氧堆肥中的保氮效果。实验显示,PAAS会提高堆体的pH水平,抑制氨氮的生成,从而减少NH3的挥发源,在PAAS对水溶性氨的吸附作用下,堆肥产品的最终氨氮水平依然得到提高;PAAS对硝化反应有一定的促进作用,添加PAAS的堆体在堆肥周期内的硝氮平均增幅可达到未添加PAAS的空白堆体的4.64倍;添加PAAS的堆体在堆肥周期内全氮平均降幅只有空白堆体的52.24%。PAAS做为堆肥调理剂起到了较为明显的保氮效果。     

不同菌种组合对发酵残余物好氧堆肥进程及氮素变化的影响

适宜菌剂组合对于初始电导率（Electronic conductivity,EC）较高的发酵残余物二次干化腐熟效果具有重要影响。通过在发酵残余物（猪场沼渣、城市生活污泥）好氧发酵过程中添加不同菌种组合,研究堆肥腐熟指标变化,特别是不同形态氮素指标变化,以期更好提升发酵残余物的干化和腐熟程度。结果表明：F3菌剂组合处理高温期达16 d,最高温度为69.5℃,最早进入腐熟阶段,全氮损失比例最少,为8.72%;对照组在高温期（14 d、69.3℃）及全氮损失比例（9.21%）指标上仅低于F3处理组,表明自然堆体存在耐盐菌种;在促进堆肥腐熟效果方面,霉菌起着关键的作用,堆肥后期酵母菌的存在促进堆体腐熟度的提升;菌种比例和种类的合理设置对于堆体腐熟度提高的重要性要高于活菌添加量;在堆肥保氮过程中,真菌（霉菌和酵母菌）起着重要作用。F3处理（即芽孢杆菌：霉菌：酵母菌=1：2：2）,是实现发酵残余物快速高效堆肥的理想菌剂配方,其他复配菌种组合保氮效果改良侧重点各不相同。     

通风对微小型密闭好氧堆肥过程的影响

为探究适于未来星球基地长期载人航天任务应用的微小型密闭好氧堆肥装置的运行条件,以小麦秸秆和模拟粪便的混合物为实验材料,开展了4种通风速率对堆肥过程的影响研究。结果表明,0.025、0.050、0.075和0.100 m³·(m³·min)⁻¹处理组高温期分别维持了125、125、43和24 h,0.050 m³·(m³·min)⁻¹的O₂消耗速率和CO₂产率为4个处理组最大。CH₄和N₂O主要产生于堆肥初期,累积排放量以0.100 m³·(m³·min)⁻¹处理组的最高,分别为296.50和169.16 mg·kg⁻¹。从堆体氨氮指标测试结果来看,0.050 m³·(m³·min)⁻¹处理组含量最高,其保氮效果最好。4个处理组的GI分别为64.09%、97.26%、72.95%和66.07%。综合各种指标分析认为,适于未来星球基地任务应用的微小型密闭好氧堆肥装置通风速率可以设置为0.050 m³·(m³·min)⁻¹,该通风速率既能确保堆肥过程中微生物对氧气的需求,又能减少热量的损失,产生的污染气体量相对较少,所得的堆肥产品质量最佳。     

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（NH3和N2O）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N2O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N2O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。     

城市生活垃圾和污泥混合堆肥中氮素变化规律研究

进行了不同比例的垃圾和污泥混合的高温好氧静态堆肥小试试验,主要研究了堆肥过程中全氮、氨氮、硝态氮、水溶性氮以及有机碳等的变化.结果表明,堆肥过程中有机碳、全氮和碳氮比呈下降趋势;堆肥产品中全氮与其初始浓度成正比,初始浓度越高,结束时全氮越高;碳氮比在整个堆肥过程中变化不大;氨氮的变化显著,堆肥23 d,3种比例的混合样品(垃圾和污泥体积比分别为9∶1、5∶1和3∶1)中的氨氮分别由堆肥前的11.1、10.9、10.5 g/kg下降到1.1、2.1、3.1 g/kg;水溶性全氮和水溶性氨氮的下降趋势明显,水溶性氨氮是构成水溶性全氮的主要成分,堆肥前期温度的上升引起水溶性全氮和水溶性氨氮的迅速下降;硝态氮和水溶性硝态氮的浓度低,变化小;氮素损失主要在第3～10天的堆肥高温期,污泥量越大,氮素损失越严重,氮素损失率最高达45%.     

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.     

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。     

基于麦饭石与添加剂不同联用方式对猪粪堆肥过程的调控

针对单一添加剂施用于堆肥中作用有限,且多种添加剂混合施用效果不明的问题,向猪粪堆肥中添加麦饭石,以及其与竹炭和高温好氧菌剂的不同联用处理;通过对理化性质以及门水平上微生物群落的测定,了解各添加剂处理对堆肥过程的改善效果,并用冗余分析探究了微生物群落变化与环境因子的多元关系。结果表明,添加麦饭石及其联用剂对理化性质的优化不明显,尤其未明显加快堆肥速率;在堆肥过程中,门水平上的4种优势菌落数量均发生了变化,pH是该堆肥化过程微生物改变的主要驱动因素;堆肥过程CO₂、CH₄、NH₃及N₂O的排放主要与厚壁菌门和拟杆菌门的菌落活动相关。该研究结果可为堆肥生产中添加剂的混合施用提供参考。     

辅料及工艺参数对干旱地区污泥堆肥物理指标动态变化的影响

针对我国西北干旱地区污泥堆肥过程中存在升温速度慢和缺少适宜堆肥技术参数的问题,通过大型条垛式污泥堆肥正交实验,研究堆肥过程中堆体的温度、pH、电导率、含水率的动态变化过程,以期明确适宜该地区的污泥堆肥技术参数。结果表明,当玉米秸秆配比为15%时,堆体的升温速度达17.3 ℃∙d⁻¹,最高温度可达75 ℃以上;当秸秆粒径为5 cm时,高温持续时间最长,达22 d;堆体的电导率随着秸秆配比的增加呈增加的趋势,堆肥结束后以秸秆配比15%的电导率值最大。从水分变化来看,堆肥10 d后,污泥先静置6 d后翻抛的堆体上层含水率高,而常规翻抛的堆体各层含水率在15 d后呈现下层>上层>中层的垂直空间分布。总体而言,玉米秸秆粒径对堆体温度影响最大,而玉米秸秆配比对堆体含水率影响最大。西北干旱区污泥条垛式堆肥最优技术参数为添加5 cm粒径的玉米秸秆15%,完全混合先静置6 d后进行翻抛。本研究结果可为我国西北干旱地区生活污泥高效堆肥提供参考。     

基于新型分层结构的污泥好氧堆肥处理

为了提高堆肥效率以及改进传统的堆肥方式,采用分层的堆置方式,以竹炭作为分隔材料,进行好氧堆肥实验,系统地分析了堆肥过程中常规理化特性的变化以及氮素损失情况。结果表明:木屑处理组(A)和竹炭处理组(B)中温度均经历了升温期、高温期以及降温期3个阶段,满足堆肥3阶段理论;以竹炭作为分层材料使高温期pH值降低至8.23,低于A组(8.98),而pH值的降低有利于控制氨气挥发;堆肥结束时,B组中DOC降解率为75.3%,明显高于A组(60.2%)。B组处理中氨气累积释放量为2 127.8 mg,小于A组的2 522.8 mg,可见竹炭作为堆体分隔材料对堆肥过程有机质的降解利用以及氨气挥发的控制均有一定的促进作用。     

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。     

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%。     

微生物菌剂强化餐厨垃圾和污泥联合堆肥

为探究微生物菌剂对餐厨垃圾和污泥联合好氧堆肥的影响,以餐厨垃圾和污泥（湿重1∶1）混合原料为堆肥底物,添加底物总湿重30%的废木屑作为膨胀剂,向底物中分别加入微生物菌剂和腐熟堆肥为处理组,并以不添加外源物作为对照,通过测定堆肥过程中的理化性质、腐熟效果和营养元素的变化,考察菌剂和腐熟堆肥对联合堆肥的促进作用。结果表明,微生物菌剂和腐熟堆肥的添加均能提高联合堆肥的肥效和腐熟效果,但菌剂的作用更佳。在微生物菌剂的作用下,堆体温度快速升高,并且可将高温期延长到5 d;经15 d快速堆肥,体系内含水率下降了18.31%,挥发性固体减少量达5.95%;添加菌剂的处理组在堆肥结束时的种子发芽指数最高,为258.54%,总氮浓度升高了10.70%,碳氮比减少了15%,这说明微生物菌剂有助于提高堆肥腐熟和肥效。微生物菌剂对餐厨垃圾与污泥联合好氧堆肥的减量和腐殖化有着更好的促进作用。本研究结果可为餐厨垃圾和污泥堆肥资源化处理提供参考。     

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。     

调理料添加比例对菇渣基质发酵效果的影响

为探讨废弃蘑菇基料菇渣改性生产有机栽培基质技术,直接采用菇渣为主要原料,以猪粪作为调理料进行好氧发酵,研究猪粪的不同添加比例对菇渣好氧发酵腐熟条件中的温度、挥发性固体(VS)、pH、全氮、全磷、种子发芽指数(GI)的影响。结果表明,猪粪适宜作为菇渣改性生产有机基质的调理料,发酵过程始终维持含水率在65%左右,3个处理高温持续时间均在5 d以上,满足基质无害化卫生标准要求,发酵完成后pH均符合腐熟基质标准,GI均达到60%以上。而猪粪添加量较少时,可以缩短进入高温发酵期的时间,堆体达到的最高温度较高,堆料腐熟较快,且最有利于氮素的保存和全磷的浓缩。综合以上实验结果表明,在菇渣发酵中添加15%的猪粪有利于改善发酵条件,提高堆体的养分含量。     

超声强化好氧堆肥结合蚯蚓处理对污泥营养成分的影响

将超声预处理、好氧堆肥及蚯蚓处理相结合,对污水处理厂剩余污泥(添加水稻秸秆作为调理剂)进行处理,探讨了污泥的腐熟过程和营养成分的变化规律。结果表明:在好氧堆肥阶段,腐殖化系数(HA/FA)上升速度较慢,结束时HA/FA平均值未达到腐熟标准;加入蚯蚓后,HA/FA上升速度加快,蚯蚓处理结束时平均值为2.04,达到了腐熟标准。蚯蚓处理使堆肥产品的碱解氮、速效磷和速效钾含量显著增加,与好氧堆肥结束时相比,蚯蚓处理后的碱解氮、速效磷、速效钾的平均增长率分别达到70.66%、188.04%、60.94%。