猪粪堆肥过程中金霉素去除及重金属形态变化

抗生素和重金属的广泛使用导致了畜禽粪便中抗生素和重金属的大量残留,堆肥工艺不但可降解残留的抗生素,也能固化重金属.本文以养殖场猪粪为对象,利用中试好氧堆肥反应装置,研究不同金霉素浓度时的猪粪堆肥特性及去除情况[0mg·kg~(-1)(CK)、10 mg·kg~(-1)(T1)和50 mg·kg~(-1)(T2)],同时开展堆肥过程重金属形态变化的研究.结果表明,堆肥结束后,CK组金霉素没有检出,T1和T2组抗生素降解率分别达到96.31%和97.32%,金霉素降解过程符合一级动力学模型.堆肥可以使重金属固化,Cu、Zn元素的生物可利用态(可交换态、可还原态)逐渐转化为生物毒性低的可氧化态与残渣态,Cu、Zn明显钝化.相关性分析表明金霉素的去除与生物可利用态Cu、Zn呈现显著的正相关性.     

添加钝化剂对猪粪好氧堆肥过程中理化特性的影响

以猪粪和玉米秸秆粉为堆肥原料,通过添加不同用量的重金属钝化剂(粉煤灰、风化煤或膨润土)进行90d的好氧堆肥,研究钝化剂的种类和添加比例对堆肥理化特性的影响.结果表明:所有处理的堆体温度均能迅速升至近70℃,并维持在55℃以上超过一周;随着堆肥时间的延长,各处理堆体含水量逐渐降低,并在90d后达到30%左右,但添加膨润土能减少一次发酵期水分的损失;添加风化煤会导致堆体pH呈现较强的碱性,而添加膨润土会显著提高堆体EC值;随着堆制时间的延长,堆体Cu、Zn全量逐渐增加,但DTPA提取态Cu、Zn所占的比例则逐渐减小;对照处理和添加风化煤的各处理中,雪里蕻种子的发芽率最终均达到90%以上,GI约1.0左右;而在添加膨润土和粉煤灰的各处理中,到90d堆肥结束,发芽率最高仅达80%,仅有2.5%和5.0%添加比例(质量分数,下同)的处理中GI大于0.5,且GI的增加趋势随着膨润土和粉煤灰的添加比例增加而降低.研究表明,钝化剂的添加比例和种类对猪粪好氧堆肥中堆体温度和含水率变化无显著影响;虽然堆肥过程添加重金属钝化对堆肥重金属Cu、Zn有良好的钝化作用,但对堆体的pH和EC影响较为剧烈,对雪里蕻种子的根系生长也有一定的影响.在堆肥中应合理选择钝化剂的种类和添加比例.     

鸡粪堆肥处理对重金属形态的影响

选用鸡粪和玉米秸秆作为堆肥原料,进行高温好氧堆肥试验,研究了堆肥处理对鸡粪中重金属形态的影响.结果表明,堆肥过程中,堆料的总质量下降,重金属含量相对增加,但绝对量变化不明显,因此堆肥处理并不能减少堆肥体系中重金属的绝对量.但对重金属形态有一定的影响,Ni、Cd的铁锰氧化物结合态比例提高了5.0%～8.7%;Cu的有机结合态比例增加达到14.1%～19.1%,Cr的有机结合态比例增加达到22.0%～28.7%;Hg、Pb、As、Zn的残渣态比例均有不同程度提高.Hg、Pb、Cr、As、Cu和Zn等6种元素的稳定形态比例均有所上升,其中Cu的上升幅度最大,最高达到10.9%,说明堆肥处理能够降低重金属的生物活性和毒性.所添加的复合菌剂对鸡粪中重金属形态未有显著影响.     

微生物菌剂对畜禽粪便好氧堆肥过程中重金属钝化与氮转化的影响

本研究探讨了以黄孢原毛平革菌（p）、黑曲霉（a）和地衣芽孢杆菌（b）组合的一系列微生物复合菌剂对猪粪好氧堆肥效果、重金属钝化以及氮转化的影响.研究结果表明,在促进堆肥进程和腐熟程度的效果上,菌剂（b+p+a） > 菌剂（b+p） > 菌剂（p）.当b：p：a=1：5：5时（处理D）,种子发芽率指数（GI）在第16 d即达到80%,且C/N降低至11.4,效果最佳.在重金属钝化方面,钝化效果为：菌剂（p） > 菌剂（b+p+a） > 菌剂（b+p）.重金属Cu和Zn钝化效率在仅添加菌剂（p）时最高,钝化率分别达到69.7%和59.4%.在固氮效果方面,菌剂（b+p） > 菌剂（b+p+a） > 菌剂（p）,当b：p：a=1：8：0时（处理E）,固氮效果最优,与处理B（CK）相比,总氮和有机氮损失分别减少了17.3%和18.5%.由此可见,微生物菌剂配比对猪粪堆肥化进程、重金属钝化和氮素保持等具有重要影响.     

添加PAAS对于污泥/猪粪混合堆肥的影响

以高吸水性树脂聚丙烯酸钠(PAAS)作为堆肥调理剂,利用自制的好氧堆肥反应器,研究PAAS对于污泥/猪粪混合堆肥的影响。实验结果表明:PAAS可以降低堆体的间隙水,提高堆体的空隙率及蓬松性,从而改善污泥/猪粪混合堆体的供氧条件,加快堆肥的进程;添加PAAS后,污泥/猪粪混合堆肥过程中的温度、含水率、pH、电导率、种子发芽指数、可挥发性固体含量等指标均发生较明显规律性变化,各指标的变化显示了PAAS对污泥/猪粪混合堆肥过程具有一定的促进作用。     

污泥高温好氧堆肥的实验研究

城市污水污泥(简称污泥)含有丰富的N、P、K元素及有机质,同时还含有难降解有机物、重金属、病原菌等有害有毒物质,若不加以妥善处理便会造成严重的环境污染,并通过食物链危机人类健康,同时又是资源的极大浪费.本实验针对西北地区污泥特性,采用两阶段高温好氧堆肥工艺,用玉米芯、粉煤灰和麦草做添加剂,将实验堆肥物料的有机质含量调整到50%左右,含水率调整到60%左右,一次发酵采用温度-通风量联合自动控制,二次发酵采用自然通风、翻堆的方式,探讨了不同粒径的玉米芯粒经对污泥堆肥过程中的温度、含水率、有机质、硝态氮等参数的变化影响,以及对堆肥效果的影响.结果表明,添加玉米芯、粉煤灰等添加剂,可使污泥减量化、无害化,并且能够制得肥分较高的堆肥产品.     

好氧堆肥试验装置的设计

本文阐述了好氧堆肥试验装置的设计,并对堆肥发酵仓容积的确定、外部构形、配套辅助设备和检测仪器均作了详细的介绍。好氧堆肥试验结果表明,该套装置的设计达到了预期的目的。     

好氧堆肥与蚯蚓堆肥对污泥处理污泥效果比较研究

采用自行设计的好氧堆肥装置和蚯蚓堆肥处理装置,以药渣为填充料,开展污泥的处理对比实验,并检测处理过程中各项指标和养分含量的变化,用紫外分光法测得污泥通过好氧堆肥和蚯蚓堆肥过程有机质含量的变化,将两种方法处理后的污泥分别对丁香进行施肥,结果发现施用经好氧堆肥处理后的污泥的丁香生长良好,虽然堆肥熟料中氮元素含量略偏低,但磷元素含量适中,对丁香的生长起到促进作用,经此处理的堆肥熟料由于其肥效高,营养元素丰富,从肥效和成本上有替代常规土壤的可能性,将具有良好的市场前景。而蚯蚓堆肥组中磷含量较高,若经适当处理,则可将其制成蚯蚓活性污泥复合肥,应用于沙地绿化树木的种植,其复合肥肥力高,对生态环境影响小,这种蚯蚓活性复合肥也将具有广阔的前景。     

寿光市蔬菜垃圾高温好氧堆肥处理技术研究

以寿光市蔬菜垃圾作为研究对象,对其高温好氧的堆肥技术进行研究,归纳了蔬菜垃圾堆肥过程中的物质变化,并从物理学、化学、生物活性以及植物毒性指标等方面,对堆肥的稳定度及腐熟度评价加以总结.     

好氧堆肥中不同吸附料对氨吸附效果及堆肥性质的影响

采用0.18%磷酸氢钾、0.06%磷酸氢钾+15%锯末屑混合物和30%锯末屑3种材料作为氨的吸附剂加入堆肥进行研究.实验结果表明,3种吸附料对氨的挥发都有抑制作用,其中0.18%磷酸氢钾的吸附作用最强,0.06%磷酸氢钾+15%锯末屑混合吸附料的作用次之,30%锯末屑的吸附作用最低.三者TN的损失率分别降低25%、23%和17%.但是,采用0.18%磷酸氢钾会因磷酸氢钾过量对堆肥性质产生负面影响,包括降低堆料中pH值,影响微生物活性,最终影响有机质降解率.相比较而言,采用0.06%磷酸氢钾+15%锯末屑混合吸附料效果很好,对氨吸附量高,促进有机质降解率提高7%.     

重金属在猪粪堆肥过程中的化学变化

运用DTPA浸提、化学分级提取、透析及G-75凝胶色谱分离等方法研究不同堆肥工艺及不同原料对猪粪混合堆肥重金属化学形态的影响及其机理.结果表明,堆肥后,树叶+翻DTPA-Cu、DTPA-Zn、DTPA-Pb浓度占其金属总浓度比例的减少量分别为3.36%、8.63%和4.68%,木糠+通翻分别为3.35%、7.45%和4.36%,均显著大于木糠+翻;树叶+翻有机态Cu的增加量为4.49%,木糠+通翻残渣态Zn的增加量为8.42%,均显著大于木糠+翻;木糠+翻及树叶+翻两处理<8000Da组分Zn增加,>25000Da组分Zn减少,而木糠+通翻的变化正好相反;Cu更易与大分子腐殖质组分结合,而且结合较紧密;Zn更易与小分子腐殖质组分结合,但结合不紧密.总的来说,加入树叶或采用强制通风结合翻堆的通风方式有助于降低猪粪堆肥的重金属活性.     

Nitrogen transformations during pig manure composting

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｉｎｔｅｎｓｉｖｅａｎｉｍａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｈａｓｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｏｆａｎｉｍａｌｓｉｎｓｍａｌｌａｒｅａｓ,ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｌａｒｇｅｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｏｆｗａｓｔｅｗｉｔｈｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｎｅａｒｂｙｌａｎｄｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ .ＩｎＨｏｎｇＫｏｎｇ ,ｔｈｅｐｉｇｉｎｄｕｓｔｒｙｈａｓｓｅｅｎａｓｔｅａｄｙｇｒｏｗｔｈｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ .Ｉｔｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｉｎｄｉｓｃｒｉｍｉｎ…     

生物炭添加对猪粪堆肥过程碳素转化与损失的影响

堆肥是最合适的处理农业废弃物的技术之一,但在堆肥过程中,碳素的损失及温室气体的大量排放引起越来越多的关注.因此,如何减少堆肥过程中碳素损失成为堆肥面临的重要问题.本研究以猪粪等为原料,利用强制通风反应箱研究了生物炭添加对堆肥过程中碳素转化及碳素损失的影响.结果表明,在堆肥过程中总有机碳呈下降趋势,添加生物炭处理的总有机碳含量提高了6.69%~20.60%;可溶性有机碳的变化规律与总有机碳相似.腐殖质碳含量呈先下降后上升的变化趋势,添加生物炭处理的腐殖质碳含量下降了0.39%~14.97%;腐殖化系数(胡敏酸/富里酸)与生物炭添加量成正比,说明生物炭添加有利于堆肥的腐熟.至堆肥结束,堆料干物质失重率为23.51%~30.91%,碳素损失率为20.71%~28.85%,添加3%生物炭的处理干物质失重率与碳损失率均最高,添加9%生物炭处理均最低.     

重金属Zn对猪粪堆肥过程中微生物群落的影响

利用Biolog微平板技术,对不同浓度重金属Zn影响下堆料微生物群落多样性进行了研究.结果表明,较低浓度Zn处理（Zn含量分别为0mg.kg-1,300mg.kg-1,600mg.kg-1,900mg.kg-1）的堆料升温快,在高温期持续时间长,并达到无害化处理,堆料微生物中起分异作用的碳源主要为多聚物类和糖类.重金属...     

电场促进畜禽粪便好氧堆肥中DOM演化的光谱学研究

好氧堆肥是畜禽粪便处置和资源化利用的主要途径.传统好氧堆肥（CAC）技术存在堆体温度低、发酵周期长、腐熟效果差等缺陷.最近研究发现,电场辅助好氧堆肥（EAAC）可快速促进堆肥腐熟,缩短堆肥周期,减少温室气体排放,具有潜在的应用前景.然而,电场促进堆肥过程中水溶性有机物（DOM）演化及腐殖化过程尚未清晰.基于此,本文采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和三维荧光光谱（3D-EEM）等多种光谱技术分析了EAAC过程中DOM的演变规律.UV-Vis与3D-EEM分析表明,EAAC过程中,蛋白类物质在3 d内几乎被完全分解,富里酸和腐殖酸类物质在高温期（6~18 d）大量形成.EAAC的腐殖化指数（HI=HA/FA）高于CAC,E₄/E₆低于CAC,说明堆肥过程中DOM芳香化和腐殖化的速度与程度均优于CAC. FTIR分析显示,EAAC过程中DOM的碳水化合物、脂肪类物质逐渐减少,芳香族化合物不断增加,其腐殖化趋势明显比CAC更快.相关性分析显示,P_Ⅴ,n/P_Ⅲ,n与A_240~400、SUVA₂₅₄、E₂₅₃/E₂₂₀等UV-Vis光谱指标呈显著正相关（r>0.8, p<0.05）,可以作为评价EAAC腐熟度的重要指标.上述结果表明,电场辅助好氧堆肥可加速DOM中蛋白类物质分解,加快富里酸和腐殖酸类物质形成,促进DOM结构的芳香化.     

热解温度对畜禽粪便生物炭重金属特征变化的影响

为了揭示畜禽粪便生物炭中重金属的特征变化,以鸡粪、猪粪渣和牛粪为原料,采用低氧控温法制备生物炭,研究了不同热解温度(350、450、550、650和750℃)的畜禽粪便生物炭产率、重金属(Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Ni)含量和相应富集系数的变化,以及原料来源、热解温度和重金属特征的相关性.结果表明,随着热解温度的升高,畜禽粪便生物炭产率逐渐下降,各重金属元素含量(Cd除外)逐渐增加,多数重金属富集系数呈降低的趋势,总体上高温热解虽增加了畜禽粪便生物炭的重金属含量,但也利于炭化过程中重金属的挥发迁移.畜禽粪便生物炭中重金属含量与热解温度、原料来源密切相关,其中与热解温度的相关性均显著,各生物炭的重金属富集能力表现为鸡粪猪粪渣牛粪.综合分析发现,热解温度对畜禽粪便生物炭的重金属特征变化有显著影响,选择低重金属含量和低富集系数的畜禽粪便可避免高温制备的生物炭在实际应用中由自身重金属可能带来的二次污染.     

好氧堆肥对难溶性磷转化的影响

在牛粪进行工厂化堆肥过程中,加入难溶性磷矿粉,探讨堆肥对难溶性磷转化能力的影响.结果表明,加入磷矿粉可使堆肥中活性有机磷、中等活性有机磷、中稳性有机磷、高稳性有机磷含量均有不同程度的提高;磷矿粉加入量为牛粪干重4%(P1DM)和8%(P2DM)的处理与未加磷矿粉的处理相比各形态磷含量分别增加120.99%、125.32%,34.86%、38.64%,27.74%、30.84%,21.38%、20.06%;P2DM和P1DM处理之间的差异分别为4.33%,3.78%,3.10%,-1.32%.电镜观察显示,堆肥后磷矿粉典型的矿物特征消失,表面呈蜂窝状.研究结果表明,通过堆肥生产富磷粪肥可为解决中国磷素资源缺乏、化学磷肥利用率低等问题提供一条生物学途径.     

初始环境温度对餐厨垃圾好氧堆肥过程的影响

为了探索不同初始环境温度对餐厨垃圾堆肥过程和堆肥效率的影响,利用3组卧式可控温堆肥反应器进行了小规模模拟试验.通过测定堆料中水溶性碳氮比、pH值、温度和总有机碳下降率来推断反应进行的程度.试验表明,在堆料初始含水率约55%,水溶性C/N约38∶1,粗灰分质量分数为4%的反应条件下,初始环境温度控制在30℃时,堆料高温期持续时间较短,不能满足堆肥无害化要求;初试环境温度控制在40℃时,能最有效地加快堆料分解时间,缩短堆腐时间,并满足堆肥产品无害化要求;初始环境温度超过50℃,将导致堆肥pH值过低不利于好氧堆肥反应的进行.     

超高温预处理对猪粪堆肥过程碳氮素转化与损失的影响

以猪粪、砻糠为原料,利用自行设计的超高温预处理装置,开展了为期56d的模拟堆肥试验,比较了超高温预处理好氧堆肥（HPC）和常规高温好氧堆肥（CK）过程中碳、氮素转化及损失.结果表明,CK有机质最大降解度（42.58%）比HPC堆体（49.29%）小,但降解速率常数（0.1d^-1）高于HPC（0.07d^-1）,两种堆肥工艺碳素降解率差异不显著.HPC堆体NH₄⁺-N、TN质量分数平均比CK高143.9%、11.2%,而NO₃^--N质量分数则比CK低58.8%.HPC堆肥后期胡敏酸含量及腐殖质聚合程度分别比CK高45.2%~56.8%、59.1%~65.3%.在预处理阶段以及后续堆肥阶段,HPC、CK有机碳损失率分别为48%、51%,氮损失率分别为18%、27%.说明超高温预处理不仅有利于堆肥过程的保氮,而且促进富里酸向胡敏酸的转化,提高了堆肥产品腐殖化水平.