养殖粪水长期贮存过程理化特性变化规律

目前中国中小规模畜禽养殖场主要采用自然贮存后还田的形式处理养殖粪水,受场地制约,养殖粪水贮存时间通常仅有1～2个月,之后便直接还田利用,贮存后的粪水理化特性变化尚不清楚,是否适宜直接还田尚需研究。该研究以猪粪水和牛粪水为研究对象,重点分析粪水在长期贮存中粪大肠菌群、电导率(Electrical Conductance,EC)以及化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的变化,分析粪水最佳贮存期及还田利用方式,以期为粪水资源化及安全还田提供参考。结果表明,粪水经自然贮存6个月,铵态氮损失达68%以上,不仅引起环境污染,且降低了养分;贮存后粪水基本可达到无害化要求,但pH值、EC值以及COD浓度仍然偏高,还田前应制定合理的粪水资源化利用方案;固液分离可以有效降低粪水中的COD浓度和EC值,促进粪水无害化进程。该研究为中国畜禽养殖粪水资源化用探索了新的技术路径。     

堆肥种子发芽指数测定方法与敏感性种子筛选

种子发芽指数（Germination Index,GI）作为评价堆肥腐熟度的权威指标,被广泛应用于评价堆肥产品植物毒性等方面,但对于GI测定方法和供试种子类型仍缺少统一标准,导致不同堆肥研究的GI结果缺乏可比性。为此,该研究通过设置不同毒性梯度的堆肥试验、选取不同类型种子,详细介绍了GI测定方法,规定根长为0 mm和1 mm的计量标准以及根长起始测量位置,并系统分析了表征堆肥腐熟度指标与种子发芽之间响应关系。结果表明：最终产品GI以纯猪粪（26.54%～80.49%）、纯羊粪（16.71%～92.98%）、猪粪+秸秆（28.28%～110.74%）、羊粪+秸秆（43.38%～119.69%）的顺序递增。综合分析不同堆肥处理理化指标（温度、氧气、pH值、碳氮比）和植物毒性因子（电导率、铵根、有机酸和有机质）与不同种子GI（黄瓜、萝卜、白菜、油菜）相关性关系,发现萝卜种子响应度最高（3.69,r=0.96）,在综合表征堆肥腐熟度和植物毒性上最具科学性和代表性。以上结果可为种子发芽指数测定、有机肥标准制定以及堆肥农田安全施用提供参考。     

通风方式对猪粪堆肥主要臭气物质控制的影响研究

为控制堆肥过程中产生的臭气,开展了3种不同通风方式下的猪粪和秸秆堆肥试验,通过连续监测堆肥过程中氨气、硫化氢、总挥发性有机物(total volatile organic compounds,TVOCs)和二甲二硫、二甲三硫排放浓度的变化,优化堆肥通风方式。研究表明,在鼓风5 min间隔30 min、鼓风5 min间隔15 min和连续通风下,硫化氢和TVOCs的最大排放质量浓度和体积分数分别为29.4、18.9和10.3 mg/m~3以及420.3×10~(-6)、382.7×10~(-6)和326.5×10~(-6),每千克干物料硫化氢和TVOCs累积排放量分别为14.3、13.5、31.5 mg/kg以及1.26、2.00和6.08 L/kg;二甲二硫和二甲三硫的最大排放质量浓度分别为1 730.1、3 646.2和3 971.8 ng/L以及991.4、6 678.8和1 883.4 ng/L,每千克干物料中二甲二硫和二甲三硫的累积排放量分别为1.5、4.3和10.6 mg/kg以及0.37、4.37和4.94 mg/kg,增加通风频次有助于降低硫化氢和TVOCs的最高排放浓度,但会增加堆肥过程中硫化氢、TVOCs以及二甲二硫和二甲三硫的累积排放量,增加环境危害程度。该试验以降低臭气累积排放量为工艺优化目标,发现通风5min,间隔30min是最佳通风方式。研究结果可为有机肥生产过程中臭气的控制提供参考依据。     

我国生物炭基肥生产工艺与设备研究进展

炭基肥作为一种新型绿色环保肥料,其生产工艺及加工设备大多还在沿用有机肥生产的工艺与设备。介绍了目前生物炭基肥的生产工艺及设备研究进展,重点对国内炭基肥造粒配方及工艺进行了总结、归纳分析,并对主要的炭基肥造粒设备进行了分析,在分析造粒设备工作原理、技术参数、造粒工艺及其主要影响因素的基础上,指明了炭基肥造粒设备的研发方向。     

海南省畜禽粪便资源分布及总量控制研究

为了评估海南省畜禽粪污资源总量及其对环境的影响,以环保部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2011年的统计数据,研究海南省的畜禽粪便资源总量、COD区域分布及耕地的氮、磷负荷,并以欧盟的耕地氮施用标准对海南省畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2011年海南省畜禽粪便总量达1 741.75万t,海口、文昌、万宁、定安、澄迈、儋州和乐东7市县粪便资源超过1.00万t;全省单位面积耕地氮、磷平均负荷为192.72 kg/hm2和54.80 kg/hm2,除海口、临高、东方、乐东、琼中、白沙和昌江7个市县外,其他县市高于欧盟的限量标准;全省畜禽养殖环境容量为1 925.11万头猪当量（以N为基准）,实际养殖总量比畜禽养殖环境容量高13.01%,约有11个市县超过本省环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供了决策依据。     

不同通风速率对堆肥腐熟度和含氮气体排放的影响

NH3和N2O等含氮气体的排放不仅对堆肥腐熟度和堆肥产品的品质产生影响,同时也与环境污染有直接关系.以鸡粪、秸秆和干草皮为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同通风速率对堆肥腐熟度及NH3和N2O等含氮气体排放变化的影响.结果表明,通风速率为0.01、0.1、0.2 m3·min-1·m-1的处理高温期持续时间分别为0、11、7 d;0.1 m3·min-1·m-3的堆肥积温为16 176.4℃·h,在各处理中为最高;到堆肥结束时,各处理的全碳降解率分别为9.87%、24.94%、19.01%,总氮增加率分别为19.67%、32.00%、12.14%,其中处理A2的有机质降解及总氮增加效果最好.对堆肥产物腐熟度的测试结果表明,除通风速率为0.01 m3·min-1·m-3不能达到堆肥腐熟外,其他两个处理均达到了要求.氨气累积释放量与通气速率有关,通气速率越大,越有利于氨气的挥发.低的通气量可能会促成N2O的生成,到堆肥结束时,3个处理的N2O平均排放率分别为6.2、2.37、1.5 mg·kg-1·d-1.     

农业废弃物厌氧发酵及沼肥利用全过程碳氮变化研究

厌氧发酵是实现农业废弃物资源化利用、改善生态环境的重要途径。文章系统综述了农业废弃物厌氧发酵及沼肥利用过程碳氮元素变化,为减少沼肥养分损失提供参考依据。分析结果发现,湿法发酵-沼液储存全过程碳氮元素损失分别达15.52%~29.45%和4.94%~29.79%,其中发酵阶段分别损失15.40%~27.29%和4.19%~13.16%,储存阶段分别损失2.94%~29.63%和4.50%~37.31%;干法发酵-沼渣堆肥全过程碳氮元素损失分别达38.79%~49.38%和18.76%~50.13%,发酵阶段分别损失7.6%~16.72%和1.20%~8.30%,堆肥阶段分别损失33.75%~35.01%和19.15%~42.34%。总体来看,湿法发酵-沼液储存过程碳氮损失小于干法发酵-沼渣堆肥过程,更有利于节能环保;储存阶段氮损失大于碳损失,应采用加盖低温储存方式减少氮损失;堆肥阶段碳含量降低,应注意调节适宜的含水率和通风供氧等条件减少碳损失,提高堆肥养分含量。     

一体化好氧发酵设备研究现状与展望

好氧发酵是畜禽粪便资源化利用的有效途径之一,大规模好氧发酵处理工程在我国已取得快速发展。一体化好氧发酵设备适用于中小型规模养殖场粪污处理利用,不仅可以提高堆肥产品质量,还可以解决建设用地限制、降低建设成本,对于促进我国畜禽养殖废弃物资源化利用具有重要意义。但好氧发酵设备的研制在我国起步较晚,标准化、智能化、产业化水平仍然不高,通过对国内外立式、卧式一体化好氧发酵设备及翻抛、曝气、除臭等关键组成部分的研究发展现状进行综述,提出好氧发酵设备目前研究进展及存在问题,并提出研究重点。卧式好氧发酵设备多用于中小型养殖场,设备密闭,易于控制氧气供给和臭味物质排放,堆肥效果理想;立式好氧发酵设备广泛用于大型养殖场及堆肥厂内,处理能力大,但不易实现翻抛与曝气,堆肥质量仍有待提升。今后,应从智能控制、翻抛、高效除臭等环节进一步提升好氧发酵设备性能,提高有机肥品质和农业废弃物资源化利用水平。     

生物质活性炭理化特性对挥发性有机物吸附性能影响的研究进展

挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）是一种重要的大气污染物,吸附法是控制挥发性有机物对环境造成污染的有效手段,研究吸附剂性质对吸附性能的影响对于吸附技术的发展具有重要意义。综述了生物质活性炭理化特性对VOCs吸附性能影响的国内外研究现状,现有研究结果认为比表面积、孔容积及结构等是影响生物质活性炭吸附性能的主要因素,但对多种组分VOCs共同存在时生物活性炭的吸附性能及影响因素研究较少,今后的研究中应加强该方面的相关研究。     

有机废弃物堆肥过程重金属钝化研究进展

随着规模化养殖业的迅速发展,由于各种含重金属元素的饲料添加剂的使用,导致大量的Cu、Zn、Pb、Cd等重金属随畜禽粪便排放到环境中。堆肥是畜禽粪便等废弃物资源化利用的主要方式之一,研究表明,随着堆肥腐殖化进程,畜禽粪便中重金属可被钝化,生物有效性降低。基于堆肥过程中重金属含量及其形态变化、重金属钝化机理以及添加不同种类钝化剂对重金属钝化效果影响等方面,深入分析了该领域的研究现状和存在问题,并提出了今后研究的重点。堆肥过程中重金属浓度普遍升高,而重金属经过物理吸附、络合钝化、微生物强化等钝化机制,逐步从不稳定态向稳定态转化,但堆肥过程中钝化机理尚不完全清楚,今后应进一步加强钝化材料对畜禽粪便堆肥过程中重金属的钝化机理研究,并开展复合型高效重金属钝化剂的研发。