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《浙江大学》 2006年
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猪粪好氧堆肥过程中氧气浓度变化规律的研究

倪梅娣  
【摘要】:随着农业结构调整和农业产业化的推进,规模化、集约化畜禽养殖业的迅猛发展,规模由小到大,范围由点到面,成为发展农村经济和农民致富的重要途径之一。但由于畜禽养殖业管理薄弱和农业与养殖业脱节,致使大量畜禽粪便污染物随意排放和流失,不仅对水体、土壤及空气造成了污染,影响了人们的健康,破坏了生态环境,而且成为畜禽养殖业可持续发展的瓶颈。 堆肥是一种好氧发酵处理畜禽粪便的方法,是在人工控制下,在一定的水分、C/N比和通风条件下通过微生物的发酵作用,将有机物转变转变成肥料的过程。在这种堆肥化过程中,有机物由不稳定状态转化为稳定的腐殖质物质,用作肥料和改良土壤。畜禽粪便堆肥化处理制成有机肥,对保护生态环境,推动农业可持续发展具有十分重要的意义。 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。研究堆肥过程中氧气浓度的变化具有重要意义。掌握堆肥过程中氧气浓度的变化过程与特征,可以有效的改进堆肥工艺,堆肥的产业化的进程。本文主要针对猪粪好氧堆肥过程中氧气的变化规律进行了研究,主要分为以下几个部分: 1.比较了米糠、木屑、稻壳等常见的堆肥填充料在猪粪混合堆肥过程中对温度、水分、碳素、氮素及耗氧速率等指标的影响,结果表明,猪粪+米糠发酵失败,猪粪+稻壳发酵时间较短,稻壳+木屑发酵时间最长;对比发现木屑的吸湿性良好,含水率下降较多,但木屑中有机质含量较高,和猪粪混合后有机质下降不明显。与木屑堆制全氮增幅较大,与稻壳堆制不利于氮的保存;木屑主要含有纤维素、木质素等难降解的有机物质,从堆肥时间的角度来看,直接以猪粪和木屑为原料制作有机堆肥效率较低;对比两种调理剂各有利弊,在选用时可以就地取材进行选择。 2.用猪粪和15%的木屑进行高温好氧堆肥,测量不同通风量下的堆体内的耗氧速率和氧气浓度,从而对猪粪堆肥过程中耗氧速率的变化、不同通风量下耗氧速率的差异、氧气浓度的动态变化进行了分析,结果表明,堆肥过程中耗氧速率和含水率有很大的关系,含水率偏高,耗氧速率下降,本实验中耗氧速率先下降后上升至一个峰值再下降,后期下降不明显;在整个堆肥过程中,堆体内的氧气浓度总体呈上升趋势,中后期氧气浓度增加比前期明显;停止通风后5min内氧气消耗速率最快,之后消耗速度缓慢:本系统的最佳通风量为0.35m~3/min。 3.在前期实验的基础上,分别监测堆肥不同时期升温期、高温期和腐熟期的氧气含量变化规律,结果表明,不同堆肥阶段通风补充氧气所需的时间很短,各阶段通风后氧气浓度都恢复到15%以上。堆肥升温阶段、高温阶段初期耗氧速率高,随着堆肥的进行,耗氧速率逐渐降低。经过7-9 d的持续高温后,耗氧速率大幅下降至0.2 △O_2%/min,堆肥基本腐熟。根据好氧堆肥的氧气动态变化特征,提出了相应的通风策略:堆肥升温阶段通风以供氧为目的,应缩短通风时间,增加通风频率;堆肥高温阶段,通风以控制温度为目的,在兼顾微生物生命活动需氧量的同时,适当加大通风量;稳定阶段,微生物生命活动基本停止,需氧量大大减小,应少通风或不通风。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:S141.2

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