收藏本站
《兰州理工大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

畜禽粪便堆肥过程中物质转化和微生物种群演变规律及酶活性机理研究

康健  
【摘要】:传统的畜禽粪便好氧堆肥法存在堆肥品质不高、氮(N)素损失严重、温室气体排放显著和腐殖化程度低等问题。禽畜粪便的资源化、无害化处理,有利于加快对生物质能的研究进度,为未来生物质能的广泛利用提供发展方向。因此,本研究针对甘肃省畜禽养殖固体废弃物处理及其资源化利用过程中存在的诸多环境问题,选取甘肃省兰州市兰州理工大学附近养殖场牛粪、猪粪、鸡粪作为堆肥原料,选取秸秆为膨松剂,通过为期30d的静态好氧堆肥处理,明确牛粪、猪粪、鸡粪三种畜禽粪便堆肥过程中温度、pH值、电导率、生物降解率及耗氧速率等参数的变化趋势,探索畜禽粪便堆肥过程中碳(C)、N、磷(P)、钾(K)等转化规律,分析探究畜禽粪便堆肥堆体腐熟程度指标,重点阐析堆肥过程中微生物种群演变规律及酶活性机理,为畜禽粪便堆肥资源化与减量化处理提供数据基础和理论依据。获得了以下主要研究结果和结论:(1)牛粪(R1)、猪粪(R2)和鸡粪(R3)三种畜禽粪便堆肥过程中温度总体变化趋势相同,三个堆肥阶段堆肥温度均呈现先升高后下将趋势。在堆肥反应进行第3d时,R1、R2、R3箱体内堆体温度均超过45℃,在堆肥反应进行第6d时,R1、R2、R3箱体内堆体温度达到最高,分别为65.7、66.3和66.8℃,反应结束第30d时,三种畜禽粪便堆体温度分别为36.1、36.4和36.9℃,略高于室温,均已达到我国《粪便无害化卫生标准(GB7959-2012)》的规定。(2)三种畜禽粪便堆肥原料初始的含水率分别为65.28、66.34和64.58%,随着堆肥的进行,含水率降低,到堆肥结束时,含水率维持在30-32%;堆肥过程中堆体物料减容减量效果明显,经过为期30d好氧堆肥,R1、R2、R3堆体减量化分别为48.94、47.94和52.94%,尤其在堆肥反应的第1阶段(0-10d)堆肥堆体物料减量化明显,分别为21.45、22.73和23.73%,在堆肥反应的第2阶段(10-20d)和第3阶段(20-30d),R1、R2、R3堆肥堆体物料减量化略有下降,分别为13.87、13.62、14.59%和10.64、15.59、13.52%。(3)三种畜禽粪便堆肥过程中pH值均呈现先升高-降低-升高的趋势,到堆肥结束时,三种畜禽粪便堆肥pH值分别为7.45、7.54和7.64;堆肥过程中电导率均呈现下降-升高-下降的趋势,最后畜禽粪便堆肥反应结束时(30d)电导率趋于稳定,分别为1.7、1.9和2.0s/cm;堆肥不同时期的耗氧量基本上是相同的,其平均需氧量分别为0.928、0.937和0.945m~3/kg.VS,标准状态下,氧气的密度为1.429g/L,三种畜禽粪便堆肥平均需氧量分别为1.326、1.338和1.350kg/kg.VS。(4)三种畜禽粪便经过为期30d的堆肥,总碳(TC)含量均成下降趋势,堆肥结束(30d)时,堆体TC含量R2R1R3,其值分别为:194.7±19.15、190.45±13.14和184.57±11.78g/kg,R1、R2、R3三种畜禽粪便堆肥过程中TC降解率分别为48.01,45.65和51.23%,堆肥过程中水溶性有机碳(DOC)占TC含量均变成下降趋势,堆肥结束时下降至51.33±1.25、57.35±3.21和52.34±2.15%;堆体中氨氮(AN)占TN百分含量达到最高,分别为7.38、8.11和9.22%,堆体中有效磷(AP)占总磷(TP)百分含量为24.15±1.97,29.33±3.34、34.33±1.58%,分别提高了31.89、18.26和35.53%,堆体中速效钾(AK)占总钾(TK)百分含量为49.44±2.74,58.37±2.21和64.25±3.56%,分别提高了32.44、35.05和45.32%。(6)堆肥堆体中总腐殖质含量呈现先下降后上升的趋势,反应结束时总腐殖质含量分别为:8.33±0.31、7.56±0.21和7.14±0.35%,堆体中胡敏酸(HA)与富里酸(FA)浓度变化趋势与总腐殖酸的变化大体一致,呈现先降低后增加的趋势,堆体HA浓度分别3.02、2.44和2.33%,分别提高了30.73、19.60和18.88%,FA浓度分别2.42、2.16和2.31%。(7)畜禽粪便堆肥过程中,总腐殖质和总有机碳(TOC)比值呈现先下降后升高的趋势,堆肥反应结束(30d)时,总腐殖质和TOC比值分别为0.64、0.59和0.55,分别提高了42.22、49.45和87.34%;禽粪便堆肥过程中,腐殖化指数(HI)均呈现先下降后上升的趋势,反应结束(30d)时HI分别为1.25、1.15和1.01,分别提高了48.8、45.56和31.16%。(8)三种畜禽粪便在堆肥过程中堆体细菌数量同堆体温度变化成正相关。当堆肥结束时,堆体细菌数量分别为3.15±1.01、4.43±0.96和6.72±1.79×10~9cfu·g~(-1)dw;堆体真菌数量分别为8.63±1.25、7.23±1.62和8.05±2.84×10~4cfu·g~(-1)dw;堆体放线菌数量分别为8.78±2.21、9.55±2.15和6.32±0.98×10~6cfu·g~(-1)dw。(9)堆肥反应结束时,过氧化氢酶浓度为R3R1R2,其数值分别为:34.33±0.58、29.31±0.79和28.42±0.89/0.002mol·L~(-1)·g~(-1);堆体中脲酶浓度为R1R3R2,其数值分别为:54.28±8.35、51.24±1.25和50.24±5.36mg·g~(-1)·d~(-1);堆体中脲酶浓度为R2R3R1,其数值分别为:11.28±0.14、10.94±1.11和10.45±0.97mg·g~(-1)·d~(-1);纤维素酶浓度为R1R3R2,其数值分别为:0.25±0.05、0.23±0.04和0.21±0.04mg·g~(-1)·d~(-1)。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:X713;S141.4

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 魏自民;吴俊秋;赵越;杨天学;席北斗;时俭红;文欣;李东阳;;堆肥过程中氨基酸的产生及其对腐植酸形成的影响[J];环境工程技术学报;2016年04期
2 ;默默分解的英雄们[J];少儿科学周刊(少年版);2016年12期
3 杨宗谚;刘志聪;杜卓明;;固体废弃物堆肥过程中影响因素分析[J];城市地理;2017年10期
4 李玥函;;畜禽粪便堆肥过程的影响因素[J];中国畜牧兽医文摘;2014年03期
5 沈玉君;陈同斌;刘洪涛;高定;郑国砥;;堆肥过程中臭气的产生和释放过程研究进展[J];中国给水排水;2011年11期
6 黄向东;韩志英;石德智;黄啸;吴伟祥;刘玉学;;畜禽粪便堆肥过程中氮素的损失与控制[J];应用生态学报;2010年01期
7 唐景春;孙青;王如刚;白晓瑞;;堆肥过程中腐殖酸的生成演化及应用研究进展[J];环境污染与防治;2010年05期
8 赵秋;鲍艳宇;;堆肥过程中氮素损失的控制[J];中国农学通报;2007年07期
9 傅海燕,曾光明,黄国和,袁兴中,钟华,孟佑婷;堆肥过程中产生生物表面活性剂的细菌的筛选[J];环境科学学报;2004年05期
10 全宏东;王权;;堆肥过程中的物料平衡与能量衡算[J];重庆环境科学;1989年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨柳;付利芝;杨松全;;微生物对堆肥过程中氮素影响的研究[A];重庆微生物学会第九届会员代表大会暨学术年会论文摘要集[C];2009年
2 王晓燕;韩鲁佳;黄光群;;基于近红外光谱的鸡粪工厂化堆肥过程理化指标速测分析研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
3 王伟东;李振国;晏磊;王彦杰;高亚梅;;城市污泥堆肥过程中氨氧化细菌与氨氧化古菌的多样性[A];第五届全国微生物资源学术暨国家微生物资源平台运行服务研讨会论文摘要集[C];2013年
4 朱咏莉;李萍萍;;接种嗜热菌和霉菌对醋糟堆肥过程的影响[A];第十一届全国土壤微生物学术讨论会暨第六次全国土壤生物与生物化学学术研讨会第四届全国微生物肥料生产技术研讨会论文(摘要)集[C];2010年
5 占新华;周立祥;黄焕忠;;城市污泥堆肥过程中水溶性有机物的理化特性变化(摘要)[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集(面向农业与环境的土壤科学专题篇)[C];2004年
6 丛林;周海柱;娄玉杰;;不同外源微生物菌剂对牛粪堆肥过程中养分及腐熟度动态变化规律的研究[A];中国畜牧兽医学会家禽生态学分会学术研讨会论文集[C];2014年
7 毕璐璐;吴银宝;廖新俤;;畜禽粪便堆肥过程中氮素损失与控制进展[A];中国畜牧兽医学会2013年学术年会论文集[C];2013年
8 马闯;赵占楠;赵继红;张宏忠;魏明宝;叶长明;;污泥堆肥过程中挥发性有机物(VOCs)浓度水平和反应活性研究[A];河南省化学会2014年学术年会论文摘要集[C];2014年
9 杜雪晴;廖新俤;吴银宝;;好氧堆肥系统中氨氧化微生物的研究进展[A];中国畜牧兽医学会2013年学术年会论文集[C];2013年
10 文斌;傅祥超;范康;刘宁;白林;范成强;刘汉中;何贵明;岳铁军;;兔粪堆肥技术初步研究[A];第二届(2012)中国兔业发展大会专辑六[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 李季;植物有机农产品的生产[N];农民日报;2002年
2 本报记者 段佳;玉米秆能克垃圾臭[N];大众科技报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 康健;畜禽粪便堆肥过程中物质转化和微生物种群演变规律及酶活性机理研究[D];兰州理工大学;2019年
2 赵桂红;烟草废弃物堆肥过程控制及促腐研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
3 殷亚楠;铜对畜禽粪便堆肥过程中微生物群落及抗性基因影响机理研究[D];西北农林科技大学;2018年
4 翟伟伟;畜禽废弃物堆肥过程中砷的形态转化规律及其微生物驱动机制研究[D];浙江大学;2018年
5 李自刚;农业有机固体废弃物堆肥过程中微生物多样性与物质转化关系研究[D];南京农业大学;2006年
6 时进钢;表面活性剂对堆肥过程中微生物胞外酶的作用及其机理研究[D];湖南大学;2007年
7 范长征;堆肥过程中木质素降解及甲烷排放相关功能基因研究[D];湖南大学;2015年
8 田伟;牛粪高温堆肥过程中的物质变化、微生物多样性以及腐熟度评价研究[D];南京农业大学;2012年
9 孙向平;不同控制条件下堆肥过程中腐殖质的转化机制研究[D];中国农业大学;2013年
10 贾兴永;生物炭及翻堆频率对鸡粪堆肥过程中温室气体排放的影响[D];中国农业大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙星照;虻粪二次堆肥过程中溶解性有机质波谱与微生物群落动态变化特征的研究[D];浙江大学;2019年
2 邬欣慧;堆肥过程中纤维素降解菌的筛选及N素原位保全技术研究[D];东北农业大学;2018年
3 李孟婵;不同原料组合堆肥过程中碳转化特征及腐殖质含量与组分的变化规律研究[D];甘肃农业大学;2018年
4 封香香;污泥堆肥过程中磺胺甲恶唑(SMX)降解特性及影响因素的研究[D];陕西科技大学;2018年
5 王晓慧;禽畜粪便堆肥过程中耐药基因变化的研究[D];华东师范大学;2017年
6 王亚飞;不同畜禽粪便堆肥过程中可培养微生物数量及腐殖质含量和酶活性的变化[D];甘肃农业大学;2016年
7 李碧洁;城市污泥蚯蚓堆肥过程中的营养元素、酶活性及微生物动态研究[D];西北师范大学;2013年
8 王江玲;厨余垃圾堆肥过程碳氮转化控制研究[D];华北电力大学(北京);2009年
9 方珊;厌氧干发酵后残余物堆肥过程研究[D];华中农业大学;2011年
10 杨玖;磺胺类抗生素与锌对堆肥过程中酶活性及微生物群落结构多样性的影响[D];西北农林科技大学;2014年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026