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畜禽粪便高温堆肥机理与应用研究

李吉进  
【摘要】: 本研究从工农业固体废弃物资源化利用角度出发,设计了以畜禽粪便、玉米秸秆、糠醛渣和蘑菇渣为原料和填充料的高温堆肥体系,研究了不同菌种、不同填充料堆肥进程中堆体一般性质的变化、主要营养元素的动态变化、生物化学变化特征、腐殖质变化特征、堆肥腐熟指标及其工厂化生产应用的可行性。结果表明: 1.堆肥温度直接影响堆肥质量,55-60℃的温度至少维持3d以上,才能达到杀灭病原菌的目的:55-60℃中高温10d左右,产品达到了稳定。堆肥原料水分的多少及堆体氧浓度,直接影响好氧堆肥反应速度的快慢,理想的堆体水分含量在40-60%,理想的堆体氧浓度在5-15%。 2.在整个堆肥制作中,各营养元素的绝对量随着总干物重下降均有不同程度的减少。但其相对含量的变化趋势有明显的区别,即全碳相对含量随着堆肥进程呈下降趋势;全氮含量因填充料的不同而呈不同的变化趋势;畜禽粪便在发酵过程中存在着一定量的氮素损失,加入膨润土、普钙、玉米秸秆等有机或无机物质作为添加剂,可以减少氮素损失,其中以添加普钙效果最好;全磷全钾含量随堆肥进程有不同程度的增加。 3.堆肥堆制初期pH值有较大提高,但很快就出现一个低谷,之后又出现增加趋势,最终导致堆肥呈弱碱性。在堆肥过程中,堆体电导率呈下降趋势。过氧化氢酶活性与堆体温度呈一定程度的负相关;脲酶活性则与温度呈一定程度的正相关。 4.腐熟后的堆肥总腐殖酸、游离腐殖酸及水溶性腐殖酸呈下降趋势,但腐殖酸与有机碳的比率增高,说明堆肥过程中碳素腐殖化作用明显。从腐殖质组成来看,胡敏酸和富里酸比值(HA/FA)随堆肥腐熟而呈增加趋势,说明高温堆肥有利于胡敏酸形成,腐殖质质量在提高。 5.堆肥过程中,堆体全碳、C/N、NH_4~+-N、水溶性碳、WSC/TN呈下降趋势;HA/FA、CEC/TOC、种子发芽率等指标呈上升趋势。能较好反映堆肥腐熟的指标有:C/N、NH_4~+-N、HA/FA、种子发芽率。水溶性碳、WSC/TN、CEC/TOC可作为堆肥腐熟的一般指标。 6.糠醛渣、蘑菇渣与玉米秸秆一样,都可作为畜禽粪便堆肥的填充料,而且糠醛渣、蘑菇渣作为填充料较玉米秸秆作为填充料能使堆肥提前腐熟,更适合有机肥料工厂化生产。 7.堆肥工艺流程及设备选型研究表明,堆肥整个工艺分为原料预处理、一次发酵、二次发酵、后处理四个主要部分;不同堆肥翻堆设备各有优缺点,其中铣盘式翻堆机翻堆效率高,具有节能、性价比高的优点。 8.由于堆肥原料自身含有大量的微生物,本试验条件下,添加供试外源微生物对于堆肥过程及堆肥质量影响不大。


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