奶牛养殖场粪便堆肥处理技术研究

论文摘要

规模化奶牛养殖产生的大量污粪得不到及时处理,带来了严重的环境问题,堆肥化是处理畜禽粪便并实现资源化的重要技术,提高堆肥处理效率和产品品质对于堆肥化的广泛应用具有重要的意义。针对奶牛养殖场粪便含水率高,堆肥处理成本较高的特点,以奶牛粪便的无害化和资源化利用为出发点,本论文中采用以干燥粉碎的玉米秸秆为调理剂,在较高的初始含水率（65%～80%）条件下,通过对奶牛养殖场污粪的堆肥化处理,研究了（1）不同初始含水率,堆肥方式及晾晒预脱水后堆肥等处理对堆肥过程中理化参数的变化,探讨不同处理对堆肥腐熟进程的影响;（2）不同处理对堆肥植物营养成分（氮磷钾）及腐殖质含量变化的影响;（3）不同处理对堆肥重金属（铜、锌、铅、镉）总量及DTPA浸提态含量变化的影响。通过试验得出以下结论:（1）各处理堆体升温迅速,在50℃以上保持8～12d,满足堆肥无害化的卫生标准（GB7959-1987）要求;采用晾晒脱水作为预处理后堆肥不但可以减少调理剂用量,降低堆肥成本,而且可以缩短堆肥到达稳定的时间,提高堆肥效率。堆肥结束后,堆体体积减小,堆料容重（干）增大,达到了很好的减量化效果。（2）堆肥结束时,所有处理堆肥含水率均降至40%以下,堆料干化效果明显;堆肥pH值总体的变化趋势为先增加后降低,最终均达到腐熟堆肥呈弱碱性的标准,但在高温期且堆料湿度较大时,pH值较高也造成了氮素的大量损失;堆肥过程中,各处理堆肥的电导率均呈逐渐增加的趋势。堆肥结束时,堆肥有机质损失量达初始值的60%;各处理C/N均降至20以下,WSC含量均低于16 g·kg-1,NH4-N含量均低于0.4 g·kg-1,除采用堆肥槽在初始含水率为65%时堆肥NH4-N/NO3-N﹥3尚未腐熟完全外,其他处理NH4-N/NO3-N均小于0.5,腐熟情况较好。所有处理的GI均大于50%,其中采用堆肥槽在较高含水率下堆肥和经晾晒后堆肥GI达80%,已基本消除了植物毒性。（3）堆肥过程中,水溶性总氮与水溶性凯氏氮含量波动较大,堆肥结束时相比初始含量,其含量均有所降低;堆肥氮磷钾及其速效磷和速效钾含量分别均有所升高;随着堆肥的进行,腐殖酸碳和胡敏酸碳含量逐渐升高,富里酸碳含量逐步降低,且在腐熟期堆料含水率较高时,堆肥腐殖化指数较高;堆肥结束时,重金属（铜、锌、铅等）总量与DTPA浸提态含量均有所而升高,但DTPA浸提态含量在总量中所占比重下降,且初始含水率较高的处理及晾晒后堆肥降幅较大。因此,通过堆肥可以使重金属的植物可利用性降低。在利用堆肥法处理高含水率的奶牛粪便时,以玉米秸秆为调理剂在较高的初始含水率条件下（70%～80%）,辅以合适的通风翻堆,堆肥亦可以顺利实现无害化稳定化的目的。而且采用堆肥槽系统时,较高的初始含水率条件更利于堆肥后期腐熟的进行。通过晾晒脱水作为预处理后堆肥,可以在较短时间内降低堆肥原料水分,然后再混入调理剂后堆肥,大大减少所需堆肥调理剂的用量,节约了堆肥的成本,提高了堆肥的效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 引言
• 1.1 规模化奶牛养殖场粪便污染与危害
• 1.1.1 对水体的影响
• 1.1.2 对土壤和农作物的影响
• 1.1.3 对大气环境的影响
• 1.1.4 畜禽传染病和寄生虫病蔓延
• 1.2 奶牛粪便的资源化处理与处置技术
• 1.2.1 干燥处理
• 1.2.2 厌氧发酵处理，生产沼气
• 1.2.3 堆肥化技术
• 1.3 堆肥化的原理及研究进展
• 1.3.1 堆肥化的原理
• 1.3.2 好氧堆肥工艺技术研究概况
• 1.3.3 堆肥工艺参数条件与控制
• 1.3.4 堆肥腐熟度指标
• 1.4 畜禽粪便中的重金属
• 1.4.1 污染现状
• 1.4.2 堆肥中重金属研究
• 1.5 本研究的目的与内容
• 第二章 不同处理对高含水率奶牛粪便堆肥过程的影响研究
• 引言
• 2.1 试验材料与装置
• 2.1.1 堆制材料
• 2.1.2 试验装置
• 2.2 堆肥试验方案设计
• 2.3 取样与测定
• 2.3.1 取样方法
• 2.3.2 测定项目与方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 不同处理堆肥物理特征的变化
• 2.4.2 堆肥化学特征的变化
• 2.4.3 堆肥种子发芽指数（GI）的变化
• 2.5 本章小结
• 第三章 奶牛粪便堆肥养分及重金属含量的变化研究
• 引言
• 3.1 试验材料、装置与方案设计
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验装置
• 3.1.3 试验方案设计
• 3.2 取样与测定
• 3.2.1 取样
• 3.2.2 测定方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同形态氮含量的变化
• 3.3.2 堆肥全磷（TP）、全钾（TK）含量的变化
• 3.3.3 堆肥速效磷、速效钾含量的变化
• 3.3.4 堆肥腐殖酸碳及其组分含量和腐殖化指数（HI）的变化
• 3.3.5 堆肥前后重金属（铜，锌，铅，镉）含量的变化
• 3.4 本章小结
• 第四章 全文结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介