猪粪堆肥过程中除臭与保氮技术研究

论文摘要

随着畜禽养殖业集约化、规模化发展,畜禽粪便合理、科学地处置已经成为环境领域研究的热点之一。堆肥是处理畜禽粪便最行之有效的方法之一,但畜禽粪便好氧发酵过程中,伴随有机物快速分解产生的（NH3和H2S等）臭气,不仅污染环境、影响畜禽生长和人体健康,还造成堆肥过程中氮素的大量损失,降低堆肥的农用价值。本研究以猪粪作为研究对象,采用高温好氧堆肥的方法研究了不同物理除臭保氮剂、物理-化学除臭保氮剂、物理-化学-生物除臭保氮剂对猪粪堆肥过程中除臭和保氮的效果,以期筛选出适宜的除臭保氮剂及其添加比例。主要结论如下:1.在猪粪高温好氧堆肥过程中,通过物理措施（即添加物理调理剂）可以减少堆肥中臭气的产生和氮素的损失。其中处理5（72.98%鲜猪粪+20%稻草）和处理8（72.98%鲜猪粪+20%米糠）有较好的除臭保氮效果。与对照（CK）相比,两处理均提前9d消除臭味,在Ms4级以上持续时间分别减少9d和6d;NH3的累积挥发量分别减少49.76%和51.53%,H2S的累积挥发量分别减少24.46%和20.50%,全氮含量下降幅度分别降低43.46%和56.65%,总氮损失分别减少了21.33%和26.21%。2.在猪粪高温好氧堆肥过程中,采用物理-化学措施（即在处理5和处理8的基础上添加一定量化学调理剂）有利于堆肥除臭保氮,其中处理H（猪粪-稻草-10%氯化钙）和处理I（猪粪-稻草-15%氯化钙）具有较好的除臭保氮效果。两处理均在第18d消除臭味,比对照提前3d;处理H NH3的累积挥发量比CK1（猪粪-稻草）和CK2（猪粪+米糠）分别减少了62.42%和60.13%,处理I NH3的累积挥发量比CK1和CK2分别减少了65.45%和63.34%;处理H和处理I在整个堆肥过程中几乎没有H2S产生,有效减少了臭味的产生。与CK1和CK2相比,堆肥后处理H全氮含量增加幅度分别提高了285.52%和322.63%,处理I分别提高了282.65%和319.18%。处理H和处理I的总氮损失最少,分别为12.76%和13.06%,分别比CK1降低了51.57%和50.44%,比CK2降低了51.01%和49.88%。堆肥结束时各处理的固相C/N比值都下降到20以下,种子发芽指数（GI）都达到80%,表明堆肥达到腐熟程度。3.在猪粪高温好氧堆肥过程中,采用物理-化学-生物综合措施（即在处理H的基础上添加一定量微生物菌剂）有利于堆肥除臭保氮,其中以处理Ⅱ（猪粪-稻草-10%氯化钙-硫化细菌）、处理Ⅳ（猪粪-稻草-10%氯化钙-硫化-硝化细菌）和处理Ⅴ（猪粪-稻草-10%氯化钙-混合菌）的效果最佳。三个处理均比CK（猪粪-稻草-10%氯化钙）提前3d消除臭味,持续Ms4级臭味时间只有6d左右,而CK有9d。在整个堆肥过程中各处理均没有H2S产生。处理Ⅱ、处理Ⅳ和处理ⅤNH3的释放量一直都低于CK,且均在第18d降到50mg/L,而CK在第21d后才降到50mg/L;与CK相比,堆肥后处理Ⅱ、处理Ⅳ和处理Ⅴ全氮含量增加幅度分别提高了29.45%、27.21%和14.26%,水溶性TN分别提高了31.47%、8.39%和3.85%,水溶性NH4+-N含量分别提高了7.12%、3.02%和2.01%,水溶性NO3--N含量分别提高了44.32%、34.84%和37.88%。堆肥结束时处理Ⅱ、处理Ⅳ和处理Ⅴ水溶性C/N比降到了5以下,发酵原料的C/N比降到了17以下,T值下降到了0.66,各处理的GI值均超过80%,表明堆肥已经腐熟。综合以上研究结果,猪粪堆肥时在添加20%稻草（物理调理剂）和10%氯化钙（化学调理剂）的基础上,添加硫化细菌、硫化和硝化细菌以及混合菌（初始C/N比调节至25左右）,发酵物降解快,并具有较好的除臭保氮效果,适合于堆肥中应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 研究目的与意义
• 2 国内外研究现状分析
• 2.1 国内外畜禽养殖废弃物污染现状
• 2.2 畜禽粪便资源化利用现状
• 2.3 畜禽粪便堆肥过程中保氮技术研究现状
• 2.4 畜禽粪便堆肥过程中除臭技术研究现状
• 3 存在的问题
• 4 研究内容
• 第二章 猪粪堆肥过程中除臭保氮物理技术研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验设计及取样
• 1.3 测定项目及方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同物理调理剂对猪粪堆肥常规性质的影响
• 2.1.1 不同物理调理剂对猪粪堆肥水分含量的影响
• 2.1.2 不同物理调理剂对猪粪堆肥pH值的影响
• 2.1.3 不同物理调理剂对猪粪堆肥电导率（EC）的影响
• 2.2 不同物理调理剂对猪粪堆肥除臭效果的影响
• 2.2.1 各处理的除臭效果
• 3挥发量'>2.2.2 各处理NH₃挥发量
• 2S挥发量'>2.2.3 各处理H₂S挥发量
• 2.3 不同物理调理剂对猪粪堆肥保氮效果的影响
• 2.3.1 水溶性TN的变化
• 4⁺-N含量的变化'>2.3.2 水溶性NH₄⁺-N含量的变化
• 3^--N含量的变化'>2.3.3 水溶性NO₃^--N含量的变化
• 2.3.4 全N含量变化
• 2.3.5 不同物理调理剂对猪粪堆肥总氮损失的影响
• 2.4 不同物理调理剂对猪粪堆肥腐熟进程的影响
• 2.4.1 不同物理调理剂对猪粪堆肥固相C/N比的影响
• 2.4.2 不同物理调理剂对猪粪堆肥种子发芽率的影响
• 3 小结
• 第三章 猪粪堆肥过程中除臭保氮物理-化学技术研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验设计及取样
• 1.3 测定项目及方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同物理-化学调理剂对猪粪堆肥常规性质的影响
• 2.1.1 不同化学调理剂对猪粪堆肥pH值的影响
• 2.1.2 不同化学调理剂对猪粪堆肥电导率（EC）的影响
• 2.2 不同化学物理-调理剂对猪粪堆肥除臭效果的影响
• 2.2.1 各处理的除臭效果
• 3挥发量'>2.2.2 各处理NH₃挥发量
• 2S挥发量'>2.2.3 各处理H₂S挥发量
• 2.3 不同物理-化学调理剂对猪粪堆肥保氮效果的影响
• 2.3.1 水溶性TN的变化
• 4⁺-N含量的变化'>2.3.2 水溶性NH₄⁺-N含量的变化
• 3^--N含量的变化'>2.3.3 水溶性NO₃^--N含量的变化
• 2.3.4 全N含量变化
• 2.3.5 不同物理-化学调理剂对猪粪堆肥总氮损失的影响
• 2.4 不同化学调理剂对猪粪堆肥腐熟进程的影响
• 2.4.1 不同化学调理剂对猪粪堆肥固相C/N比的影响
• 2.4.2 不同化学调理剂对猪粪堆肥种子发芽率的影响
• 3 小结
• 第四章 猪粪堆肥过程中除臭保氮物理-化学-生物综合生物技术研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验设计及取样
• 1.3 测定项目及方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同菌剂对堆肥常规性质的影响
• 2.1.1 不同菌剂对堆体温度的影响
• 2.1.2 不同菌剂对堆肥水分含量的影响
• 2.1.3 不同菌剂对堆肥pH值的影响
• 2.1.4 不同菌剂对堆肥电导率（EC）的影响
• 2.1.5 不同菌剂对堆肥E4/E6的影响
• 2.1.6 不同菌剂对堆肥磷、钾含量的影响
• 2.2 不同菌剂对堆肥除臭效果的影响
• 2.2.1 各处理的除臭效果
• 3挥发量'>2.2.2 各处理NH₃挥发量
• 2S挥发量'>2.2.3 各处理H₂S挥发量
• 2.3 不同菌剂对堆肥保氮效果的影响
• 2.3.1 水溶性TN的变化
• 4⁺-N含量的变化'>2.3.2 水溶性NH₄⁺-N含量的变化
• 3^--N含量的变化'>2.3.3 水溶性NO₃^--N含量的变化
• 2.3.4 全N含量变化
• 2.4 不同菌剂对猪粪堆肥腐熟进程的影响
• 2.4.1 不同菌剂对堆肥水溶性C/N的影响
• 2.4.2 不同菌剂对堆肥固相C/N比的影响
• 2.4.3 不同菌剂对堆肥种子指数（GI）助的影响
• 3 小结
• 第五章 结论与创新点
• 1 小结
• 2 创新点
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介