【摘要】：我國是煙草生產(chǎn)大國,每年產(chǎn)生約100~150萬噸的煙草廢棄物。好氧堆肥技術(shù)近年逐漸被用于煙草廢棄物的資源轉(zhuǎn)化處理,但原料中較低的碳氮比及煙堿一直影響煙草廢棄物的堆肥轉(zhuǎn)化處理。早期研究主要針對(duì)煙堿降解、腐熟度以及商業(yè)催腐劑對(duì)堆肥的影響幾方面;但針對(duì)煙草廢棄物堆肥中存在的問題,如原料碳氮比較低、煙堿含量較高、獨(dú)立堆肥不易發(fā)酵等問題研究甚少;此外,對(duì)通用菌劑、土著菌種及酵素對(duì)煙草廢棄物堆肥影響的研究不足�；谏鲜鲈�,本論文系統(tǒng)研究了原料預(yù)處理對(duì)煙草廢棄物理化性狀的影響及對(duì)堆肥過程中理化指標(biāo)、煙堿降解及種子發(fā)芽指數(shù)的影響;同時(shí),根據(jù)不同碳源添加下堆肥過程中各理化指標(biāo)與種子發(fā)芽指數(shù)間的相關(guān)性,建立了表征堆肥腐熟度的快速測(cè)定指標(biāo)評(píng)價(jià)體系;同時(shí),探討了工藝條件對(duì)堆肥過程的影響,并且驗(yàn)證了建立的腐熟度快速測(cè)定指標(biāo)對(duì)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)的有效性;研究了通用堆肥催腐劑、土著復(fù)合菌劑及自制酵素對(duì)堆肥的影響,并通過微生物群落分析、堆肥水溶性有機(jī)物(DOM)的三維熒光分析(3D-EEMs)及結(jié)構(gòu)方程模型(SEM),探討了催腐劑對(duì)堆肥過程的促腐效果及影響機(jī)制;并綜合評(píng)價(jià)了促進(jìn)煙草廢棄物堆肥快速啟動(dòng)的幾個(gè)方法。晾曬及物料粒徑對(duì)煙草廢棄物堆肥過程具有顯著影響,原料曬干后,煙堿含量降至1.35%,C/N比和微生物數(shù)量均相應(yīng)增高,晾曬后原料的理化性質(zhì)更適于堆肥;晾曬后原料在不同粒徑下均可順利堆肥,而未晾曬原料其堆肥最高溫度僅為44℃;長粒徑堆肥效果優(yōu)于短粒徑原料。不同的碳源添加對(duì)堆肥過程具有顯著影響,單糖碳源能有效加快堆肥進(jìn)程及提高堆肥產(chǎn)品腐熟度。添加不同碳源堆肥過程中的硝態(tài)氮(NO3--N)、胡敏酸在465nm和665nm波長處的吸光度之比(E4/E6)、煙堿(Nicotine)三個(gè)理化指標(biāo)與種子發(fā)芽指數(shù)間表現(xiàn)出較強(qiáng)相關(guān)性,其相關(guān)性介于0.96-0.99之間,且該三個(gè)指標(biāo)適用于不同工藝條件下堆肥過程中腐熟度的表征。堆肥工藝是影響堆肥腐熟的另一關(guān)鍵因素,通過對(duì)預(yù)熱條件、通風(fēng)速率與初始含水率進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)在15℃或30℃條件下預(yù)熱后的堆肥,其種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)到80%的時(shí)間比45℃預(yù)熱提前17d;0.2m3·h-1·m-3通風(fēng)速率條件下的種子發(fā)芽指數(shù)在堆肥結(jié)束時(shí)比其他條件高出22.8%~81.1%,65%的初始含水率條件下堆肥產(chǎn)品的種子發(fā)芽指數(shù)比其他條件高出6.3%~25.8%。通過對(duì)催腐劑影響堆肥的研究發(fā)現(xiàn),兩種商業(yè)菌劑(滿園春MYC和CM菌)更有利于堆肥中NO3--N的形成、自制菌劑G9YB1和煙酵(YX)更有利于堆肥過程中煙堿的降解,MYC和YX更能提高堆肥終產(chǎn)品的種子發(fā)芽指數(shù),所有催腐劑對(duì)E4/E6的影響相差不大,但都強(qiáng)于對(duì)照。綜合以上結(jié)果,25mm的曬干原料、原料預(yù)熱30℃、通風(fēng)速率0.2m3·h-1·m-3、初始含水率65%及MYC添加條件下的堆肥過程可使堆肥在第19d時(shí)達(dá)到腐熟,比對(duì)照提早了11d,堆肥結(jié)束時(shí)其種子發(fā)芽指數(shù)值高出對(duì)照13.4%。MYC、CM菌和普酵(PX)使得細(xì)菌數(shù)量在堆肥初期明顯增加,除YX處理外,其他各催腐劑的放線菌數(shù)量均高于對(duì)照;磷脂脂肪酸(PLFA)的聚類分析顯示,堆肥過程中的微生物種群可分為五大類;PLFA的主成分分析結(jié)果表明,盡管在堆肥初期,各處理有著不同的微生物群落,但是在堆肥結(jié)束時(shí),均表現(xiàn)為相似的堆肥微生物群落結(jié)構(gòu)。MYC及CM菌的加入,使得DOM三維熒光光譜不同區(qū)域積分的類腐殖質(zhì)/類蛋白質(zhì)(P(HS)/P(Pr))分別增加了191.9%和169.8%,類胡敏酸/類富里酸(P(V,n)/P(Ⅲ,n))分別增加了88.0%和77.0%。綜合以MYC的促腐效果最為明顯。結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)果表明,各催腐劑分別通過改善理化性質(zhì)、微生物群落結(jié)構(gòu)及數(shù)量中的某些方面來促進(jìn)堆肥的腐殖化程度。在針對(duì)煙草廢棄物堆肥設(shè)計(jì)的促進(jìn)方式中,晾曬對(duì)改善原料理化性質(zhì)起到了決定性作用,預(yù)熱縮短了堆肥過程,蘋果皮、MYC及自制酵素的添加提高了堆肥腐熟度。以上方式經(jīng)濟(jì)、方便、可行。
【圖文】：

究含水率控制對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)影響快速測(cè)定指標(biāo)分析種子發(fā)芽指數(shù)分析微生物數(shù)量分析腐殖質(zhì)分析較優(yōu)的促腐條件催腐劑對(duì)堆肥過程劑促進(jìn)堆肥腐殖化的機(jī)制通用菌劑 自制菌劑結(jié)構(gòu)方程模型

堆肥反應(yīng)器示意圖
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X795;S141.4

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2 ;默默分解的英雄們[J];少兒科學(xué)周刊(少年版);2016年12期

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