【摘要】：傳統(tǒng)的畜禽糞便好氧堆肥法存在堆肥品質不高、氮(N)素損失嚴重、溫室氣體排放顯著和腐殖化程度低等問題。禽畜糞便的資源化、無害化處理,有利于加快對生物質能的研究進度,為未來生物質能的廣泛利用提供發(fā)展方向。因此,本研究針對甘肅省畜禽養(yǎng)殖固體廢棄物處理及其資源化利用過程中存在的諸多環(huán)境問題,選取甘肅省蘭州市蘭州理工大學附近養(yǎng)殖場牛糞、豬糞、雞糞作為堆肥原料,選取秸稈為膨松劑,通過為期30d的靜態(tài)好氧堆肥處理,明確牛糞、豬糞、雞糞三種畜禽糞便堆肥過程中溫度、pH值、電導率、生物降解率及耗氧速率等參數(shù)的變化趨勢,探索畜禽糞便堆肥過程中碳(C)、N、磷(P)、鉀(K)等轉化規(guī)律,分析探究畜禽糞便堆肥堆體腐熟程度指標,重點闡析堆肥過程中微生物種群演變規(guī)律及酶活性機理,為畜禽糞便堆肥資源化與減量化處理提供數(shù)據(jù)基礎和理論依據(jù)。獲得了以下主要研究結果和結論:(1)牛糞(R1)、豬糞(R2)和雞糞(R3)三種畜禽糞便堆肥過程中溫度總體變化趨勢相同,三個堆肥階段堆肥溫度均呈現(xiàn)先升高后下將趨勢。在堆肥反應進行第3d時,R1、R2、R3箱體內堆體溫度均超過45℃,在堆肥反應進行第6d時,R1、R2、R3箱體內堆體溫度達到最高,分別為65.7、66.3和66.8℃,反應結束第30d時,三種畜禽糞便堆體溫度分別為36.1、36.4和36.9℃,略高于室溫,均已達到我國《糞便無害化衛(wèi)生標準(GB7959-2012)》的規(guī)定。(2)三種畜禽糞便堆肥原料初始的含水率分別為65.28、66.34和64.58%,隨著堆肥的進行,含水率降低,到堆肥結束時,含水率維持在30-32%;堆肥過程中堆體物料減容減量效果明顯,經(jīng)過為期30d好氧堆肥,R1、R2、R3堆體減量化分別為48.94、47.94和52.94%,尤其在堆肥反應的第1階段(0-10d)堆肥堆體物料減量化明顯,分別為21.45、22.73和23.73%,在堆肥反應的第2階段(10-20d)和第3階段(20-30d),R1、R2、R3堆肥堆體物料減量化略有下降,分別為13.87、13.62、14.59%和10.64、15.59、13.52%。(3)三種畜禽糞便堆肥過程中pH值均呈現(xiàn)先升高-降低-升高的趨勢,到堆肥結束時,三種畜禽糞便堆肥pH值分別為7.45、7.54和7.64;堆肥過程中電導率均呈現(xiàn)下降-升高-下降的趨勢,最后畜禽糞便堆肥反應結束時(30d)電導率趨于穩(wěn)定,分別為1.7、1.9和2.0s/cm;堆肥不同時期的耗氧量基本上是相同的,其平均需氧量分別為0.928、0.937和0.945m~3/kg.VS,標準狀態(tài)下,氧氣的密度為1.429g/L,三種畜禽糞便堆肥平均需氧量分別為1.326、1.338和1.350kg/kg.VS。(4)三種畜禽糞便經(jīng)過為期30d的堆肥,總碳(TC)含量均成下降趨勢,堆肥結束(30d)時,堆體TC含量R2R1R3,其值分別為:194.7±19.15、190.45±13.14和184.57±11.78g/kg,R1、R2、R3三種畜禽糞便堆肥過程中TC降解率分別為48.01,45.65和51.23%,堆肥過程中水溶性有機碳(DOC)占TC含量均變成下降趨勢,堆肥結束時下降至51.33±1.25、57.35±3.21和52.34±2.15%;堆體中氨氮(AN)占TN百分含量達到最高,分別為7.38、8.11和9.22%,堆體中有效磷(AP)占總磷(TP)百分含量為24.15±1.97,29.33±3.34、34.33±1.58%,分別提高了31.89、18.26和35.53%,堆體中速效鉀(AK)占總鉀(TK)百分含量為49.44±2.74,58.37±2.21和64.25±3.56%,分別提高了32.44、35.05和45.32%。(6)堆肥堆體中總腐殖質含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,反應結束時總腐殖質含量分別為:8.33±0.31、7.56±0.21和7.14±0.35%,堆體中胡敏酸(HA)與富里酸(FA)濃度變化趨勢與總腐殖酸的變化大體一致,呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢,堆體HA濃度分別3.02、2.44和2.33%,分別提高了30.73、19.60和18.88%,FA濃度分別2.42、2.16和2.31%。(7)畜禽糞便堆肥過程中,總腐殖質和總有機碳(TOC)比值呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢,堆肥反應結束(30d)時,總腐殖質和TOC比值分別為0.64、0.59和0.55,分別提高了42.22、49.45和87.34%;禽糞便堆肥過程中,腐殖化指數(shù)(HI)均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,反應結束(30d)時HI分別為1.25、1.15和1.01,分別提高了48.8、45.56和31.16%。(8)三種畜禽糞便在堆肥過程中堆體細菌數(shù)量同堆體溫度變化成正相關。當堆肥結束時,堆體細菌數(shù)量分別為3.15±1.01、4.43±0.96和6.72±1.79×10~9cfu·g~(-1)dw;堆體真菌數(shù)量分別為8.63±1.25、7.23±1.62和8.05±2.84×10~4cfu·g~(-1)dw;堆體放線菌數(shù)量分別為8.78±2.21、9.55±2.15和6.32±0.98×10~6cfu·g~(-1)dw。(9)堆肥反應結束時,過氧化氫酶濃度為R3R1R2,其數(shù)值分別為:34.33±0.58、29.31±0.79和28.42±0.89/0.002mol·L~(-1)·g~(-1);堆體中脲酶濃度為R1R3R2,其數(shù)值分別為:54.28±8.35、51.24±1.25和50.24±5.36mg·g~(-1)·d~(-1);堆體中脲酶濃度為R2R3R1,其數(shù)值分別為:11.28±0.14、10.94±1.11和10.45±0.97mg·g~(-1)·d~(-1);纖維素酶濃度為R1R3R2,其數(shù)值分別為:0.25±0.05、0.23±0.04和0.21±0.04mg·g~(-1)·d~(-1)。
【圖文】：

課題研究技術路線圖

圖 2.2 畜禽糞便好氧堆肥實驗裝置照片3 實驗方案本實驗選取蘭州理工大學附近養(yǎng)殖場內的牛糞、豬糞及雞糞三種畜禽糞便作為堆底料進行靜態(tài)好氧堆肥，分別標記為 R1、R2、R3，即牛糞（R1）、豬糞（R2）和糞（R3）。選取 6 個好氧堆肥箱，以 2 個堆肥箱為一組盛裝一種畜禽糞便進行為期d 靜態(tài)堆肥反應，，其中，每 10d 取出物料，混合翻堆一次后再繼續(xù)堆肥，實驗過程各參數(shù)數(shù)據(jù)結果取平均值。采用 10 %秸稈為添加劑調節(jié)畜禽糞便孔隙率及有機質含，在整個堆肥過程中，對堆肥過程中各參數(shù)（溫度、氧氣濃度、CO2濃度、密度等行監(jiān)測，并利用生物過濾器對堆肥過程中產(chǎn)生的臭氣進行處理。無論是預處理實驗還是課題研究的正式實驗，具體實驗步驟如下：（1）儀器準備：包括堆肥箱、空氣泵、流量計、氣體分析儀、切割機、研磨儀風干燥箱、電熱爐、酸度計、電導率儀等，要保證儀器工作正常。（2）原料的預處理：將牛糞、豬糞及雞糞等畜禽糞便原料中不利于堆肥的物質挑
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X713;S141.4

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本文編號：2631448