（环境科学专业论文）白洋淀养殖废弃物好氧堆腐效率及其评价研究.pdf

s t u d i e so nt h ec o m p o s t i n ge f f i c i e n c ya n de v a l u a t i o no fb r e e d i n gw a s t eo nt h ea e r o b i c c o n d i t i o n si nb a i y a n g d i a na r e a m a j o r ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e a u t h o r ：l ix i a s u p e r v i s o r ：p r o f x i ej i a n - z h i a b s t r a c t t h i sp a p e rm a i n l ya st h eb a s i so fb r e e d i n gw a s t ep i l e su pc a u s e ds e r i o u se n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o ni nb a iy a n g - d i a na r e a ，a n dt a k er e c l a m a t i o nm a n a g e m e n ts t r a t e g yt oi m p r o v e t h ee n v i r o n m e n tp o l l u t i o ns i t u a t i o no fb r e e d i n gw a s t e t h ec o m p o s i n gp r o c e s su s i n gd u c k m a n u r em i x e dw i t hc o r ns t r a wa n dr e e ds k i n ，a d d i n gb i o l o g i c a lr o t t e np r o m o t i n ga g e n t sa t t h es a m et i m et os t u d yt h ee f f e c to fp r o c e s sd u r i n gt h ea e r o b i cc o m p o s t t h e nu s i n ga q u a t i c p l a n t s ( a n d ) o rr e e ds k i na sc o n d i t i o n e r s ，s e a r c h i n gt h eb e s tw a y f o rl o c a lb r e e d i n gw a s t e a e r o b i cc o m p o s tt h r o u g ht h ec o m p o s tp r o g r e s s t h er e s u l t ss h o wt h a t ： 1 、d u c km a n u r ei sg o o do r g a n i cf e r t i l i z e rw h i c hw a sf u l lo fn ，p ，kc o n t e n t m a k i n gd u c k m a n u r ea sr a wm a t e r i a lf o rf e r m e n t a t i o no r g a n i cf e r t i l i z e r , i st h ec o n t r o la n d c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no fa g r i c u l t u r a lw a s t e u s i n gt h e t h el o c a la g r i c u l t u r a lw a s t ea n d b r e e d i n gw a s t ef o rh i g ht e m p e r a t u r ec o m p o s t i n gn o to n l yc a ns l o v et h el o c a lp o l l u t i o n p r o b l e mo fa g r i c u l t u r ew a s t ep i l e su p ，r e d u c e6 2 6 4tt o t a ln i t r o g e n ，6 0 9 6tt o t a l p h o s p h o r u s ，1 3 4 0 0 to r g a n i cm a t t e rp o l l u t i o ne v e r yy e a r ，b u ta l s ob ea b l et oc o m p o s t p r o d u c tr e c y c l i n g , r e a l i z et h es o l i dw a s t er e c y c l eo ft a r g e t ，h a sg r e a te c o n o m i cb e n e f i t sa n d e n v i r o n m e n t a lb e n e f i t s 2 、d u r i n gt h ec o n t r a s tt e s to fd u c km a n u r em i x e dw i t hc o r ns t r a wo rr e e ds k i n , a n da d d i n g b i o l o g i c a lr o t t e na g e n b ，d u c km a n u r em i x e dw i t hc o r ns t r a wa n da d d i n gb i o l o g i c a lr o t t e n a g e n t sg r o u pw a st h eb e s to n e ，t h en u t r i e n tr e l a t i v ei n c r e a s et oal a r g e re x t e n t ，w e r e2 0 2 4 ， 6 7 4 ，2 1 0 0 r e s p e c t i v e l y ，t h i ss h o w st h a ta d d i n gb i o l o g i c a lr o t t e na g e n t sc a l le f f e c t i v e l y r e d u c et h el o s so fn u t r i e n t s ，b eh e l p f u lf o rt h ep r e s e r v a t i o no ft h en u t r i e n t d u c km a n u r e m i x e dw i t hc o r ns t r a wc o m p o s te f f e c ti sb e t t e rt h a nw i t hr e e ds k i nc o m p o s t a n da d d i n g b i o l o g i c a lr o t t e na g e n t sc a ne f f e c t i v e l yi n c r e a s et h ee f f i c i e n c yo fc o m p o s t ，a tt h es a m et i m e ， d on o ta f f e c tc o m p o s tq u a l i t y 3 、a d d i n gb i o l o g i c a lr o t t e na g e n t sc a ns h o r t e nt h ef e r m e n t a t i o nt i m e ，t of i n i s hc o m p o s t e a r l y ；n et r e a t m e n tg r o u p sw h i c ha d db i o l o g i c a lr o t t e na g e n t sf m i s h e dc o m p o s taw e e k e a r l i e rt h a nt h eg r o u p sw h i c hd i dn o ta d d b i o l o g i c a lr o t t e na g e n t sc a np a s s i v a t e dc ua n d z n , d r o pt h ep r o p o r t i o no ft o t a le f f e c t i v es t a t e a f t e ra d d e dr o t t e na g e n t s ，c u 2 + a n dz n 2 + w e r ep a s s i v a t e da n da c t i v i t yw e r ea b a t e ，w h i c hc a nr e d u c et h ec o n c e n t r a t i o no fe f f e c t i v e s t a t e ，r e d u c et h ep o l l u t i o no fc ua n dz ni ns o i le n v i r o n m e n t 4 、d u r i n gt h et e s to fd u c km a n u r em i x e dw i t hr e e ds k i no r ( a n d ) a q u a t i cp l a n t s ，c o n s i d e r e d t e m p e r a t u r e ，p h ，c n ，g e r m i n a t i o nr a t e a n dn u t r i t i o ne l e m e n t sc o m p r e h e n s i v e ，d u c k m a n u r em i xw i t hr e e ds k i ng r o u pi st h eb e s tt r e a t m e n tf o ra e r o b i cc o m p o s t ，a n ds o l v et h e p o l l u t i o np r o b l e mo fl o c a ld u c km a n u r ea n dr e e d ss k i np i l e su p 5 、t h ed u c km a n u r em i xw i t hr e e ds k i ng r o u pa tt h e3 0df i n i s h e dc o m p o s tc o m p l e t e l y ，d u e t ot h es u i t a b l ec n ，m o i s t u r ea n de n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n s ，1 4d a y se a r l i e rt h a nt h ed u c k m a n u r ec o m p o s t e da l o n e c o m p o s tp r o d u c t so ft o t a ln i t r o g e n ，t o t a lp h o s p h o r u s ，t o t a l p o t a s s i u m ，r a p i d l y a v a i l a b l ep h o s p h o r u sa n dr a p i d l y a v a i l a b l ep o t a s s i u mc o n t e n t w e r e 1 4 0 0g y k g ，9 2 0g k g ，1 1 3 4g k g ，6 3 1g l ( 舀5 5 1g k g ，m e e tt h et e c h n i c a li n d e xo ft h e o r g a n i cf e r t i l i z e ri nt h es o i ln u t r i e n tc o n t e n tr e q u i r e m e n t s k e yw o r d s ：d u c km a n u r e ；h i g ht e m p e r a t u r ec o m p o s t ；c o r ns t r a w ；r e e ds k i n ；a q u a t i c p l a n t s ；u t i l i z a t i o n 白洋淀养殖废弃物好氧堆腐效率及其评价研究 1 1 研究背景和意义 第一章绪论 目前，我国畜牧业已发展成为农业和农村经济的重要组成部分，而畜牧业在快速发展的同时， 畜禽养殖场粪便污染问题也日益突出，逐渐成为社会关注的焦点。本课题研究以白洋淀养殖废弃 物鸭粪为主要对象，探讨其与不同农业废弃物合理配比，进行高温堆腐，使之成为有机肥料，施 于农田，为作物提供生长所必须的n 、p 等营养元素，变废为宝，既解决了淀内养殖污染问题， 又增加了经济效益，对实现养殖废物的资源化利用有着重大意义。 1 1 1 养殖业废弃物的污染现状 改革开放以来，我国畜牧业持续高速发展，已连续2 0 年以平均9 9 的速度递增i lj ，规模化养 殖场越来越多，在满足了人们对肉蛋、奶等食品需求的同时，也对周围环境造成了严重的污染。 特别是畜禽废弃物的随意排放，不能充分利用，给大、中城市区域环境和农村生态环境带来了巨 大的压力，已经成为我国面源污染的主要原因之一【2 1 。据我国畜禽饲养量统计，全国畜禽粪便年 产量约为1 7 3 亿t ，是工业废弃物的2 7 倍【3 】，其中各种污染成分的年产生量，氮约为1 5 9 7 万t 、磷约 为3 6 3 万t 、c o d 约为6 4 0 0 万t ，已经接近工业废水( p ( c o d ) 7 0 c ) 将杀死部分有益微生物而 延缓堆肥的进行【5 1 | 。 1 2 2 4o n 碳氮比( c n ) 是指堆肥原料与填充料混合物的总碳( c ) 与总氮( n ) 的比值。堆肥化过程中， 碳素是堆肥微生物的基本能量来源，也是微生物细胞构成的基本材料。堆肥微生物在分解含碳有 机物的同时，还利用部分氮素来构建自身细胞体，氦还是构成细胞中氨基酸、核酸、蛋白质、酶、 辅酶的重要成分。一般认为初始c n 在2 5 3 0 或3 0 - 3 5 较为适宜堆肥中微生物生长繁殖【5 2 , 5 3 1 。c n 过 高或过低都不利于嗜氧菌的生长和繁殖，c n 过高，微生物必须经过多次生命循环，氧化掉过量 的碳，直至达到一个合适的c n 供其进行新陈代谢【5 4 】。如果c n 过低，特别是p h 值和温度高时， 堆体中的氮将以n h 3 挥发形式大量损失，并且堆肥产品也会给农作物带来不利影响【耶】。 堆肥过程中，p h 值是一个重要的因素。一般来讲，p n 在3 1 2 之间都可以进行堆肥蝴。 但研究发现，堆肥初期堆体内过高或过低的p h 值都会严重抑制堆肥反应的进行，可以认为有机 固体废物发酵过程的适宜p h 值为6 5 - 7 5 ，因为这是微生物，尤其是细菌和放线菌生长最合适的 酸碱度。 1 2 2 6 有机质含量 6 有机物是微生物赖以生存和繁殖的重要因素。各种堆料中或多或少的含有有机质，也成为挥 白洋淀养殖废弃物好氧堆腐效率及其评价研究 发性固体( v o l a t i l es o l d ，v s ) ，为微生物的生长繁衍提供碳源，易降解的有机质容易被微生物利 用。大量的研究表明，在高温好氧堆肥中，适合堆肥的有机物含量范围为2 0 8 0 【5 2 】。当有机 物含量低于2 0 时，堆肥过程中产生的热量太低，不利于堆体中高温分解微生物的繁殖，无法提 高堆体中微生物的活性，最后导致堆肥工艺失败。当堆体有机物含量高于8 0 时，由于高含量的 有机物在堆肥过程中对氧气的需求很大，往往达不到好氧状态而产生恶臭，也不能使好氧堆肥顺 利地进行耻j 。 1 2 2 7 接种剂 适当的加入外源菌剂可以对堆肥进程起推动作用。在堆肥初期加入有益微生物可以提高堆肥 的升温速度，达到快速腐熟的目的。堆料中加入接种剂可以加快堆腐材料的发酵速度。向堆体中 加入分解较好的厩肥或加入占原始材料1 0 2 0 的腐熟堆肥，都能加快发酵度。有人分别比较加 纤维分解真菌和添加固氮菌及溶磷剂对堆肥总氮和c n 的影响，结果发现其效果均非常明显。e m 接种剂用作畜禽粪便堆肥过程中除臭剂，其除臭效果很好【5 9 1 。 1 2 2 8 堆肥颗粒粒径 有机固体废物的堆肥化要受到堆料粒径和结构的影响【峨6 1 1 。一般说来，堆肥有机颗粒在粒径 较小的情况下粒径的不同对堆肥没有明显的影响，但粒径较大时情况不同。李国学等叫建议不同 的堆置方式堆料的粒径是不同的。机械搅拌和强制通风时，堆料粒径1 0m m 1 5m m 为宜，而条垛 式自然通风时，其粒径可以大些，y 9 5 0m m ，j a m e sw p e a s e 掣6 1 1 人指出堆料在1 8 2 英寸范围内也 可以接受。 1 2 3 堆肥腐熟度评价指标 有机废物通过高温好氧堆肥处理，使堆肥原料中的不稳定有机物，经过一段时间的生物氧化 和腐熟，形成性质稳定、对农作物无害，可作为土壤改良剂的堆肥产品 6 3 - 6 5 。堆肥腐熟度是判断 堆肥优劣的指标l 的j ，未腐熟的堆肥如果应用于土壤系统，会对农作物生长产生一些不利影响，如 阻碍农作物对氮的吸收 6 r l 、在植物根区形成厌氧条件及增加土壤中某些重金属离子的溶解性 6 8 - 7 1 1 、其可能含有的植物毒性物质也会影响植物的正常生长 7 2 , 7 3 1 。为了避免这些负面效应，判定 堆肥的腐熟度是非常重要的 7 4 1 。评价指标一般可分为物理学指标、化学指标和生物学指标。 1 2 3 1 物理学指标 物理学指标通常指的是通过堆肥的表观特征及一些物理学方法来确定堆肥的腐熟度。如温 度、气味和颜色随堆肥过程的变化比较直观。 ( 1 ) 温度：不同堆肥系统的温度变化差别显著，但其大体趋势为堆体温度变化主要经历升温期、 持续高温期、降温期和稳定期四个阶段阎；堆肥腐熟后，堆体温度与环境温度趋于一致，一般不 7 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 再明显变化。 ( 2 ) 气味：通常，堆肥原料具有令人不快的气味，在运行良好的堆肥过程中，这种气味逐渐减弱 并在堆肥结束后消失【7 6 t 7 0 。c h a n y a s a k 7 8 】等对家庭垃圾进行堆肥试验，指出低分子量发性脂肪酸 是引起不快气味的主要成分之一。腐熟堆肥颜色呈黑褐色，具有潮湿泥土的气息。 ( 3 ) 色度：堆肥过程中堆料逐渐发黑，腐熟后的堆肥产品呈黑褐色或黑色。s u g a h a r a 7 9 】等提出一 种简单的技术用于检测堆肥产品的色度，并回归出一关系式：y = ( o 3 8 8 c n ) + 8 1 3 ( r 2 = 0 7 4 9 ) ， 其中y 是响应值( 颜色分析值) ； 他们认为y 值为1 1 1 3 的堆肥产品是腐熟的。使用该法时要注意取样的代表性。不过，堆肥 的色度显然受其原料成分的影响，很难建立统一的色度标准以判别各种堆肥的腐熟程度。 1 2 3 2 化学指标 ( 1 ) 碳氮比 一般认为，稳定或已经腐熟的堆肥碳氮比应该在小于2 0 左右【8 0 l 。m o r e l 等【8 l 】认为c n 小于2 0 只是堆肥腐熟的必要条件，建议采用：t = ( 终点c 肘) ( 初始c n ) 评价腐熟度。他们收集并分 析了的许多数据，认为当t 值小于0 6 时堆肥达到腐熟。有人认为腐熟的堆肥t 值应在0 5 3 0 7 2 或0 4 9 - 0 5 9 1 8 2 , 8 3 1 。 ( 1 ) 氨氮成分变化 堆肥过程虽然是有机物的生化降解过程，但也伴随着明显的硝化反应过程【洲，含氮成分发生 降解产生氨气，释放的氨气被微生物同化吸收，或由固氮微生物氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，或是 逸入大气( 氮损失) 。 ( 2 ) 有机质 在堆肥化过程中，最易降解的有机质被微生物用作能源而最终消失，因此人们认为它们是有 效的腐熟度参数指标8 5 1 。 1 2 3 3 生物学指标 仅用物理、化学方法评价腐熟度是不够的，必须结合生物分析的方法才可靠。最常用的方法 就是植物毒性法，它是检验正在堆肥的有机质腐熟度的最精确和最有效的方法 8 6 1 。 1 3 研究目的和研究内容 1 3 1 研究目标 8 ( 1 ) 对鸭粪进行好氧堆肥，对芦苇皮和鸭粪混堆与玉米秸秆和鸭粪混堆进行比较，确定芦苇皮 与鸭粪混合堆肥的可行性；同时添加生物腐熟剂进行对比，研究其对堆肥腐熟进度的影响。 ( 2 ) 鸭粪与当地农业废弃物水草、芦苇皮进行混合堆肥，寻求鸭粪发酵腐熟的最优途径。 ( 3 ) 针对白洋淀区域内大量打捞堆积水草，随意散落的芦苇皮及养殖废弃物( 鸭粪) 的随意堆 放造成的环境污染，采取因地制宜的资源化处理策略。 自洋淀养殖凌弃物好氯堆腐效率及其评价研究 1 3 2 研究内容 1 3 2 1 鸭粪好氧堆腐进程研究 ( 1 ) 好氧堆肥豹各种影昀因素 堆肥化过程是相当复杂的，物料经颡处理势混会均匀，还要受营养平衡、水分含量和物理结 构的影响。因此，在工艺过程中就要控制备秘参数，即那些对堆肥过程有影响的物理、化学和生 物因素，因为它们决定着微生物活动的程度，从而影响堆肥的速度与质量。这些因素主要有水分、 碳氮比、温度、氧气、p h 等。 ( 2 ) 高温堆肥腐熟指标和参数 堆肥的目的主要是为了让堆肥达到腐熟，即堆肥的有机质经过矿化、腐殖化过程达到稳定的 程度。所以，堆肥腐熟度是衡量堆肥产品质量的一个重要指标。本研究在测定堆肥过程中水分、 碳氮比、有机质含量、漱度、p h 和种子发芽率等各项理化指标的变化。 ( 3 商温堆肥后，肥料中营养成分评价 畜禽粪便中含有丰富的氮、磷、钾和有机质，是良好的有机肥料资源，土壤施用后可明显提 高土壤肥力，改善土壤物理性质。研究堆肥前后，有机肥中n 、p 、k 营养成分含量的变化，对 腐熟后肥料的实用性进行综合评估。 1 3 2 2 添加促腐荆对堆肥腐熟进程影耐研究 ( 1 ) 添船健腐裁对好氧堆曼爨进程影嚷。 ( 2 ) 鸭粪堆莠悉讫过程孛堆舅憨重金藩燕效性豹动态变化 l 。3 。2 3 对腐熟盾肥料进行综含评价 ( 1 ) 环境效益评估 ( 2 ) 经济价值评估 1 4 技术路线( 见图1 1 ) 9 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 。二二= = 二 1 0 图1 - 1 技术路线 f i g 1 - 1 t e c h n i c a lr o u t e 白洋淀养殖废弃物好氧堆腐效率及其评价研究 第二章试验设计与材料方法 试验一，以鸭粪为研究对象添加了玉米秸秆和芦苇皮，同时添加生物腐熟剂进行堆肥，研究 堆体中添加生物腐熟剂对堆肥腐熟进度的影响以及两种不同调理剂对鸭粪高温堆腐的影响。 试验二，以鸭粪为研究对象同时添加芦苇皮、水草以及两者混合物进行高温堆肥，研究三种 混料配比对鸭粪高温堆肥腐熟进度的影响，从而寻求最适合白洋淀鸭粪高温堆腐的配料，为处理 白洋淀区域农业废弃物污染提供有效方法。 2 1 供试材料 试验一堆肥原料采用鸭粪、玉米秸秆和芦苇皮。鸭粪和芦苇皮取于河北省安新县大田庄养鸭 场和苇地，玉米秸秆取自河北省清苑县南辛店村。堆肥原料的主要成分见表2 - 1 。 试验选用的生物腐熟剂是从保定市农资市场自主筛选的一种成品腐熟剂( 满园春生物腐熟促 进剂) 。内含具有特殊功能的芽孢杆菌、放线菌、丝状真菌利酵母菌等，能够促使备禽粪便、作 物秸秆快速腐熟并消除异味。 试验二，以鸭粪作为堆肥的基本原料，以当地较多且易获得的水草和苇皮作为调理剂。鸭粪 取于河北省安新县大田庄养鸭场，苇皮和水草均取自河北省安新县大田庄村。 表2 - 1 堆肥材料主要成分 t a b l e2 - 1 m a i nc o m p o s i t i o no ft h ec o m p o s t i n gm a t e r i a l s 2 2 试验设计 试验一设四个处理，每个处理3 次重复，其中生物腐熟剂的添加比例为总物重的o 3 ( 见表 2 - 2 ) 。将玉米秸秆、苇皮粉碎为3c m - 5c l i l 左右小段，与鸭粪按2 ：3 比例混合，调节c n = 2 5 左右。 水分6 5 左右。将混合均匀的物料放入有效尺寸为5 0c n l 5 0c m 艾5 0c m 的塑料保温箱中堆置 5 0 d ，保温箱左右均打孔，插入p v c 管以便通风供氧( 见图2 - 1 ) 。堆置地点为河北农业大学实验 室内。 一 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 。- - - - - 二 表2 2 鸭粪与玉米秸秆、芦苇皮堆肥试验设计 t a b l e2 2c o m p o s te x p e r i m e n t a ld e s i g no fd u c km a n u r ew i t hc o r ns t r a wa n dr e c ds k i n - _ - _ l - _ - - _ - _ - - - 一 湿重比 处理 物料组合 通风方式 c n t r e a t r e e n t s m a t c d a lc o m b i n a t i 。n w e tw e 锄g h v e n t i i a t i t y p e r a t i o 处理1鸭粪+ 玉米秸秆 人t 翻堆 t r e a i m e n t1d i l c km 如u r ea n dc o ms t r a w 3 ：2a r t i f i c i a lt u r n s 2 5 6 0 h e a p s 奄h 理2 鸭粪+ 玉米秸秆+ 生物腐熟剂 人工翻堆 t r e a t 呲m2 d u c km 8 n u 。，c 0 1 1 l8 t 8 wa n d 3 ：2 a r t i f i c i a lt u r n s2 6 3 5 m o r d a n t h e a p s 处理3 鸭粪+ 苇皮 人_ 丁翻堆 i r e a t m e n t3 d i l c km a n u r ea n dr e c ds b n 3 ：2 a r t i 矗c i a lt i l m s2 4 8 4 h e a p s 处理4 鸭粪+ 苇皮+ 生物腐熟剂 人t 翻堆 i r e a t m e n t4d u c km a n u r c 。f c e ds k i n 柚dm o r d 柚t 3 ：2a r t i 五d a lt l l m 8 2 4 6 5 b e a d s a 保温盖c o v e r b 堆料w i n d r o w c p v c 管通风口v e n t s d 温度计t h e r m o m e t e r 图2 1 室内塑料泡沫保温箱堆肥构造 f i 9 2 - 1 c o m p o s t i n gs t r u c t u r e o f i n d o o r w i t h f o a m p l a s t i c b o x 实验二将苇皮与水草切割为3c i n 。5c l r l 左右小段，与鸭粪按2 ：3 比例混合、压实，调节水分 6 5 左右( 见表2 - 3 ) 。将混合均匀的物料堆置为直径1 5m ，高1 5m 的圆锥体，堆体周围插入 p v c 管通风供氧，表面覆盖塑料膜，防止水分过量蒸发。堆置期为4 4 d 。通风方式为翻堆，前期 每5 天一次，堆肥进行1 6 天后，每7 天翻堆一次。试验处理见表2 - 3 ，每处理3 次重复。试验地 点为河北农业大学标本园内。 1 2 白洋淀养殖废弃物好氧堆腐效率及其评价研究 2 3 采样时间及方法 试验一采样时间为堆腐的第1 d 、7 d 、1 4 d 、2 1 d 、2 8 d 、3 5 d 、4 2 d 和4 9 d ，共计8 次。试验二 采样时间为堆腐的第1 d 、6 d 、l l d 、1 6 d 、2 3 d 、3 0 d 、3 7 d 和4 4 d ，共计8 次。每个处理采用五点 混合法采样，每个取样量约2 0 0g 。采样后新鲜样品保存于4 c 冰箱中，2 4h 内进行含水率、p h 值和种子发芽率的测定，剩余部分置于室内风干，磨细过l m m 筛，用于测定其它指标。 2 4 测定项目及方法 2 4 1 温度 每天上午1 0 ：0 0 ，下午2 ：0 0 ，将温度计插入堆体中心测量记录，取两次测量的平均值为当天 堆体的温度。 2 4 2 含水率 将所取样品置于( 1 0 0 + _ 5 ) 的烤箱中烘干4h - - 8h ，直到前后两次测样( 间隔2h ) 样品重量 差小于o 1 9 为止一计算公式为：含水率c ，= 型堂堕壁弓羹霉磊丢骞凳等1 。 2 4 3 p h 值 取堆料鲜样与蒸馏水以1 ：1 0 比例混合，在室温下用振荡器连续振荡1 h ，静止3 0 m i n 后，上清 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 液经滤纸过滤后用p h 计测定。 2 4 4 其它理化指标 有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾的测定方法分别采用重铬酸钾容量法( 中华人 民共和国农业行业标准有机肥料n y 5 2 5 2 0 0 2 ) ，h 2 s 0 4 一h 2 0 2 消煮一开氏定氮法( 中华人民共和 国农业行业标准一有机肥料n y 5 2 5 2 0 0 2 ) ；h 2 s 0 4 h 2 0 2 消煮一钒钼黄比色法( 中华人民共和国农 业行业标准有机肥料n y 5 2 5 2 0 0 2 ) ；h 2 s 0 4 一h 2 0 2 消煮一火焰光度法( 中华人民共和国农业行业 标准有机肥料n y 5 2 5 2 0 0 2 ) ；1 2 n a h c 0 3 法；n h 4 0 a c 浸提火焰光度法测定法。 2 4 5 种子发芽率 发芽指数( g i ) 的测定：分别在不同时期取样5g ，按肥水比1 ：1 0 浸提，2 0 0r r a i n 振荡1h 后40 0 0r m i n 离心、过滤，滤后上清液贮存于塑料瓶中备测。吸取5i i l l 滤液于铺有滤纸的培养 皿中，滤纸上放置1 0 颗油菜种子( 五月蔓) ，2 5 cr 卜黑暗中培养4 8h 后，测定种子发芽率及根 长，同时用去离子水作空白对照。计算公式为： gc，=兰至差兰i耋雾；雩；萎三姜翼霎兰；萋圣鬻，。 2 4 6 重金属c u 、z n 全量 重金属的测定重金属的测定均用原子吸收分光光度计( a a s ) 。用硝酸在低温下消化试样，待 内容物呈褐色糊状液体时，冷却后加硝酸一高氯酸继续消煮，直至无色，使锌金属元素全部转入 溶液中，在盐酸介质中，使用空气一乙炔焰，在波长锌2 1 3 9 n m 、铜3 2 4 8 n m 处测量锌的吸光度。 所有实验容器均用1 0 m o l lh c l 浸泡过夜并用去离子水冲洗，控干后使用。 2 4 6 重金属c u 、z n 有效态 d t p a - t e a 浸提a a s 法，实验中提取液为0 0 0 5m o l ld t p a 与0 1m o l l 三乙醇胺( 狐) 及o 0 1 m o l lc a c l 2 混合液，用h c i 调节p h = 7 3 。按固液比1 ：5 振荡浸提2h ( 1 5 0 r m i n ) ，过滤， 用原子分光光度计测定滤液中重金属的含量。 1 4 白洋淀养殖废弃物好氧堆腐效率及其评价研究 第三章鸭粪与玉米秸秆、芦苇皮混合堆肥，添加腐熟剂对比试 验研究 3 1 结果与分析 3 1 1 堆肥过程中堆体外观特征变化 堆肥开始时，各处理堆料具有很浓的臭味，招引了大量的蚊蝇；由于玉米秸秆呈青绿色，芦 苇皮旱黄色，鸭粪呈黄褐色，故处理1 、2 呈黄绿色，处理3 、4 呈黄色。随着堆肥的进行，各处 理组的臭味先加重后慢慢减轻，颜色均是由浅到深，从堆体表层开始逐渐发黑，并会有白色或灰 色的菌斑或菌丝出现，保温箱底部有少量渗滤液流出。处理2 和4 分别在堆腐第5 和第7 天就出 现白色菌丝，而处理1 、3 则持续到第1 0 天才出现少量白色菌斑；同时处理1 、3 较处理2 、4 臭 味更加严重，且持续时间长( 见表3 - 1 ) 。到堆制结束时，各处理堆体均呈黑褐色且有潮湿泥土的 气味，符合堆肥的腐熟程度要求。 表3 - 1 堆肥物理评价指标变化 t a b l e3 1 p h y s i c a li n d e xc h a n g e so f c o m p o s t 3 1 2 堆肥过程中堆体温度变化 温度是影响堆肥过程的重要因素，堆肥温度的高低决定堆肥速度的快慢。一般来说，堆肥温 度变化分为4 个明显的阶段，即升温阶段、高温阶段、降温阶段和变化稳定阶段，从图3 - 1 可以 看出温度变化趋势符合上述结论。 1 5 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 ， p 2 昱 雹 。 乱 g q h 越 赠 71 3 1 92 53 13 74 34 9 时间t i m e ( d ) 图3 1 堆体温度变化 f i g3 - 1t e m p e r a t u r ec h a n g e so fc o m p o s t 在堆肥初期，处理2 、4 在温度迅速上升，第四和第六天温度就分别达到5 0 。c 和5 2 c ，且5 0 c 以高温期分别维持了1 5 d 和1 3 d ，最高温度为6 0 。c 和5 8 c ，符合国家堆肥无害化标准；而对于未 添加生物腐熟剂的处理1 、3 来说，进入高温期的时问则推迟到第十天，高温期的维持时间也较 短，仅维持了8 天左右，最高温均为5 5 c ( 见表3 2 ) 。由此可见，添加微生物腐熟剂增强了微生 物的代谢活动，加快了好氧堆肥的升温速度。 表3 - 2 堆肥的温度变化 t a b l e3 - 2t e m p e r a t u r ec h a n g e so fc o m p o s t 3 1 3 堆肥过程中堆体含水率变化 1 6 如 如 加 o 白洋淀养殖废弃物好氧堆腐效率及其评价研究 堆肥过程中水分的作用主要在于溶解有机物，参与微生物新陈代谢活动，蒸发时带走热量调 节堆肥温度等。堆料水分的多少，直接影响好氧堆肥反应速度的快慢以及堆肥的质量，因此好氧 堆肥中水分的过程控制十分重要。由图3 2 可知，4 组处理在整个堆肥进程中，含水量均逐渐下 降，这与李玉红【8 7 l 等人的研究结果：堆肥期间水分含量持续下降，保持一致。从图3 _ 3 中进一步 可以看到，堆肥结束( 4 9d ) ，处理1 、2 、3 、4 的含水率依次为4 7 1 4 、4 4 4 7 、4 7 0 9 和4 6 4 4 ， 比原料中的水分含量减少了1 7 3 8 2 2 4 4 、1 4 1 9 、1 6 0 8 。添加生物腐熟剂有利于促进微生 物新陈代谢活动，加快堆肥水分蒸发。处理2 、4 的含水率均下降到4 5 以下，这与其高温期维 持时间长有一定关系。 艰 = 8 荟 8 竺 暑 g = 瓣 * 缸 171 42 12 83 54 24 9 时间t i m e ( d ) 图3 2 堆体含水率变化 f i g3 - 2m o i s t u r ec o n t e n tc h a n g e so fc o m p o s t 起始最终 减少量 图3 - 3 不同时期各处理含水量变化 f i g 3 _ 3m o i s t u r ec o n t e n tc h a n g e si nd i f f e r e n tp e r i o dd u r i n gt h ec o m p o s t 1 7 一理理一 处处至理理处丝i 踮 加 如 o o o o 0 0 0 0 0 加 印 加 m 孤 m n 冰v甚。甚o。o-暑iog jodii矗闫u 暮制暮锹删*啦剐文雌躁官匣睁 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 3 1 4 堆肥过程中堆体p h 变化 p i - i 值是堆肥进行的又一个重要因素，它对微生物活动和氮元素的保存有重要影响。图3 4 为堆肥进行中p h 的波动趋势。堆制前四个处理的o h 值均在7 8 - 8 0 之间。堆肥初期p i - i 值持续 上升，四个处理均在2 1 d 左右达到最高值，分别为9 3 0 、9 0 6 、8 9 6 、8 9 2 ，后期，开始下降，变 化幅度减弱。堆肥进行到4 2 d 左右后，四个处理的p h 值逐渐趋向稳定于8 5 。四个处理完成时堆 肥产品的p h 值分别为8 2 2 、8 2 8 、8 3 8 和8 4 2 ，各处理间无显著差异。 9 5 9 0 羞8 5 8 1 0 7 5 7 0 171 42 12 83 54 2 4 9 时间t i m e ( d ) 图3 - 4 堆肥过程中p h 变化 f i g 3 - 4p hc h a n g e so fc o m p o s t 堆肥后的2 0 d 内p h 值上升最快，这主要是因为堆肥中按态氮的累积，氨浓度的上升，导致 p h 值上升。而后随着堆肥的进行，氨气大量释放，微生物繁殖很快，其活动产生的有机酸使堆 肥的o h 值下降。一般认为堆肥的最适宜o h 范围是6 5 8 52 _ f 日q t 船1 。本实验中堆肥物料的p h 值 非常有利于堆肥反应的进行。堆肥结束后p h 稳定在8 0 9 0 之间，符合腐熟堆肥的一般标准【3 7 1 。 3 1 5 堆肥过程中堆体c n 变化 1 8 白洋淀养殖废弃物好氧堆腐效率及其评价研究 3 0 0 2 5 0 z2 0 0 d 1 5 o 1 0 0 5 0 o 0 171 42 12 83 5 4 2 4 9 时i n t i m e ( d ) 图3 - 5 堆肥过程中c n 变化 f i g 3 5 c nc h a n g e so fc o m p o s t 从图3 1 5 可以看出，随着堆肥的进行，各处理组c n 呈下降趋势。这主要是由于碳素作为微 生物生长的能源而被消耗掉，并且合成细胞的重要原料而减少；氮素则用于微生物细胞的合成而 留在物料中。堆肥起始和结束时，各处理组c n 均无显著差异。从表3 - 3 可以看出，处理l 、2 、 3 、4 均在堆肥的3 5 d ，t 值小于0 6 ，从理论上说完成发酵腐熟。 表3 - 3 堆肥过程t 值的变化 m i b l c3 3v 砸a t i o no f t 3 1 6 堆肥过程中堆体种子发芽指数变化 种子发芽指数是通过测试堆肥浸出液的生物毒性来评价污泥堆肥的腐熟度，是较敏感、可靠、 有效和最能反映堆肥产品植物毒性的判断堆肥无害化和腐熟度参数【8 9 i 。一般认为，当g i 5 0 时， 堆肥已基本无毒害作用，当g i 8 0 时，可认为堆肥已经完全腐熟。本实验种子发芽指数变化如 图3 - 6 所示。 从图中可以看出各处理的种子发芽指数均呈上升趋势，堆肥结束时发芽率均大于8 0 ，说明 1 9 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 堆肥已经达到腐熟，可以施用于农田作物。处理2 的发芽指数上升最快，在第3 5 天达到8 6 2 8 ， 处理4 次之为8 1 8 2 ，而处理1 为7 6 8 ，处理3 为7 0 4 8 ，说明添加生物腐熟剂能够加快堆 肥的腐熟进度。 l _ l 一一一一l l 一j 一 171 42 12 8 3 54 24 9时间t i a e ( d ) 图3 - 6 堆体种子发芽率变化 f i g 3 - 6 s e e dg e r m i n a t i o nr a t ec h a n g e so fc o m p o s t 对于两种不同的堆肥配比方式，无论是否添加生物腐熟剂，鸭粪与玉米秸秆堆肥的进度均快 于鸭粪与芦苇皮堆腐进度。处理1 在堆肥的第4 2 天，g i 值达到8 0 3 7 ，堆肥腐熟；而处理3 在 第4 9 天，g l 值才达到8 0 5 9 ，较处理1 推迟一个星期。处理2 、4 虽然在第3 5 天均达到腐熟， 但种子发芽程度也有较大差异，处理2 的种子发芽指数明显大于处理4 。由此可见四个处理方式 的腐熟进度为处理2 处理4 处理1 处理3 。 3 1 7 堆肥过程中全氦含量变化 如图3 - 7 所示，各处理堆肥全氮含量总体呈增长的趋势，这可能是因为有机质不断分解成c 0 2 和h 2 0 而散失，堆肥过程中总干物重的下降幅度大于氨气挥发造成的氮下降幅度，最终导致全氮 含量的相对增加。堆肥结束时，处理1 、处理2 、处理3 和处理4 的全氮含量较堆肥初期相比， 分别增加了1 7 4 6 、2 0 2 4 、1 7 6 5 、1 9 1 7 ，各处理增加幅度为：处理2 处理4 处理1 处理3 ，这是由于玉米秸秆内部维管束组织发达，用于运输水分和养分，孔隙度较大，与鸭粪 充分混合后有利于微生物活动，因此有机质分解程度较大，造成千物重下降幅度较大；加之添