【目的】针对养殖粪污资源化使用过程中存在部分重金属超标的关键问题，探讨猪粪重金属污染的解决途径，对于畜禽排泄物无害化利用具有重要意义。【方法】以遵义地区养殖猪鲜粪为研究对象，进行好氧堆肥和厌氧发酵模拟实验，采用石墨消解仪对猪粪进行消解，运用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）以及原子吸收（Ice 3000）实验室测定猪粪Cd（镉）、Cu（铜）、Zn（锌）全量及有效态含量。使用SPSS 22.0软件进行统计分析，研究好氧堆肥后和厌氧发酵过程中猪粪（Cd、Cu、Zn）全量及其有效态含量变化，并开展相关性分析。【结果】好氧堆肥和厌氧发酵处理均可增加猪粪中典型有害重金属Cu、Zn、Cd含量，均呈现出“浓缩效应”。好氧堆肥能显著降低猪粪Zn的有效性，使有效态Zn从39.64%降至24.23%，但对Cu、Cd钝化效果不明显；厌氧发酵后可以显著（P＜0.05，下同）抑制猪粪中Cu、Zn、Cd有效性，使有效态Cu从25.21%降至8.72%，有效态Zn从39.64%降至28.37%，有效态Cd从56.31%降至42.63%。厌氧发酵处理对不同Cd污染程度的猪粪，其有效态Cd含量及其比例均随着厌氧发酵时间的延长显著降低（P＜0.05）。【结论】不同粪肥处理方式对猪粪中重金属Cu、Zn、Cd有效性的影响有明显差异，尤以厌氧发酵处理可明显钝化猪粪中重金属Cu、Zn、Cd，是一种较为有效的粪便重金属处理方式。

【目的】探索添加景观植物聚合草对沼气厌氧发酵的影响。【方法】以猪粪为发酵原料,添加不同量聚合草,于(35±1)℃条件下,用自行设计的发酵装置进行发酵试验,通过对发酵液的CH4含量、pH和产气量的监测,研究聚合草添加量对猪粪中温厌氧发酵过程的影响,并以接种物和接种物加猪粪为参比。【结果】在聚合草与猪粪总固体含量比分别为1∶10、2∶10、3∶10、4∶10的试验组中,1∶10、2∶10试验组的甲烷含量率先达到40%(体积分数),其pH分别为6.6～7.7和6.6～7.6,总体优于其他试验组及空白参比组;且以1∶10试验组的日均产气量最高(756.20mL),2∶10试验组的总产气量最高(43 5...

采用室外模拟堆肥试验,研究了4种重金属钝化剂(A:2.5%沸石+2.5%粉煤灰;B:2.5%沸石+5.0%磷矿粉;C:2.5%沸石+2.5%钙镁磷肥;D:2.5%沸石)与CK(不添加钝化剂)处理对猪粪堆肥中Cu、Pb、Zn形态转化的影响.结果表明,堆肥处理促进猪粪中重金属Cu、Pb、Zn由活性高的可交换态向活性低的残渣态转化;堆肥中添加钝化剂沸石、粉煤灰、磷矿粉、钙镁磷肥,能提高堆肥对重金属Cu、Pb、Zn的钝化能力;处理A和B对可交换态重金属Cu、Pb和Zn的钝化效果均在80%以上,与对照差异显著.

【目的】研究不同配比猪粪与小麦秸秆混合厌氧发酵的产气特性,为提高小麦秸秆利用率和产气效率提供依据。【方法】选取猪粪、小麦秸秆及其不同配比(干物质质量比1∶1,2∶1,3∶1)的混合物为发酵原料,以沼液为接种物,研究不同发酵原料厌氧发酵过程中pH值、日产气量、累积产气量、气体成分和干物质产气率的变化。【结果】仅以猪粪为原料进行厌氧发酵时,日产气量的峰值(2 142.2 mL/d)、累积产气量(70.36 L)和干物质产气率(351.8 mL/g)明显高于其他4种发酵原料;在3种混合发酵原料中,猪粪与小麦秸秆配比为3∶1时,其日产气量的峰值(2 011.7 mL/d)、累积产气量(49.08 L)...

【目的】研究NaOH及其与超声联合预处理对小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性的影响。【方法】采用0%,3%,6%NaOH单独(分别命名为CK,3%,6%处理)或其联合250 W超声波15 min (分别命名为CK+,3%+,6%+处理)预处理小麦秸秆,用扫描电镜观察小麦秸秆表层结构的变化,之后将预处理的小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1,1∶2比例(质量比)进行混合发酵,测定小麦秸秆与猪粪不同配比下混合厌氧发酵过程中产气量、pH、碱度和挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)的变化。【结果】经NaOH单独预处理或其与超声波联合预处理后,小麦秸秆表面结构均受到了明显破坏。从发酵开始,各处理的日产气量均在第3天左右达到第1次峰值,在第8天左右下降到最低值;随着水解酸化的进行,各处理的日产气量又出现第2次高峰,但出现高峰时间差异较大。在NaOH单独预处理组或其与超声波联合处理组中,当小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1比例混合时,随NaOH含量的增加,累积产气量均呈增大趋势;当小麦秸秆与猪粪按照1∶2比例混合时,NaOH单独预处理组中CK组累积产气量最大,而联合预处理组中3%+处理累积产气量最大。预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵效果依赖于两者混合比例。在整个发酵过程中,当小麦秸秆与猪粪配比分别为2∶1,1∶1和1∶2时,NaOH单独预处理的pH分别为5.6～7.7,5.6～7.6,5.7～7.7,NaOH与超声波联合预处理的pH分别为5.7～7.9,5.6～7.6,5.7～7.7,可见NaOH单独预处理及其与超声波联合预处理的pH并无明显差异。当小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合时,碱度增加速率最快,并在整个发酵期内总体较高,其次是1∶1配比组,1∶2配比组最低。在发酵过程前期VFA质量浓度变动幅度较大,发酵后期VFA质量浓度变动幅度较小。总体上各预处理小麦秸秆与猪粪配比为1∶1时的VFA质量浓度与1∶2配比组接近,但是高于2∶1配比组。超声单独预处理可提升产气效果,但相比NaOH单独处理,超声与NaOH联合预处理并不具有增强产气效果的协同作用。【结论】经6%NaOH预处理后小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合后,可获得良好的产气效果。

为开发畜禽粪便好氧堆肥的高效降解转化和除臭固氮菌剂，进一步提高堆肥效率和品质，通过菌株产酶和除臭能力分析筛选堆肥发酵功能菌株，分别研制了2种复合菌剂（复合菌剂Ⅰ和复合菌剂Ⅱ），探究添加复合菌剂对鸡粪好氧堆肥常规理化指标、纤维素酶和脲酶活性、氮损失、堆肥产品质量的影响。结果显示：与空白对照组和实验室前期研制的复合菌剂Ⅲ相比，复合菌剂Ⅰ因含有机物质降解能力较高的菌株，能显著增加堆体纤维酶活性，后期纤维素酶酶活高达4.937 U/g；添加复合菌剂Ⅰ可显著提高堆体温度，最高温度可达65.8℃，比对照组高5.8℃；而复合菌剂Ⅱ因含有除臭能力较强的菌株，能显著降低堆体的脲酶活性和氮损失；添加复合菌剂Ⅱ提高了堆肥产品的总养分含量，堆肥产物总养分可达到5.32%，显著高于对照组（4.52%）。2种复合菌剂均能加快堆肥腐熟，堆肥第7天时，种子发芽指数（GI）值分别为75.12%和75.29%，而对照组GI值仅为47.89%。结果表明，本研究研制的复合菌剂Ⅰ和Ⅱ在鸡粪好氧堆肥应用中有良好的效果，可使堆肥升温、腐熟程度高，增加纤维素酶活性，降低脲酶活性，减少堆肥产物总养分流失和氮损失率。

【目的】研究温度对鸡粪与秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】将鸡粪分别与稻秆、麦秆和玉米秆以1∶1(干物质质量比)混合作为厌氧发酵原料,采用自行设计的可控性恒温厌氧发酵装置,分别在25,30,35和40℃4个温度梯度下进行厌氧发酵,研究温度对3种混合原料发酵效果的影响。用SAS软件对各因素进行多元回归分析,建立回归方程,确定各种发酵原料的最优发酵条件。【结果】3种混合原料在25,30,35和40℃恒温条件下,均能在厌氧发酵开始后的5~14 d达最大产气速率,在31~48 d累积产气量均达到总产气量的90%。25℃下的产气效率最差,鸡粪与稻秆、麦秆和玉米秆...

【目的】研究温度、原料配比对鸡粪与水稻秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵的产气效率提供依据。【方法】采用自行设计的可控性恒温沼气发酵装置,以不同配比(0.5∶1,1∶1,2∶1,3∶1)的鸡粪与水稻秸秆为发酵原料,在总固体(TS)质量分数为8%的情况下,研究各配比鸡粪与水稻秸秆在25,30,35,40℃下的厌氧发酵情况,并用SAS软件对温度、鸡粪与水稻秸秆配比和累积产气量的关系进行多元回归分析。【结果】25~40℃条件下,各配比鸡粪与水稻秸秆均能正常发酵产生沼气,发酵时间随温度上升而下降,鸡粪与水稻秸秆各配比对发酵时间无显著影响;随着温度的升高,除鸡粪与水稻秸秆配比为1∶1时的...

为研究减少在番茄茎秆好氧堆肥过程中氮素损失的途径，提高堆肥品质，以粉碎的番茄茎秆为原料，按物料干重分别加入5%的腐殖酸（T1）、氯化钙（T2）和过磷酸钙（T3），同时以不进行任何添加的堆体作为对照（CK），进行45 d的好氧堆肥试验。结果表明：3种添加剂均可降低堆肥过程中的氮素损失，同时减少了NH_3的挥发量；堆肥结束时，CK、T1、T2和T3处理的氮素损失率分别为18.04%、15.00%、12.65%和14.05%，累计NH_3挥发量为CK(1 648.11 mg/kg)>T1(1 330.35 mg/kg)>T3(995.35 mg/kg)>T2(528.11 mg/kg)。其中，添加氯化钙的处理保氮效果最好，与对照相比，氮素损失率低至12.65%,NH_3挥发量减少67.96%；各处理高温期均≥3 d，发芽指数≥80%，表明堆体已经腐熟，无植物毒性。综上，番茄茎秆好氧堆肥中添加氯化钙，对于减少堆肥过程中的氮素损失较为理想。本研究可为番茄茎秆好氧堆肥保氮工艺优化提供理论依据。

在中温37℃条件下,通过序批式厌氧发酵,研究餐厨垃圾与牛粪质量比、污泥体积与发酵原料质量比对餐厨垃圾和牛粪混合厌氧发酵的影响。试验结果表明:餐厨垃圾与牛粪质量比为2.5∶1时,厌氧发酵效果最佳,其单位产气量为588.02mL.g-1VS,甲烷体积分数最高达62.8%,有机物去除率为65.5%;污泥体积与发酵原料质量比为4.5∶1时,厌氧发酵效果最佳,其单位产气量为721.36mL.g-1VS,甲烷体积分数最高达62.1%,有机物去除率为67.5%。

厌氧发酵是目前禽畜粪便等有机废物处理、同时获取能源的一种重要处理技术。发酵反应器中物料的流动与混合状况直接影响底物的转化效率,物料的流态类型是决定反应进行的重要工程因素。为探讨鸡粪和污泥联合厌氧发酵过程中的流态特征,以鸡粪为底物开展了流变特性的研究。通过测定鸡粪和接种污泥混合液粘度系数,并进行数值模拟,研究厌氧发酵过程中鸡粪和污泥联合底物的流变参数及其在发酵过程中各阶段的变化情况,探讨流变参数与物化参数之间的潜在联系。试验结果表明:含固率是影响鸡粪污泥料液流态的主要因素。在TS=5%～12%范围内,鸡粪料液含固率对于稠度系数的影响符合幂率方程,拟合度大于0.992。温度对鸡粪流变特性影响显著。随着温度的增加,表观黏度、稠度系数随之降低。厌氧发酵过程中,鸡粪混合液的流变特性变化剧烈,水解反应对物料流变特性的影响极为显著。可溶性化学需氧量(SCOD)和总有机碳(TOC)的变化与稠度系数之间符合线性关系,相关系数分别为0.92和0.88。由结果可以看出,水解阶段是鸡粪污泥联合发酵液粘度变化的主要阶段,针对推流式的厌氧反应器,在反应器前端采取加密的搅拌装置,后端搅拌装置逐渐减少,从而使反应器搅拌设计与颗粒态物料厌氧降解的基本规律相适宜,可以在保证物料充分混合的基础上,进一步降低设备运行能耗。

[目的]研究牛粪与玉米秸秆不同配比混合厌氧发酵的产气性能,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。[方法]采用自制的1 L厌氧反应器,以牛粪和玉米秸秆为发酵原料,设置牛粪与玉米秸秆干物质质量比分别为10:0(对照),8:2,6:4,4:6,2:8和0:10共6个处理,在物料总干物质质量分数8%、发酵温度(35±1)℃条件下进行厌氧发酵产气试验,分析不同产气指标的变化规律。[结果]在产气方面,牛粪与玉米秸秆按不同比例混合厌氧发酵的4个处理日产气量变化趋势为先快速升高后平稳下降,发酵第2～3天达到产气峰值,较对照提前2～3 d;当牛粪与玉米秸秆的干物质质量比为2:8时,累积产气量、甲烷总产量及挥发性固体产甲烷量均高于其他处理,分别达13 061.7 mL、6 911.4 mL和0.170 L/g,较单一牛粪发酵处理(对照)分别提高52.47%,41.48%和34.92%。在发酵系统稳定性方面,牛粪与玉米秸秆不同比例混合厌氧发酵的4个处理均在发酵第5天pH值达到最低,挥发性脂肪酸质量浓度达到最高,较对照提前2 d达到极值;发酵5 d时,牛粪与玉米秸秆干物质质量比为2:8的处理pH值低于其他处理,为5.75,较对照降低了7.70%;挥发性脂肪酸质量浓度高于其他处理,为1 675.6 mg/L,较对照提高了59.04%。[结论]牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效果优于单一原料发酵,且二者干物质质量比为2:8时厌氧发酵具有较好的产气特性和发酵潜力。

以经过热处理的厌氧污泥为接种物,将鸡粪废水和米糠废水按不同体积比例混合进行发酵产氢研究,考察碳氮质量比对发酵产氢的影响;并对液相末端产物、COD去除率和产氢动力学进行分析。结果表明:初始pH5.0、发酵温度为36℃时,最佳碳氮质量比为40～50,最大累积生物气产量1.855L、H2产量1.128L,最大比产氢速率370.46mL/(g.d);COD去除率随发酵液碳氮质量比的增大先升高后降低,最大去除率为32.6%,液相末端产物主要转化为乙酸和丁酸等挥发性有机酸;利用Gompertz模型对鸡粪废水和米糠废水产氢过程进行模拟,实验曲线和拟合变化趋势一致,说明Gompertz模型可很好的模拟该产氢过...

为弄清不同畜禽粪便的产气特点及其发酵物养分含量的变化,利用高效曲流布料发酵池厌氧发酵,对其进行了研究。结果表明:猪粪、鸡粪和牛粪干粪便的产气时间分别为150、90和90 d,产气量分别为250、150和70 m3,最大甲烷含量分别为76.1%、79.9%和62.0%。发酵物养分含量变化,3种粪便厌氧发酵后养分含量的变化趋势一致,发酵物中大多数氮以氨态氮形式存在,NH4+浓度在水解阶段后随着发酵进程递增,NO3-浓度呈下降趋势。发酵过程中养分不断被消化和溶解,沼液中所有养分含量呈增加趋势,而沼渣中养分含量呈减少趋势,但沼液中的磷含量较低。

高温好氧发酵（堆肥化）技术是实现有机固体废物处理与资源化利用的重要手段。但长期以来，发酵温度低、腐熟周期长、无害化不彻底等缺点严重制约了传统堆肥工艺广泛应用。超高温堆肥（或称超高温好氧发酵）作为一种新颖的好氧发酵技术，已在工程实践中被证明能够克服传统高温堆肥的诸多缺点；该工艺利用外源添加的超高温好氧发酵菌剂，使堆体温度迅速上升至80 ℃以上并能持续5～7天，在促进堆肥快速腐熟和污染控制等方面展现出优越的技术性能。本文综述了超高温堆肥技术发展历程、核心技术特征以及在堆肥腐熟过程和二次污染控制机制等方面的最新研究进展，包括超高温堆肥快速腐殖化、氧化亚氮减排、抗性基因消减、微塑料降解、重金属钝化等多种污染物去除或控制机制等，以期为有机固体废物超高温堆肥处理与资源化利用工程实践提供科学依据。