死牛和牛粪共同堆肥过程中的温室气体释放
分类号：单位代码：10019
密级：学号：S040287
学位论文
死牛和牛粪共同堆肥过程中的温室气体释放 Greenhouse gas emissions during co-composting of cattle
mortalities with manure
研究生：徐善威
指导教师：王敬国 教授
合作指导老师：郝熙英 研究员
申请学位门类级别：农学硕士
专业名称： 植物营养学
研究方向：堆肥的环境评价
所在学院：资源与环境学院
2006年6月
独 创 性 声 明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师和合作导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名：时间：年月日
关于论文使用授权的说明
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研究生签名：时间：年月日
导师签名：时间：年月日
摘 要
在加拿大由于疯牛病的发生，农民很少有将死牛直接丢弃。将死牛进行堆肥可能是另一种处理死牛尸体的田间方法。本文主要是评价死牛和牛粪共同堆肥过程中的温室气体释放。粪堆使用推土机建造，根据成分分为牛粪+草料（对照处理）和牛粪+草料+死牛（死牛处理）两个主处理。在整个试验阶段，粪堆被装卸机和粉碎机两种搅拌机器搅拌两次。在第一次搅拌之前，与对照处理相比，死牛处理增加了牛粪的含水量（P > 0.05），全碳量和全氮量，降低了NO2-的含量。而NO3-、NH4+和碳氮比却没有表现明显的差异。在堆肥的结束阶段，牛粪含水量和NO2-含量并没有表现出明显的差异，但是死牛处理中的全氮量和NH4+含量高于对照处理。对于温室气体的排放，尽管在第一次搅拌之后，CO2和CH4的释放并没有差异，但是在第一次搅拌之前CO2、CH4和N2O三种气体在死牛处理中的表面释放量却高于对照处理。比较整个堆肥期间的释放量（搅拌前和搅拌后的表面释放量的权重），死牛的填加增加了CH4 (202%) 和N2O (279%) 的释放但是对CO2的释放却没有影响。同时不同的堆肥搅拌机器（装卸机和粉碎机）没有改变肥料的养分组成和气体的释放。总的来说，死牛处理在堆肥的进程中没有改变养分的组成，只是增加了气体的排放。
关键词：温室气体排放、死牛、堆肥技术、牛粪
Abstract
As a result of the occurrence of bovine spongiform encephalopathy in Canada, fewer cattle mortality is being rendered. Composting may be a viable on-farm method for disposal of cattle carcasses. A study was conducted to assess greenhouse gas (GHG) emissions during co-composting of cattle mortalities and manure. Windrows were constructed containing manure + straw (control; C) or manure + straw + cattle mortalities (cattle mortality, 10.2% on a wet weight basis; CM) using a tractor-mounted front-end loader. The windrows were turned twice using either a tractor-mounted front-end loader or a specialized shredder bucket. CM had higher (P < 0.05) manure water content (WC), total carbon (TC) and total nitrogen (TN), lower NO2--N content compared to the control. No differences in NO3--N, NH4+-N concentration or the C/N ratio were noted between two compost types prior to the 1st turning. At the end of the composting period, there were no differences (P < 0.05) between treatments in WC or NO2--N content, but TN and NH4+-N content were higher in CM compost as compared to C compost. For GHG emissions, CO2, CH4 and N2O surface fluxes were higher (P < 0.05) in from CM compost before the 1st turning event, whereas after the 1st turning, there was no longer any difference in surface emission of CO2 and CH4 between composts. Comparing the overall total fluxes (average of weighted surface fluxes before and after the 1st turning), the presence of cattle mortalities increased CH4 (by 202%) and N2O (by 279%) emissions but had no effect on CO2 emissions. Methods of turning (front-end loader vs shredder bucket) did not influence compost composition or gaseous emissions. In general, inclusion of cattle mortalities in the composting process did not alter nutrient composition and only resulted in increases in gaseous emissions.
Keywords: Greenhouse gas emissions, Cattle mortalities, Compost windrow technology, Beef feedlot manure
目录
第一章 文献综述 (7)
1.1 国内外利用家禽和家畜尸体进行堆肥现状 (7)
1.2 堆肥过程中温室气体的排放和养分的损失 (8)
1.3 堆肥材料和堆肥技术对气体排放的影响 (10)
第二章 研究背景和研究思路 (12)
2.1 研究目标 (12)
2.2 研究内容 (12)
2.3 技术路线 (12)
2.4 试验的设计与研究方法 (13)
第三章 不同堆肥材料和搅拌机器对牛粪组成成分特征的影响 (18)
3.1 材料与方法 (18)
3.2 试验结果和讨论 (18)
3.3 小结 (20)
第四章 不同堆肥材料和搅拌机器对粪堆剖面温度、氧气和温室气体分布的影响 (21)
4.1 材料与方法 (21)
4.2 试验结果和讨论 (21)
4.3 小结 (26)
第五章 不同堆肥材料和搅拌机器对CO 2、CH 4和N 2O 表面释放的影响.27
5.1 材料与方法 (27)
5.2 试验结果和讨论 (27)
5.3 小结 (31)
第六章 结论与展望 (32)
6.1 结论 (32)
6.2 展望 (32)
参考文献 (33)
致 谢 (38)
作 者 简 介 (33)
第一章 文献综述
1.1 国内外利用家禽和家畜尸体进行堆肥现状
在国外农场大范围养殖家畜和家禽的背景下，经常会有家畜和家禽死亡的情况发生。据统计，在加拿大的Alberta省，牛的死亡率在1-3%，羊的死亡率在3-12.5%，家禽死亡率在5-14.5% (AAFRD，2002)。Loneragan 等（2001）也做出相关的统计，在美国，牛的死亡率为1-2%并且有增加的趋势。另外，由于疯牛病（bovine spongiform encephalopathy）的发生，出于对安全的考虑，加拿大的很多养牛公司会将农场内的死牛尸体收集起来，这一措施也增加了公司额外的经济负担。但是这一措施也使得Alberta省的被直接抛弃到自然界的死牛减少了近50%（West Coast Reduction，personnel communication）。同时，死的家畜和家禽也是一种有机物质的补充和来源。一个新鲜的家畜尸体中通常含有32%的干物质，52%的蛋白质，41%的脂肪和6%的灰分(AAFRD，2002)。如果对这些家畜禽的尸体处理不当，就会引起对空气、水体和土壤的污染和疾病的发生。因此合理地处理家畜和家禽的尸体一方面可以防止家畜和家禽疾病的传播，另一方面也防止了土壤、水体等周围环境遭到污染。
传统地，处理死的家畜禽的方法有焚烧、抛弃和掩埋三种方法。Murphy等（2004）认为抛弃方法依然是现代家畜禽管理中一种常见的方法。但是由于抛弃地点通常选择在较远的地方，这样势必会增加运输的成本。此外这种方法也受到场地的选择和行车路线的影响。掩埋的方法通常会被一些设备齐全并且水土条件较好的农场所采用。但是在加拿大漫长的冬天，通常地下1英尺的土体会受冻，这种气候条件限制了这种方法的使用。一般在这种情况下，采用地膜等保温方法可以得到很好的解决。焚烧的方法通常适合对死家禽和死猪的处理，但是考虑到经济、燃料的消耗以及对空气的保护一般不采取这种方法。鉴于以上几种方法，目前用死的家畜和家禽尸体进行堆肥是一种较安全的方法。在美国，利用动物的尸体进行堆肥的方法开始于80年代（Murphy and Carr，1991）。随后应用于对死猪的处理上（Fulhage and Ellis，1994；Glanville and Trampel，1997）。最近应用于其他的家畜中，如牛、羊等。在美国的奥尔良，通过堆肥来处理死牛的方法于1994年正式列入法案（Keener and Elwell，2003）。借鉴美国的经验，英国也同样尝试了相同的方法处理死鸡（Lawson and Keeling，1999）。由于在堆肥的过程中，肥体内部大于55°C高温可以杀死微生物病菌从而使得各种疾病得到了较好的控制（Larney et al.，2003；Van Herk et al.，2004；VanDevender and Pennington，2004）。经过堆肥发酵作用后，与普通的有机肥和化肥相比，用动物尸体进行堆肥的肥料施用到田地后，可以减少养分的淋失（Pecchia，1996；Leclerc et al.，1995）。同样它们与未经发酵的肥料和液态肥相比，更易于储藏并且具有较好的市场价值（Jongbloed and Lenis，1998；James et al.，2004）。传统地，利用死羊、死猪和死的家禽进行堆肥的研究已经有所报道（Fulhage and Ellis，1994；Stanford et al.，2000；Glanville，1995；Keener et al.，2000；Langston et al.，1997；Lawson and Keeling，1999）。目前用堆肥的方法来处理死牛尸体是一种既具有环境效益又具有市场价值的安全生物措施（Bagley et al.，1999；Genaille et al.，2005；Mukhtar et al.，2003）。
我国每年产生畜禽粪便26亿吨，是世界上农业废弃物产出量最大的国家，是我国固体废弃物
产生量的2.4倍，畜禽粪便化学耗氧量的排放量已达到9118万吨，远远超过工业废水和生活废水的排放量（相俊红和胡伟，2006）。而绝大多数畜禽粪便没有被作为一种资源利用，随意丢弃或者排放到环境中，使一部分资源变为污染源，对生态环境造成了极大的影响。因此，实现农业废弃物变“废”为“宝”，消除环境污染，改善农村生态环境，对我国建设小康社会和实现农业可持续发展具有重大意义。
我国畜禽废弃物利用主要有肥料化、饲料化和能源化利用三个方面。农业废弃物肥料化的主要方向有：畜禽粪便开发研制的生态型肥料和土壤修复剂等技术、不同原料好氧堆肥关键技术研究、畜禽粪便高温堆肥产品的复混肥生产技术研究。饲料化主要是畜禽粪便和加工下脚料的饲料化研究，由于动物性废弃物的饲料化存在太多的安全隐患，不值得提倡。能源化的方向有：高效沼气和发电工程系统研究、组装式沼气发酵装置及配套设备和工艺技术研究（相俊红和胡伟，2006）。
在我国，一般是对病死的家畜和家禽的进行处理，目的是防止对人的健康的危害。如禽流感等。一般采用消毒、焚烧和掩埋等方法。而对于环境影响的评价较小。另外，在我国的现实社会环境中，由于畜禽废弃物的数量大、品质差、危害多的特点，人们对其价值还存在一些消极的观念，没有放在整个社会循环系统中考虑，导致对畜禽废弃物资源化的重视程度不够、资源总量估计不清、技术支撑不足、政策引导不力等的现实问题，阻碍了畜禽废弃物资源化与生物质能利用技术的发展、推广和应用。所以了解国外利用死的家畜和家禽进行堆肥的方法对我国也具有一定的借鉴意义。
1.2 堆肥过程中温室气体的排放和养分的损失
1.1.2 氮素的损失
堆肥过程中氮素的损失主要是通过NH3的挥发。在Nebraska，Eghball 等（1997）发现NH3的挥发损失的氮占总氮量的19-42%。贺琪等（2005）以鸡粪和小麦秸秆为原料研究了高温堆肥过程的氮素损失，结果表明，堆肥第3-7天是氮素损失的主要时期。王岩等（2002）的研究显示，牛粪堆肥的NH3挥发主要出现在堆肥前期，堆肥336小时的累积NH3挥发量占总量的94%-99%，尤以堆肥最初100小时的NH3挥发量最大。郑瑞生（2005）研究表明，猪粪与米糠混合堆肥NH3挥发的高峰期出现在堆肥第2-12天，并在第4天达到最大值(4900 mg kg-1)，12天后堆肥NH3的释放量很低（≤50 mg kg-1），堆肥NH3挥发量与粪堆堆体NH4+-N含量和pH值存在极显著（r=0.87）和显著（r=0.793）的正相关。说明堆肥的升温和高温阶段是NH3挥发损失和进行调控的关键时期，降低粪堆pH值、促进NH4+-N向其它形态N转化是降低NH3挥发的有效方法。
郑瑞生等（2006）总结了畜禽粪便堆肥过程中NH3挥发的影响因素有碳氮比、PH值、通气状况、温度和水分含量等。其中Liang 等（2004）研究起始碳氮比分别为20和30的高温好氧堆肥。结果发现，碳氮比为30处理的NH3挥发量占堆肥起始含氮量的19%，而碳氮比为20处理的NH3挥发量占堆肥起始含氮量的30%。贺琪等（2005）以鸡粪、麦秸为堆肥原料进行的试验表明，碳氮比越低，则氮素损失越大。碳氮比分别为12.4、17.4、31.2和35.2处理的堆肥，氮素损失率分别为58.7%、60.2%、37.7%和23.3%。杨毓峰等（2000）以鸡粪、牛粪为堆肥原料，比较起始碳氮比分
别为23.4、32.1、34.0、56.9的堆肥NH3挥发。结果表明，4种碳氮比堆肥35天内的氮素损失分别为4.36、2.96、2.53和2.03 g kg-1，即堆肥氮素损失量随堆肥起始碳氮比值的升高而降低。研究表明，鸡粪、猪粪堆肥的NH3挥发量均与发酵温度呈极显著和显著正相关，即温度越高，NH3挥发量越大（李吉进等，2003）。Fukumoto 等（2003）采用负压式通风方式研究猪粪堆肥的NH3挥发，发现白天高温状态下堆肥NH3的挥发量明显高于夜晚，其原因是高温促进微生物代谢活动，导致有机物质大量分解并促进NH3挥发。Parkinson 等（2004）研究牛粪好氧堆肥的NH3挥发与气温的关系，结果显示，不同月份堆肥的NH3挥发存在明显差异，10-12月份（平均气温9.2°C）的堆肥NH3挥发率最高仅为17 g t-1 d-1，以NH3形式挥发损失的氮量仅占起始氮量的2%；而6-9月份(平均气温16°C)堆肥NH3挥发率最高可达到136 g t-1 d-1，以NH3形式挥发损失的氮量占起始氮量的18%。Elwell 等（2001）研究了通风方式对NH3挥发的影响，结果表明，间歇式通风堆肥与连续式通风堆肥的NH3挥发量分别占起始总氮量的50%和75%，NH3挥发量与通风量呈线性关系，即随着通风量的增加，NH3挥发量也不断增加。Liang 等（2004）对比含水量分别为60%与70%的堆肥NH3
挥发，结果表明，提高堆肥含水量有利于抑制NH3的扩散和粪堆NH4+-N积累。提高堆肥的含水量可减少NH3挥发，含水量60%粪堆的NH3挥发量明显高于含水量70%粪堆。Beck 等（1997）和Hong 等（1998）的研究结果与此相似。低通气量降低NH3挥发的可能原因，一是减少粪堆堆体中的气体交换从而降低NH3挥发散失；二是低通气量使粪堆堆体中CO2量增加，导致粪堆堆体的pH值降低，影响粪堆堆体NH4+-N与NH3的转化平衡，有利于NH4+的存在，从而减少NH3的挥发损失。
1.2.2 温室气体的排放
温室气体排放源很多，其中农业温室气体排放是一个非常重要的源，它主要涉及到农田作物、反刍动物甲烷排放、动物废弃物温室气体排放三个方面。堆肥过程中释放的气体降低了堆肥肥料的农业经济价值同时对温室效应也有增加的作用（谢军飞和李玉娥，2003）。全世界，农业堆肥释放的CH4占总释放量的5-6%（Hogan et al.，1991；Rotmans et al.，1992），N2O的释放量占总释放量的7%（Khalil and Rasmassen，1992）。在加拿大，每年农业堆肥将释放240000吨的CH4和14000吨的N2O（加拿大环境部，2002）。Hao 等人（2004）报道了在牛粪堆肥过程中，40-54%的起始碳含量大部分通过CO2的释放而损失掉，而甲烷释放的损失量要小于14%。在Wageningen，Hensen 等（2006）观测到在1200 m3的牛粪场中，甲烷的每天释放速率是11±5 g m-3，CO2的释放速率是14±8 g m-3。在Nebraska，在用牛粪堆肥期间，CO2的释放量占到总碳量的46-62%（Eghball et al.，1997）。Wolter 等 (2004) 报道了在用猪粪的堆肥期间，20.5%的碳通过CO2的释放损失掉，55.3%的碳残留在猪粪中。在英国，每年3800吨的N2O从18×106 m3的家畜粪堆中释放出来，这个数值占整个家畜排放量的9%（Skiba et al.，2006）。
尽管国内外对于利用家畜和家禽粪便进行堆肥的研究很广泛，特别是对于温室气体排放的环境评价方面研究很多，但是对于利用家畜和家禽尸体进行堆肥的温室气体排放的研究却不是很多。所以本文的研究目的和意义在于与常规的粪便堆肥相比，利用死牛进行堆肥是否会增加对环境的温室效应，进而评价这种处理死牛的方法对环境的安全性。
1.3 堆肥材料和堆肥技术对气体排放的影响
1.3.1 堆肥材料的添加
在实际的操作中，如果采取打碎粪块，添加水分和物料，好养堆肥以及定期搅拌等方法可能更适合实际的田间堆肥情况（Mukhtar et al.，2003）。畜禽粪便具有较低的碳氮比和较高的水分含量，需要添加调理剂以调节堆肥的碳氮比、水分含量和通气状况，木屑、锯末、树皮、稻壳、米糠等是常用的调理剂（郑瑞生，2005）。王岩等（2002）研究了锯末、稻壳、稻草对牛粪堆肥NH3挥发的影响。结果表明，几种调理剂均可抑制NH3的挥发，以锯末效果最好，其次是稻壳，稻草抑制NH3挥发的效果较小。Keener 等（2000）发现添加木屑后，25-50%的粪料可以循环利用从而提升了经济价值，改善了堆肥的过程，导致最终高质量的堆肥效果。曹喜涛等（2004）研究添加1%、3%稻草对鸡粪堆肥氮损失的影响，3个处理的NH3挥发量大小是：鸡粪堆肥＞鸡粪+3%稻草堆肥＞鸡粪+1%稻草堆肥，与纯鸡粪处理相比，在鸡粪中添加1%稻草能减少2.52个百分点氮素损失。Sommer和Dahl（1999）认为肥料与枯枝、处理过的深色枯枝和未处理的深色枯枝混合后累计的CO2的损失分别为19%、12%和10%。吴银宝等（2001）认为，碳源物质的加入有利于促进微生物对氮的固定，能有效降低NH3的挥发。Kithome 等（1999）研究表明，将38%沸石覆盖在禽畜粪便堆体的表面能减少49%NH3挥发。韩成等（1999）将沸石应用于鸡粪好氧堆肥，把约65 kg沸石粉洒在体积为1.0 m3的鸡粪表面，可减少NH3挥发，降低粪便的黏度，使物料易于混合均匀，经处理后的有机肥可提高土壤保肥、供肥、保墒的能力。
1.3.2 化学措施
添加过磷酸钙可有效降低鸡粪、猪粪、兔粪、羊粪、牛粪堆肥的NH3挥发损失（钱承墚和鲁如坤，1996）。郑瑞生（2005）研究表明，添加过磷酸钙可显著降低猪粪堆肥升温期与高温期的pH值，明显提高堆肥的水溶性NH4+-N含量，有效减少NH3的释放量及推迟NH3产生量的高峰期，与对照处理相比，添加1%、2%和3%过磷酸钙可分别降低N损失率33.56%、49.18%和52.88%。添加金属盐类可降低堆肥NH3损失。Kithome 等（1999）将20%的明矾加入禽畜粪便堆肥，能减少28%的NH3损失量。而分别加入9%与20% CaCl2到堆体中能减少堆体中NH3损失18%与90%，但加入20%CaCl2处理的堆体由于过于酸化，致使堆体中微生物活性受到影响，抑制了有机物质的分解。Hao 等（2005）通过添加磷石膏发现，这种措施增加了牛粪的电导率，降低了PH值。但最终的全氮、全碳和矿化态氮的含量却没有差异。对于温室气体释放，磷石膏明显减少了CH4的释放，在总量上减少了近58%。Yeon 等（2001）通过添加镁盐和磷盐使NH3在堆肥中以磷酸铵镁结晶（MgNH4PO4·6H2O）的形式沉淀下来，通过该方法有效减少堆肥NH3的挥发，NH3挥发的高峰期延迟了4天，堆体中NH4+-N含量达到干物质的1.4%，是对照的3-5倍，电镜扫描及X2射线分析证实好氧堆肥过程中有磷酸铵镁结晶体的形成。黄懿梅等（2003）研究表明，鸡粪锯末高温堆肥添加草炭和过磷酸钙可使堆肥初始阶段和高温阶段的pH值分别下降0.89和0.44pH单位，与对照处理相比较，NH3挥发量下降了65.1%；添加过磷酸钙处理的堆肥初始阶段和高温阶段的pH值分别下降0.67和0.20 pH单位，NH3挥发量较对照处理下降了46.7%。吴银宝等（2001）和Stevens 等（1989）
也认为，降低堆肥pH值是减少NH3挥发损失的有效措施，添加甲酸、乙酸、硫酸等可降低堆肥的pH值并明显减少堆肥的NH3挥发。
1.3.3 覆盖和搅拌方法
Sommer（2001）报道了与未处理粪堆的28%的氮损失量相比，使用多孔的防水帆布或是对粪堆进行压实处理可以使气体释放所损失的氮达到12-18%。Curtis 等（2005）发现不同的堆肥技术（传统的搅拌方法，好氧覆盖方法和好氧无覆盖方法），对于粪堆内部的物理化学性质（水分、PH、矿化态氮、15N）都有影响。Berg 等（2006）发现使用普通的覆盖材料（草料等）可以有效地减少NH3的挥发但是N2O的释放却得到了增加。Lagu? 等（2003）观测到与传统的覆盖堆肥和不覆盖堆肥相比，采用暴露在空气中的容器进行堆肥使CH4的释放增加了约8倍，CO2的释放增加了约2倍。传统地，在国外的堆肥建造中，通常使用装有装卸机（front-end loader）的推土机，很多研究中都使用过这种堆肥机械设备（Fonstad，2003；Hao et al.，2001；Mukhtar et al.，2003）。但是一般情况下，这种装备并不能充分地粉碎大的粪块和死的动物的尸体，使得堆肥材料在堆肥过程中不能很好的分解。本研究中将使用一种可以安装在推土机上的粉碎机（shredder bucket），这种机器与传统的装卸机相比较可以更好地对堆肥材料进行进一步的处理，使堆肥效果更加快速、可靠。所以本研究的另一目的就是探索这一新型堆肥设备对肥料养分组成和温室气体释放的影响，为进一步研究这一堆肥机械措施的堆肥效果提供理论上的支持。
第二章 研究背景和研究思路
2.1 研究目标
总体目标：建造含有死牛材料的牛粪堆，通过对比无死牛处理的粪堆来评价在加拿大Alberta 省寒冷冬天进行死牛堆肥的可行性。同时初步评价这种堆肥措施对肥料养分变化和环境的影响，为在疯牛病发生的今天提供一种安全的处理死牛方法。
具体目标：了解堆肥期间温室气体（CO2、CH4和N2O）释放的动态和计算整个期间的释放速率，评价死牛材料的添加对温室气体排放的影响。同时比较不同搅拌机器对堆肥效果的影响，特别是为评价新型堆肥机器（粉碎搅拌机）的堆肥效果提供理论依据。
2.2 研究内容
本研究是在加拿大Alberta省普遍流行堆肥的背景下，建造死牛处理和对照处理的牛粪堆，并在整个堆肥期间运用不同的机器对堆肥进行三次搅拌和粉碎，研究不同堆肥材料和堆肥搅拌机器对堆肥效果的影响。具体研究内容为：
1 采集每次搅拌前的牛粪样，分析不同堆肥材料（死牛和对照处理）和不同的堆肥搅拌机器对肥料养分组成特征的影响。
2 定期采集堆肥内部不同层次的温度数据和气体样，分析不同堆肥材料和不同的堆肥搅拌机器对堆肥内部热量及气体分布的影响，为解释温室气体的产生和表面释放提供理论支持。
3 定期采集堆肥表面释放的气体样，分析不同堆肥材料和堆肥搅拌机器对温室气体释放的影响。
2.3 技术路线
图2-1 研究技术路线
Finure2-1 Research procedure and guidelines
2.4 试验的设计与研究方法
2.4.1 试验区概况
试验在距加拿大Alberta 省High River 市（西经1130 52′，北纬500 35′ , 海拔 1219 m ）东部14公里的养牛场进行。试验开始于2004年11月22日，结束于2005年9月28日。该地区为典型的半干旱草原气候，试验的气象数据是从加拿大环境部（2006）网站上下载获得，地点为High River 气象站（见图2-1）。试验的前93天主要集中在冬季，日平均气温变化为-29.8°C 到11°C ，平均温度为-5.6°C 。试验的100天到310天，日平均气温变化为-11°C 到21.3°C ，平均温度为9.1°C 。试验期间的总降水量为821mm ，主要集中在2005年6月到9月。
2.4.2 粪堆的建造及试验处理
牛粪堆的建造步骤如下：在开始之前，先将约20 cm 厚的大麦草料平铺到地上（约2 m 宽，30 m 长）。试验前期分为两个主处理，对照处理（牛粪+草料，control compost-C ）和死牛处理（牛粪+草料+
死牛，cattle mortality compost-CM ）。对于死牛处理，28头老死牛被无空隙紧贴地平放在草料上，最后用从牛圈中清理出来的新鲜牛粪（牛粪，尿液和草料等混合物）覆盖。其中牛粪、草料和死牛的鲜重比例为88.3%，1.5%和10.2%。（具体重量见表2-1）。对照处理除了没有死牛外将使用相同的方法建造。建造机器是加拿大农场中常见的安装有装卸机（front-end loader ）的推土机（John Deer RL5621，Canada ）
。试验的开始阶段将建造一个对照处理和一个死牛处理的粪堆。在第一次搅拌粪堆之前，每个粪堆将被分为4个部分作为气体采集的四个重复。粪堆的具体分布见图2-2。
日平均气温（°C ）
-30-20-100102030050100150200250300日降雨量（m m ）
2.4.3 粪堆的搅拌
整个试验过程中，粪堆将被搅拌3次。第一次搅拌在第93天（2005年2月23日），确定的标准是牛粪堆的内部温度降低到35 °C 以下。每个处理粪堆的一半将使用装卸机（font-end loader ）搅拌，另一半将使用安装在挖土机（Hitachi Super EX200LC ）上的粉碎机（shredder bucket ，Allu SM-3 Bucket ）搅拌。这种粉碎机可以一次性的压碎，碾碎，分离，搅拌和混合牛粪料。与装卸机比较，这种机器可以把大块牛的尸体和牛粪块打碎成较小的碎片，使堆肥材料得到更充分的分解。
表2-1 粪堆的组成成分用量
Table 2-1 Compost windrows properties
日期 堆肥材料对照处理 死牛处理 ——kg——
2004年11月22日
牛粪* 31,987 95428
草料 611 1630
死牛 0 11,020 2005年2月23日
牛粪 2,651 7,953 2005年6月21日
牛粪 2,510 4,860
* 所有堆肥物料重量都以鲜重计
在第一次搅拌之后，试验将被分为4个处理的牛粪堆，使用装卸机搅拌的对照处理（turning of the control compost using front-end loader
，CFL ），使用粉碎机搅拌的对照处理（turning of the control compost using shredder bucket ，CSB ），使用装卸机搅拌的死牛处理（turning of the mortality compost using front-end loader ，MFL ），
使用粉碎机搅拌的死牛处理（turning of the mortality compost
using shredder bucket ，MSB ）
。每个粪堆处理将被分为两部分作为两个重复（见图2-2）。第2次搅拌是在第211天（粪堆内部温度<35°
C ）
，每个粪堆采用相同的机器再次搅拌。在第310天，当粪堆内部的温度再次下降到
35°C
以下，进行最后一次搅拌，试验结束于第三次搅拌。在第一次
和第二次搅拌结束之后，相同重量的新鲜牛粪被填加到牛粪堆的表面以保证死牛的尸体被完全掩埋在粪堆中（用量见表2-1）。
2.4.4 牛粪和草料的特性测定
当牛粪堆第一次建立时（2004年11月22日），4个草料样和8个牛粪样被采集作为试验的初始测定样品。在每次搅拌粪堆之前，粪堆会被推土机从中间切开，从两个剖面（作为两个重复）采取6个不同层次的牛粪样。对于矿化态氮（NH 4+、NO 3-和NO 2-）的测定，分别在距牛粪堆顶部15 cm 、45 cm 、75 cm 、105 cm 、和130 cm 的剖面位置采取约20克的牛粪样。牛粪样被均匀地分为两份，一份（约10克）放入小铝盒中用于水分含量测定和另一份（约10克）用于矿化氮的测定。用于矿化氮测定的牛粪样被放入里面装有50 mL 2 M 氯化钾溶液的100 mL 塑料瓶中溶解。所有的铝盒和塑料瓶被带回实验室称重。打开装有牛粪样的小铝盒，放进60 °C 的烘箱中约4-6天后，再次称重。水分含量计算公式为：
牛粪的水分含量=
用于测定矿化态氮（NH 4+、NO 3-和NO 2-）的氯化钾的瓶子放到震荡机震荡1个小时后，用经氯化钾溶液湿润的滤纸（Whatman No. 42.）进行过滤。约2小时后，待滤液约20-30 mL 后，开始收集滤液。使用Bran Luebbe 自动分析仪III （Bran Luebbe ，Germany ）测定滤液中的矿化态
氮（NH 4+、NO 3-和NO 2-）
。 同时在相同的剖面位置采集约1千克的牛粪样用于全碳和全氮的测定。这些样品被放进塑料袋中，带回实验室放进60°C 的烘箱烘干。待烘干后，先进行初步粉碎（2 mm ），然后再进行二次的粉碎（0.15 mm ）。完成后称量7.00-8.00 mg 的样品，用自动CNS 分析仪（Carlo Erba ，Milan Italy ）进行全氮和全碳的测定。对于起始的牛粪和草料样，采取相同的步骤进行处理。所有样品的结果都采用干重计算除了水分含量。死牛的碳、氮含量数据引自Berg 和Butterfield （1976）。
2.4.5 牛粪堆的温度
在实验开始的前
4周，每隔一周测定牛粪堆的温度。在随后的实验中，每2周或3-4周测定一次。每次采集距牛粪堆顶部
15 cm 、45 cm 、75 cm 、105 cm 和130 cm 的粪堆内部温度。使用的装置为层次取样器（Hao et al.，2001；见图2-3）。在试验开始时，整个层次取样器将被插入到牛粪堆中，上面5个插座通过内部的金属导线依次连接下面5个不同位置的气孔，通过插头连接HH-25TC thermocouple Cu-CuNi 温度仪(OMEGA ，USA ；见图2-3)，直接可以读取不同层次的温度值。对于第93天到147天，由于层次取样器的插座损坏导致这一时期的数据丢失。
（公式2-1）
2.4.6 温室气体的释放
牛粪堆剖面的不同层次的气体（O 2、CO 2、CH 4和N 2O ）同样采用层次取样器采取（见图2-3）。层次取样器上的5个气导管头分别连接下面5个不同位置的气孔（距顶部15 cm 、45 cm 、75 cm 、
105 cm 和130 cm ）
，每次采气时用针管从不同层次的气导管头吸取11毫升的气体分别注射到提前准备好的5个5毫升的真空小气体瓶中，这样就可以采集不同剖面深度的气体样品。采集后的气体样品带回实验室使用气相色谱仪（Varian 3800，Varian Instruments ，WalnutCreek ，Canada ）和微气相色谱仪（Varian 4900）测定O 2、CO 2、CH 4和N 2O 浓度。其中Varian 3800气相色谱仪装有电子捕获检测器（electron capture detector ，ECD ），火焰电离检测器（flame ionization etector ，
FID ）和热传导检测器（thermal conductivity detector ，TCD ）
。Varian 4900气相色谱仪装有热传导检测器和电子捕获检测器。
对于粪堆表面释放气体的采集，采用静箱法（Hutchson and Mosier ，1981），这种方法被Hao 等（2001）改进。具体步骤如下：把一个铝质圆桶（直径15.5 cm ，高15 cm ；见图2-4）封闭在牛粪堆的顶部，完成后，在第0、5、10、20和30分钟分别用针管从铝质圆筒采气导管口采集11
毫升的气体注射到5个5毫升的真空小气体瓶中，然后用相同的实验室气相色谱仪测定O 2、
CO 2、CH 4和N 2O 浓度。
由于气体浓度对时间的关系符合二次多项式的方程（C=a+bx+cx 2，C ：气体浓度；X ：时间；
SAS Institute ，2001）
。当时间趋近于0时，气体的释放浓度可以通过求二次多项式的导数获得(dC/dx=b ，Hao et al.，2001)。通过累计每天的释放量可以计算在整个堆肥期间的释放量。气体释放量可以用单位面积（kg C m -2 或 kg N m -2）或单位干重（kg C Mg -1 或 kg N Mg -1）表示。
1231：温度插座 2：采气导管口 3：气体导管口 4：温度插头 5：温度仪
图2-3 牛粪堆层次取样器示意图 Figure 2-3 Design of depth sampler in compost windrows 5
国内最成熟养牛场牛粪处理方案
国内最成熟养牛场牛粪处理方案 当前，规模化养牛场的舍内多为水泥硬化地面，为使干粪与尿液及污水分离，需在牛舍内装备机械清粪设备，进行无害化处理，提高资源利用率，降低劳动力成本。下面，介绍几种适合我市规模养牛场的粪污无害化处理技术，主要有人工清粪、半机械清粪、刮粪板清粪、牛粪堆肥发酵，养殖户可根据实际选择适合自己的处理利用方式。 一、人工清粪。即人工利用铁锨、铲板、扫帚等将粪便收集成堆，人力装车运至堆粪场或直接施入农田，是小规模牛场普遍采用的清粪方式。饲养员定期对舍内水泥地面上的牛粪进行人工清理，无需设备投资、简单灵活，但工人工作强度大、环境差，工作效率低。
二、半机械清粪。半机械清粪将铲车、拖拉机改装成清粪铲车，或者购买专用清粪车辆、小型装载机进行清粪。目前，铲车清粪工艺运用较多，是从全人工清粪到机械清粪的过渡方式。清粪铲车由小型装载机改装而成，推粪部分利用了废旧轮胎制成一个刮粪斗，更换方便，小巧灵活。饲养员开车把清粪通道中的粪刮到牛舍一边后集中运走。 三、刮粪板清粪。新建的规模牛场主要使用刮粪板清粪，该系统主要由刮粪板和动力装置组成。清粪时，动力装置通过链条带动刮粪板沿着牛床地面前行，刮粪板将地面牛粪推至集粪沟中或牛舍一边。这种设备投资不高，当牛舍长度在100米至120米和200米至240米时，设备的利用效率最高，设备的耗电量不超过18度/天，仅需对转角轮进行润滑维护(间隔2周至3周)。此清粪方式能随时清粪，机械
操作简便，工作安全可靠，刮板高度及运行速度适中，基本没有噪音，对牛群的行走、饲喂、休息不造成任何影响。刮粪板不需要专门的安装基础，无论是新建的还是旧牛舍，设备的安装都非常方便，可称为最适合牛场的“低碳”污粪处理系统。 四、堆肥发酵。清理的牛粪送至堆粪场经堆积发酵无害化处理后，即成为有机肥料，堆肥过程中形成高温，能杀死各种病菌和虫卵，粪污中的多种成分能转变成植物生长需要的有效养分，可直接施于设施农业栽培或农作物种植。堆肥处理具有运行费用低、处理量大、无二次污染等优点而被广泛使用，具体作法是在堆粪场铺一层厚10厘米至15厘米的细草，以吸收下渗液体，然后将牛粪堆积成条垛状，表面用稀泥封好，1个月后翻堆一次，重新堆好，再用泥土封严，达到完全腐熟夏季约需2个月，冬季则需3至4个月。通过堆肥发酵处理
不同配比的牛粪与玉米秸秆对高温堆肥的影响
不同配比的牛粪与玉米秸秆对高温堆肥的影响1 刘凯郁继华颉建明冯致张国斌李琨刘佳 （甘肃农业大学农学院，甘肃兰州，730070） 摘要：实验研究了牛粪与玉米秸秆不同配比(体积比)条件下对高温堆肥的影响。结果表明：牛粪与玉米秸秆以3:7配比效果最佳，堆肥升温快，2d达到55℃，高温维持时间为16d，达到快速、腐熟的目的；至堆肥结束时，堆体无恶臭，呈现黑褐色，体积减少量为56%，pH值为8.4，TDS值为1275ppm，换算EC值为2.55ms·cm-1，全碳含量下降9.23%，全氮含量上升1.01%，种子发芽指数达到88.95%，均达到堆肥质量标准。因此，在实际应用中，牛粪在堆制原料中所占体积以30%为宜。 关键词：牛粪玉米秸秆配比高温堆肥 Effect of Different Ratios of Dairy Manure and Corn Stalk for High T emperature Composting Process Liu Kai Y u Jihua Xie Jianming Feng Zhi Zhang Guobin Li Kun Liu Jia (College of agronomy, Gansu agricultural university, Gansu Lanzhou, 730030) Abstract: The composting trial was to evaluate the effect of dairy manures and corn stalks in a different ratio(V/V)on composting process. The results indicated that 3:7 of dairy manures and corn stalks was best ratio. Its temperature rose rapidly to 55℃on the second day, and high temperature maintained for 16 days. It meets the purpose of sterilization and thorough decomposition. And at the end of the compost, no odor, showing dark brown, the volume reduction is 56%, The pH value is 8.4, TDS value is 1275ppm, EC conversion value is 2.55ms?cm-1, the total carbon content declines 9.23%, the total nitrogen content increases 1.01%,the seed germination index(GI) is 88.95%, which all meet the compost quality standards. Thus, in practice, dairy manure in the composting of raw materials accounts for 30% in volume is suitable. Key words: Dairy manure; Corn stalk; Ratio; High-temperature composting 由于产业结构调整，我国现代化农业和畜牧业的快速发展使得农业固体有机废弃物数量大幅增加。如果不加以处理和利用，不仅将会严重污染环境，而且还会阻碍现代化农业和畜牧养殖业的可持续发展。实践证明，堆肥化是处理固体有机废弃物的一个有效途径，是粪便和秸秆管理与利用的重要手段之一，有利于粪便达到无害化，并生产商品有机肥实现粪便和秸秆的资源化利用[1]。 堆肥化过程是一个复杂的过程，要达到良好的堆制效果，必须控制一些因素，包括水分、温度、pH 值和碳氮比等。这些因素决定微生物活动的强度，从而影响堆肥的速度与质量。由于堆制方法的不同，对各种指标的要求不尽相同，很多研究者对其各种影响因素的参数指标进行了大量研究。李艳霞等研究认为，当堆体温度低于40℃后，主要发酵过程已经完成，保证了堆肥的卫生学指标和堆肥腐熟的条件[2]。孙先锋等研究认为最适宜微生物生长的pH值呈中性或弱碱性，pH过低或过高都会影响堆肥的顺利进行[3]。鲍士旦等根据土壤浸出液的电导率与盐分含量和作物生长的关系得出抑制作物生长的限定电导率值为4.0ms?cm-1[4]。本试验以牛粪和玉米秸秆为试验原料，采用高温好氧堆肥技术，主要研究了牛粪与玉米秸秆不同配比对高温堆肥的影响，以期为农业废弃物资源的高效合理利用提供理论依据。 1 材料与方法 收稿日期：俢回日期： 基金项目：国家科技支撑计划项目(2007BAD89B17) 作者简介：刘凯（1983—），男，硕士研究生，主要从事设施蔬菜栽培生理与生长调控的研究。 E-mail：liukai_7@https://www.wendangku.net/doc/86426512.html, ＊通讯作者：郁继华（1961—），男，教授，博士生导师，主要从事设施园艺栽培生理方面的教学和研究。 E-mail：yujihua@https://www.wendangku.net/doc/86426512.html,
牛粪处理方法
牛粪处理方法 青岛永正牛粪处理新新为国内首创，实现了固体有机废弃物池式好氧连续发酵的集成创新，广泛应用于畜禽饲养、酿造、制糖、造纸、城市污泥等行业的有机废弃物的无害化处理。有机肥设备视频 牛粪有机肥发酵翻堆机设备展示 .牛粪发酵设备特点 结构紧凑，工艺先进，利用部分有益微生物能促进畜禽粪便等有机废弃物快速腐熟的特点，采用独特的池式连续好氧堆肥发酵技术，使有机废弃物快速腐熟、去水、灭菌、除臭，达到无害化、资源化和减量化处理的目的，发酵周期短（7-8天）。是目前国内有机肥发酵单机翻堆能力最大的装置。提升链条采用特制专用链条，使用寿命长，安全可靠；升降机构采用液压驱动，运行平稳可靠。有机肥生产流程 智能化控制发酵物料的自动布料、翻堆和出料，一机多池的设计实现了规模化生产的集成创新，占地面积小，能源消耗低，生产能力大，翻堆速度快，原料适应性广，产品质量稳定。
●牛粪发酵工艺流程 牛粪发酵翻堆机工艺流程图 堆肥发酵技术有机肥发酵过程主要是将畜禽粪便等有机废弃物与发酵菌剂、辅料混合混匀（含水量在50-60%），用铲车送入发酵池前端（原始空池前端1/8或翻堆后腾出的池前端1/8），发酵物料在池内堆积厚度为1.5-1.6米，靠高压风机强制通风和翻堆时物料与空气接触提供的氧气进行连续好氧发酵，使发酵物料快速腐熟、灭菌、除臭、去水、干燥，发酵周期7-8天。有机肥生产工艺在纵、横向行走机构的作用下，与池底成45度夹角的多齿板式结构输送机刮板将发酵物料连续渐进的抄起并沿池底输送至最高点后抛落，使其重新成堆并产生一定的的位移。每天翻堆2次翻堆后即完成整个连续好氧发酵的翻堆过程。每天发酵好的物料（一天的处理量，池长的1/8）用铲车从发酵池尾端运走，将发酵池前端腾出的空间（一天的处理量，池长的1/8）补充新的发酵物料，从而形成了一种连续的发酵过程。出池后的物料堆成料堆储存的同时进行二次发酵（10-15天），进一步腐熟并去除部分水分。有机肥生产流程 ●有机肥发酵设备技术参数
堆肥简介
堆肥简介 一、堆肥工艺 堆肥化有好氧和厌氧之分，由于好氧堆肥的高温可以杀死废弃物中的病原菌，同时高温菌对有机质的降解速度快，因此目前大多数堆肥采用的是高温好氧堆肥。好氧堆肥是在有氧的条件下，借助好氧微生物的作用来进行有机物质的降解，堆肥的温度高，一般在50~65℃，亦称为高温堆肥。 尽管堆肥工艺多种多样，但它通常由前处理、主发酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵）、后处理及贮藏等工艺组成。 前处理 否 发酵 阶段 后处理 及储藏 1） 前处理 由于废物中含有大块物质，因此有破碎和分选前处理工艺。通过破碎跟分选，调整废物的粒径。 2） 主发酵（一次发酵） 粉碎 调节C/N 比、含水率等 主发酵（一次发酵） 后发酵（二次发酵） 腐熟？ 调节N 、P 等元素 最终用户 原料
主发酵可在露天或发酵装置内进行，通过翻推或强制通风向堆积层或发酵装置内供给氧气。在露天堆肥或发酵装置内堆肥时，由于原料和土壤存在微生物作用，开始发酵，首先是易分解的分解，产生CO2、H2O和热量，使堆温上升。微生物吸取有机物的碳氮营养成分，在细菌自身繁殖时，将细胞中吸收的物质分解而产生热量。 发酵初期，物质的合成、分解作用是靠生长繁殖最适温度30～40o C的中温菌进行的。随着堆温的升高，最适温度45～50o C的高温菌取代了中温菌，在60～70o C或更高的温度下能进行高效率的分解。氧的供应情况和保温的良好程度对堆肥的温度上升有很大影响。温度是显示微生物活动程度的参数。温度过低，表示空气量不足或放热反应速度减弱，分解接近结束。 3）后发酵（二次发酵） 经过主发酵的半成品被送到后发酵工序，将主发酵工序尚未分解的易分解有机物和较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥产品。时间通常是20～30d。 4）后处理 经过两次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都变细碎和变形，数量减少了。5）脱臭 堆肥过程的每道工序均有臭气产生，主要有NH3、H2S、甲基硫醇、胺类等。6）贮藏 堆肥一般在春秋两季使用，在夏冬季就须积存，所以要建立贮存六个月生产量的堆场。贮存的方式可直接存在发酵池中或袋装，要求干燥透气，闭气和受潮会影响成品的质量。 二、堆肥原料 1、畜禽粪便，含氮量高， 2、秸秆类，有机质含量高，富含作物生长的营养元素，C/N高，不适合单独堆肥。 3、厨余垃圾 4、食品副产品：豆渣、啤酒渣、酒渣、精糖渣 5、污泥，富含氮素，水分含量高，
芋头秸秆与牛粪高温堆肥的试验研究
芋头秸秆与牛粪高温堆肥的试验研究 摘要:通过堆肥培养试验研究了芋头秸秆和牛粪堆肥过程中温度?pH值和营养元素的变化,并与玉米秸秆和牛粪堆肥进行比较,确定芋头秸秆和牛粪堆肥的可行性?结果表明,随着堆肥的进行,芋头秸秆堆肥与玉米秸秆堆肥处理的堆体温度维持在50~60℃以上高温期均超过5~7 d,达到了《粪便无害化卫生标准》(GB7959—1987)的要求;pH值分别达到8.21?8.27,符合腐熟堆肥pH值在8.0~9.0的标准;速效氮含量降低,速效磷和速效钾含量增加,芋头秸秆处理的速效钾含量显著高于玉米秸秆的处理;种子发芽指数随着堆制时间延长而增加,堆制28 d后超过70%?采用芋头秸秆的堆肥处理与采用玉米秸秆的堆肥处理间没有显著差异,芋头秸是一种较好的填充料,可以应用于高温堆肥? 关键词:芋头秸秆;牛粪;高温堆肥 Study on the Characteristics of High-temperature Composting of Taro Strawv with Cattle Manure Abstract: The variation characteristics of temperature, pH, available nutrients contents in high-temperature composting of taro straw and maize straw with cattle manure were studied, and the taro straw with cattle manure was confirmed feasible. No matter taro straw or maize straw, the days when the composting temperature were over 50~60℃both exceeded 5~7 d, which accorded to the harmless fecal hygiene standard (GB7959-1987). The composting pH of taro and maize straw were 8.21 and 8.27 respectively, which was coincident with the composting standard 8.0~9.0. The content of available nitrogen decreased, whereas the content of phosphorus and potassium increased in composting processes. And the available potassium content of taro straw was higher than that of maize straw. GI of both taro and maize straw increased with time passing, and exceeded 70% after 28days. These results showed that taro straw was an appropriate filler for high-temperature composting. Key words: taro straw; cattle manure; high-temperature compost 随着禽畜饲养量增加和农业生产集约化程度提高,禽畜粪便和秸秆的产生量与日俱增?芋头既是蔬菜,又是粮食,在我国珠江流域?台湾省?长江及淮河流域均有大面积栽培,秸秆产生量大,对环境造成了越来越大的压力[1]?堆肥是我国将农业固体废物处理成再生利用资源的一种有效方法[2,3]?目前国内对高温堆肥的研究主要集中在堆肥工艺条件?影响因素等应用效果方面,堆肥制作中复杂的物质转化规律及生物化学特性等方面的基础理论研究相对较少[4]?在堆肥过程中,常用玉米秸秆?小麦秸秆?稻草?锯末?糠醛渣等堆腐或与畜禽粪便混合堆腐,畜禽粪便与芋头秸秆混合堆肥的技术参数研究尚少?结合山东省昌乐市白塔镇芋头秸秆产生量大?畜禽养殖业发达?农业固废资源化程度低的实际情况[5],研究了芋头秸秆
农村粪便高温堆肥的方法
农村粪便高温堆肥的方法 堆肥就是将垃圾、人畜粪便、植物蒿杆等混合堆积起来加以泥封，在微生物和氧化酶的作用下，使堆内有机物腐熟转化为腐殖质。堆肥过程中产生的高温使致病微生物、寄生虫卵、蝇蛆等死灭，达到卫生上无害化，同时杀灭农业害虫及草籽,提高肥效，是一种既有益于卫生又利于生产的积肥造肥方法。 （一）堆肥腐熟的三个阶段 堆肥腐熟的三个阶段为温度上升期、高温维持期和温度下降期。 1.温度上升期初期由于需氧微生物繁殖旺盛.使易分解的有机物迅速分解,放出热量，不断提高堆内温度，一般3?5天可达到50°C 以上，冬季所需时间长一些。 2.高温维持期温度达到50°C以上后，便维持在一定范围内，此时以各种霉菌为主,肥料中复杂的有机物（如半纤维素、纤维素、蛋白质等）也被分解，同时开始形成比较稳定的腐殖质。如果温度继续上升超过60°C以上时，肥料腐熟不好，且对氮素保存不利，所以高温堆肥的温度要求为60°C左右。 3.温度下降期随着有机物质的分解，发出热量减少，温度开始下降到50°C以下，此时有强烈分解力的放线菌数量占优势，使大多数的有机物被分解转化，形成腐殖质，堆体塌陷，体积缩小，肥料腐熟。
（二）堆肥的方法 堆肥方法很多，但基本分为需氧和厌氧两类。 1.平地需氧式堆肥本法将堆料分层堆在地面，堆成后留通气孔，表面加以泥封。堆料配合可采用“四合一"（即人粪尿、垃圾秸秆、牲畜粪、土各占1/4）：将原料备好混匀，加水调整好湿度，进行堆积，堆至半尺高，上面放4根直径10cm左右秫秸把,在十字交叉处直竖3根立杆，继续堆到1m左右，泥封，次日抽出竹竿秫秸把，形成通气道，堆后2?3d可达温度50°C以上，夏季15?20天可腐熟，冬季则需1个月左右。 2.半坑式需氧式堆肥在平地挖坑，一般长2m,宽1m,深1m（也可挖成圆形坑）。在坑底和四面坑壁中间挖宽、深各4寸的通气沟，形成十字，上铺一层短秫秸，在十字交叉处竖直径4寸秫秸把，然后将配好的堆料（同需氧式堆肥配料）填入，堆至高出地面2尺，泥封。堆后第二天抽出秫秸把，形成通风道，20?25天可腐熟。 3.厌氧性堆肥厌氧性堆肥的堆内无通风系统，有机物进入厌氧分解发酵，堆温低，腐熟时间长，但省工,在不急需用肥时可以采用。此法适用于秋末到春初寒冷季节，腐熟时间1个月左右。 （三）堆肥中应注意的问题 堆肥效果的好坏主要取决于微生物对堆料分解作用的强弱，因此
3种外源菌剂对牛粪堆肥中微生物群落的影响_任静
２０１３年１２月甘 肃 农 业 大 学 学 报 第４ ８卷第６期５９～６３ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＡＮＳＵ ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ双月刊 ３种外源菌剂对牛粪堆肥中微生物群落的影响 任静，王丽君，胡琳莉，周德霞，郁继华，张国斌，李雯琳 （甘肃农业大学农学院，甘肃兰州 ７３００７０ ）摘要：在牛粪堆肥中接种３种外源生物菌剂，通过测定堆肥腐熟过程中温度和细菌、真菌、放线菌数量的动态变化过程及其相关性，分析不同外源菌剂对堆肥微生物群落的影响．结果表明：３种外源菌剂均对堆体快速升温及 延长高温期有显著作用；菌剂３可有效提高堆肥中的细菌数量，其中第１４天达到４．８５×１０１１ 个／ｇ；菌剂２可提高堆肥中放线菌的数量，其中第１４天达到１．９５×１０７ 个／ｇ ；３种菌剂对堆肥中真菌数量的变化无显著影响；添加菌剂后微生物数量与堆肥温度间表现出负相关性，但均未达到显著水平；菌剂３对牛粪堆肥腐熟过程的影响较为显著． 关键词：牛粪堆肥；外源菌剂；微生物数量 中图分类号：Ｓ １４４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－４３１５（２０１３）０６－００５９－ ０５第一作者：任静（１９８４－），女，硕士研究生，主要从事设施蔬菜栽培生理与生长调控方向研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｍａｉｌｒｅｎｊｉｎｇ＠１６３．ｃｏｍ通信作者：郁继华，男，教授，博导，主要从事设施作物栽培方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕｊ ｉｈｕａ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ基金项目：农业部行业专项“西北非耕地园艺作物栽培基质优化配制技术与产业示范（２０１２０３００１） ”；农业产业技术体系建设资金项目“国家大宗蔬菜产业体系”（ＣＡＲＳ－２５－Ｃ－ ０７）；甘肃省级重大专项“玉米秸杆基质循环利用技术研究与示范”（１００２ＦＫＤＡ０３８）．收稿日期：２０１２－１２－２０；修回日期：２０１３－０４－ １２Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｇ ｅｎｔｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｉｎ ｃｏｗ ｍａｎｕｒｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇＲＥＮ Ｊｉｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｌｉ－ｊｕｎ，ＨＵ Ｌｉｎ－ｌｉ，ＺＨＯＵ Ｄｅ－ｘｉａ，ＹＵ Ｊｉ－ｈｕａ，ＺＨＡＮＧ Ｇｕｏ－ｂｉｎ，ＬＩ Ｗｅｎ－ ｌｉｎ（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｇｒｏｎｏｍｙ，Ｇａｎｓｕ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｇｅｎｔｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ，ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｔ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｔｈｒｅｅ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｇｅｎｔｓ ｔｏ ｃｏｗ ｍａｎｕｒｅ ｃｏｍｐｏｓｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｌｌ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｇｅｎｔｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｑｕｉｃｋｌｙ ａｎｄ ｐｒｏｌｏｎｇｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｅｒｉｏｄ．Ａｇｅｎｔ ３，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｎｕｍｂｅｒ ｉｎ ｃｏｗ ｍａｎｕｒｅ ｃｏｍｐｏｓｔ，ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ４．８５×１０１１ ｃｆｕ／ｇ ａｔ ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｅｅｎ ｄａｙ．Ａｇｅｎｔ ２，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅ－ｔｅｓ ｎｕｍｂｅｒ ｉｎ ｃｏｗ ｍａｎｕｒｅ ｃｏｍｐｏｓｔ，ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ １．９５×１０７ ｃｆｕ／ｇ ａｔ ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｅｅｎ ｄａｙ．Ａｌｌ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｅｘｏｇ－ｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｇｅｎｔｓ ｄｉｄｎ＇ｔ ｃｈａｎｇｅ ｆｕｎｇｕｓ ｎｕｍｂｅｒ．Ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｉｃｒｏｂｉａｌｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｆｔｅｒ ａｄｄｉｎｇ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｇｅｎｔｓ，ｂｕｔ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅｍ ｗｅｒｅ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉ－ｃａｎｔ．Ａｇｅｎｔ ３ｈａｄ ｇｒｅａｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｔ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐ ｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏｗ ｍａｎｕｒｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｗ ｍａｎｕｒｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ；ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｇｅｎｔ；ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｎｕｍｂｅｒ 堆肥化处理是依靠自然界广泛存在的细菌、真菌、放线菌等三大区系的微生物，对有机物质进行有控制地生物降解， 使之转化成腐殖质的生物化学处理技术［１］ ． 随着堆肥的产业化发展，接种外源微生物菌剂已成为一种高效堆肥技术被广泛应用．国外相关研究主要以污泥、 稻草为原料，而对畜禽废弃物堆
死牛和牛粪共同堆肥过程中的温室气体释放
分类号：单位代码：10019 密级：学号：S040287 学位论文 死牛和牛粪共同堆肥过程中的温室气体释放 Greenhouse gas emissions during co-composting of cattle mortalities with manure 研究生：徐善威 指导教师：王敬国 教授 合作指导老师：郝熙英 研究员 申请学位门类级别：农学硕士 专业名称： 植物营养学 研究方向：堆肥的环境评价 所在学院：资源与环境学院 2006年6月
独 创 性 声 明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师和合作导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：时间：年月日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 (保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：时间：年月日 导师签名：时间：年月日
摘 要 在加拿大由于疯牛病的发生，农民很少有将死牛直接丢弃。将死牛进行堆肥可能是另一种处理死牛尸体的田间方法。本文主要是评价死牛和牛粪共同堆肥过程中的温室气体释放。粪堆使用推土机建造，根据成分分为牛粪+草料（对照处理）和牛粪+草料+死牛（死牛处理）两个主处理。在整个试验阶段，粪堆被装卸机和粉碎机两种搅拌机器搅拌两次。在第一次搅拌之前，与对照处理相比，死牛处理增加了牛粪的含水量（P > 0.05），全碳量和全氮量，降低了NO2-的含量。而NO3-、NH4+和碳氮比却没有表现明显的差异。在堆肥的结束阶段，牛粪含水量和NO2-含量并没有表现出明显的差异，但是死牛处理中的全氮量和NH4+含量高于对照处理。对于温室气体的排放，尽管在第一次搅拌之后，CO2和CH4的释放并没有差异，但是在第一次搅拌之前CO2、CH4和N2O三种气体在死牛处理中的表面释放量却高于对照处理。比较整个堆肥期间的释放量（搅拌前和搅拌后的表面释放量的权重），死牛的填加增加了CH4 (202%) 和N2O (279%) 的释放但是对CO2的释放却没有影响。同时不同的堆肥搅拌机器（装卸机和粉碎机）没有改变肥料的养分组成和气体的释放。总的来说，死牛处理在堆肥的进程中没有改变养分的组成，只是增加了气体的排放。 关键词：温室气体排放、死牛、堆肥技术、牛粪
好氧堆肥工艺
静态好氧堆肥处理城市垃圾 好氧堆肥的原理： 好氧堆肥是在有氧条件下，好氧细菌对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁忙殖，产生出更多的生物体的过程。在有机物生化降解的同时，伴有热量产生，因堆肥工艺中该热能不会全部散发到环境中，就必然造成堆肥物料的温度升高，这样就会使一些不耐高温的微生物死亡，耐高温的细菌快速繁殖。生态动力学表明，好氧分解中发挥主要作用的是菌体硕大、性能活泼的嗜热细菌群。该菌群在大量氧分子存在下将有机物氧化分解，同时释放出大量的能量。据此好氧堆肥过程应伴随着两次升温，将其分成三个阶段：起始阶段、高温阶段和熟化阶段。堆肥过程的影响因素包括：生物挥发性固体、通风供氧、水分、温度、碳氮比等。通常要经过物料预处理、一次发酵、二次发酵和后处理过程。1堆肥的过程参数 堆肥化过程是复杂的。物料经混匀后，受营养平衡、水分含量和物理结构等的影响。工艺过程中要控制的各种参数，就是那些对堆肥过程有影响的物理、化学和生物因素。它们决定微生物活动的程度，从而影响堆肥的速度与质量。 1.1水分含量 在堆肥过程中，水分是一个重要的物理因素。水分含量是指整个堆体的含水量。水分的主要作用在于：（1）溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；（2）水分蒸发时带走热量，起调节堆肥温度的作用。水分的多少，直接影响好氧堆肥反应速度的快慢，影响堆肥的质量，甚至关系到好氧堆肥工艺的成败，因此，水分的控制十分重要。在堆肥期间，如果水分含量低于10%~15%，细菌的代谢作用会普遍停止；含水量太高，会使堆体内自由空间少，通气性差，形成微生物发酵的厌氧状态，产生臭味，减慢降解速度，延长堆腐时间。 大量的研究结果表明，堆肥的起始含水率一般为50%~60%。在堆肥的后熟期阶段，堆体的湿度也应保持在一定的水平，以利于细菌和放线菌的生长而加快后熟，同时减少灰尘污染。 1.2通气量
牛粪的处理方法
牛粪的处理方法 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
国内外牛粪生物质资源利用的现状与趋势 袁立，王占哲，刘春龙 近年来，随着奶牛养殖业规模化、集约化的迅速发展，奶牛场粪便集中排放造成的环境污染问题日益凸显。2007年全国奶牛存栏量1 万头，牛粪日排泄量高达20~30万t，尤其是规模化奶牛场，若缺乏有效处理手段，大量牛粪堆积容易造成严重的污染。牛粪在造成对土壤、水源、大气污染的同时，大量堆放占用奶牛场自身有限的生产场区，影响了奶牛场正常的生产秩序。随着对奶牛养殖小区及规模化新建奶牛场环保要求的提高，牛粪的出路及综合利用的研究迫在眉睫。 一、牛粪养分情况 牛粪本身是一种很好的生物质资源。同其他禽畜粪便一样，牛粪中也含有大量的矿物质元素（表1）和丰富的营养物质（表2）。牛粪质地细密，含水较多，分解慢，发热量低，属迟效性肥料。从养分含量来看，牛粪中的矿质元素和营养物质大部分含量均较其他畜禽粪便低，有机质含量与鸡粪相近，只有粗纤维、粗灰分以及无氮浸出物含量相对较高。但其产量高，总量大，因此矿物质元素和营养物质总量也相对较多。通过不同的处理技术和工艺，可生产出多种无害化、资源化、高效性的增值产品，在防治环境污染的同时也能获得良好的经济效益和社会效益。 二、牛粪生物质资源利用的现状 牛粪作为生物质资源处理的目的是将其无害化、减量化与资源化，最大限度地满足环境的可接受性及经济上的可行性。随着经济的发展和对环保要求的提高，目前，国内外处理畜禽粪便的方法很多，在生产中受到普遍欢迎的是那些投资少、运行成本低并能生产出高附加值产品的技术方法。 1、牛粪生物质资源饲料化利用
牛粪新型静态好氧堆肥过程中微生物群落结构的研究
牛粪新型静态好氧堆肥过程中微生物群落结构的研究 堆肥技术是处理畜禽粪便等农业固体废弃物的有效方法。但是,在传统的自然静态堆肥中,堆体的温度和氧气分布不均一,导致发酵不均匀、堆肥质量不佳。 本研究针对这一现象,设计了一种静态发酵装置,可以克服传统堆肥技术“堆体表面温度低、堆体深层厌氧”的技术缺陷。微生物在堆肥发酵过程中扮演重要角色,决定堆肥的进程和堆肥的质量,因此,研究堆肥过程中微生物的群落结构对于丰富堆肥理论和改进堆肥技术具有科学价值。 本研究采用新型静态好氧堆肥工艺处理牛粪和水稻秸秆,通过测定堆体理化及生物指标来验证堆肥的腐熟程度,并利用高通量测序技术来研究堆肥过程中的细菌、真菌群落结构的组成及动态变化,探讨微生物群落组成与理化及生物指标之间的相关关系。主要研究结果如下:（1）堆肥化共持续17 d,第3 d堆肥的中心及外层温度均达到55℃以上,堆肥进入高温期并持续9 d（3 d12 d）。 在整个堆肥过程中,pH值保持下降趋势并始终维持在弱碱性状态下;含水率 同样一直呈下降趋势,在堆肥结束后降至 51.0%;NH4+-N呈现先升后降的趋势,并在堆肥升温期 达到最大值(932.2 mg·kg-1),随后开始逐渐下 降;NO3--N缓慢上升,腐熟期达到最大值(95.5 mg·kg-1)。随着堆肥的进行,种子发芽指数同样逐渐上升,堆肥结束后达到97.7%。 根据堆肥过程中理化及生物指标综合推断,在堆肥17 d可使牛粪堆肥达到腐熟。（2）应用高通量测序技术研究堆肥过程中细菌、真菌群落结构的组成及动态变化。
污泥堆肥臭气怎么消除
污泥堆肥臭气怎么消除？ 优化工艺，从源头减少臭气产生，同时对臭气进行收集处理 ◆陈同斌高定刘洪涛蔡璐 随着我国城镇污水处理率的不断提高，城市污泥产量急剧增加。截至2009年，我国污水处理厂污泥产量已超过3000万吨。但是目前，全国城市污泥有效处理处置率不到10％，严重滞后于污水处理事业的发展。 生物堆肥是一种经济有效的污泥无害化处理方式，但在污泥生物堆肥工程中，臭气污染是行业所面临的突出环境问题。污泥含有多种易降解的有机物和丰富的微生物，在堆肥过程中有机质降解会产生多种臭气，扩散到周边，对环境造成污染。不同的堆肥物料、堆肥工艺所产生臭气的种类及浓度存在差异，若堆体氧气供应不足，则会产生厌氧发酵，形成硫化氢、挥发性有机酸等恶臭物质；若对堆体进行翻抛，则恶臭气体会从堆体中大量逸出。在完全好氧的堆肥过程中，仍会产生少量有味气体，但相对易被人接受。 国外有大量污泥厂因为不能解决好臭气污染问题而关闭，在国内，将污泥制砖处理的广州市一家污泥处理厂就因臭气污染成为信访大案之一，最后被迫关闭。在污泥堆肥工程实践中，臭气的产生与控制更是影响工程稳定运行的关键问题。那么，如何才能有效解决污泥堆肥的臭气污染问题？ 2009年，秦皇岛市绿港污泥处理厂建成投产。这个污泥处理厂采用智能控制生物堆肥工艺(CTB工艺)处理含水率85％的脱水污泥，日处理规模200吨。此工艺有效减少了堆肥过程中臭气的产生，并对收集的臭气进行集中处理，较好地解决了生物堆肥的臭气污染问题。绿港污泥处理厂采取“源头预防为主，末端削减为辅”的臭气控制模式，通过CTB工艺优化生物堆肥过程的发酵和氧气供应，减少臭气物质的产生，显著降低了其环境危害。CTB工艺可根据发酵堆体的温度、氧气含量等工艺参数进行智能化反馈控制，通过调节曝气量使堆体在发酵过程中的氧含量处于最佳状态，抑制堆体中臭气的产生。在生物发酵后熟期，CTB 工艺对堆体物料进行匀翻，显著减少臭气的产生和释放。在堆肥厂区，发酵车间的过道是操作人员活动较频繁的区域，如果其臭气浓度超标，也会对工作人员的健康产生影响。工程运行结果表明，与《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2－2002)中相关数值相比，发酵车间过道的硫化氢浓度低于限值88％-98％，氨气浓度低于限值22％-94％，而国内很多堆肥厂的氨气浓度往往在100mg/m3以上(标准平均值为30mg/m3)。 堆肥的混料过程也会产生少量臭气，监测表明，污泥料仓是混料车间产生臭气的主要部位。脱水污泥会产生一定浓度的硫化氢和氨气，若将其长时间存放，则会发生厌氧反应，产生大量硫化氢气体。CTB工艺保证了污泥的及时好氧处理，抑制了料仓内污泥厌氧反应的发生。与《工作场所有害因素职业接触限值》相比，硫化氢浓度低86％-99％，氨气浓度低88％-99％，混料车间空气质量较好。 为预防发生臭气超标现象，绿港污泥处理厂还通过集气系统收集生物堆肥过程中产生的臭气，并用生物滤池进行集中处理。厂区采用顶吸罩在发酵仓上方收集臭气，防止气体向生产车间和大气扩散，收集的废气经生物滤池除臭系统处理后达标排放。但工程运行中发现，顶吸罩所需的排风量大，系统的能耗和运行成本较高。为提高气体收集效率，工程中采用不透气的特殊材料将发酵仓密闭起来，对废气进行统一收集和统一处理。这样不仅能更有效地防止臭气扩散，而且降低了电耗，减少运行费用。 目前，对于堆肥过程中的臭气控制问题，关注的重点往往集中在末端除臭上，没有重视从堆肥过程进行臭气的源头控制。多个工程实践证明，更有效的控制手段应当是对堆肥过程的重要工艺参数进行优化和智能调控，以减少臭气产生。如选择合适的调理剂用量、调节堆肥物料含水率、确定最佳的鼓风参数和匀翻时间等，以加速生物堆肥进程，并最大幅度地减少臭气的产生。
高温好氧堆肥技术
堆肥制作技术及相关参数 随着规模化养殖场和城市污水处理厂的大量兴建，由此产生的有机废弃物数量日益庞大，而且高度集中，农村常见的简易堆积方式已不能采用，因为它们堆肥时间长，处理容量小，而且不适合机械化操作。而规模化高温好氧堆肥技术以其腐熟时间短、处理容量大、机械化或自动化程度高，而得到高度重视和推广应用。 (一)堆肥类型 堆肥分类方法很多。按堆制过程中是否需氧而分为好氧堆肥和厌氧堆肥；按原料发酵所处状态可分为发酵仓式堆肥和无发酵仓式堆肥；无发酵仓式好氧堆肥系统又分为露天条垛式翻堆供氧堆肥法和固定堆强制通风堆肥法两种。 好氧堆肥化是在通风条件下，有游离氧存在时进行的分解发酵过程。好氧堆肥温度高，一般在55℃以上，可维持5~11d，极限可达80℃以上，也称高温堆肥法。由于好氧堆肥法具有堆肥周期短、无害化程度高、卫生条件好、易于机械化操作等优点，在有关污泥、城市垃圾、畜禽粪便和农业秸秆等堆肥中被广泛采用。下面介绍目前国内外两类主要的好氧堆肥系统。 1．无发酵仓式堆肥系统物料通常堆制成条垛式，依据堆料供氧方式，无发酵仓式堆肥系统又可分为搅拌(翻堆)式堆肥床和固定堆式堆肥床两种堆肥方式。
搅拌式堆肥的主要特点是采用定期翻堆，使物料均匀，并提供充足氧气，有时还考虑强制通气(常采用抽气方式进行)。翻堆作业通常采用翻堆机械进行。 固定堆式堆肥基本不进行翻堆，其供氧方式主要有两种：一是采用自然通气方式进行堆肥，在堆肥场地开有通气沟，并在垂直方向设有通气管(也可用各种秸秆捆绑成束作为通气之用)，生物发酵所需要的氧气完全靠自然通风；二是采用强制通风供氧方式进行堆肥，也称固定堆强制通风堆肥法，肥堆的供氧利用鼓风机或空气压缩机强行鼓风进行，也可采用抽风方式进行。吹风或抽风可用定时器或在肥堆内安置的温度或氧气浓度自动反馈装置来间断性供氧，在一些大型堆肥厂可采用计算机控制堆肥。自然通风堆肥腐熟时间通常较长，而固定堆强制通风堆肥法则比较快，在3～5周内能使肥堆完全腐熟。 无发酵仓式堆肥系统的特点是基建投资少；工艺简单；操作简便易行；处理容量大。缺点是由于是敞开式堆肥，在冬季低温条件下，肥堆不易升温和保温；通常占地较大；堆肥时间比发酵仓式堆肥要长。2．发酵仓式堆肥系统堆肥在发酵装置内进行。发酵仓系统可分为立式发酵：塔和卧式、槽式发酵装置等两类。 立式堆肥发酵塔通常由5~8层组成，堆肥物料由塔顶进入塔内，在塔内堆肥物通过不同形式的机械运动，由塔顶一层层地向塔底移动。一般经过5~8d的好氧发酵，堆肥物即由塔顶移动至塔底而完成一次发
好氧堆肥和厌氧发酵
好氧堆肥工艺：污泥与垃圾堆肥处理技术的应用 甘肃省××市污水处理厂日处理污水3.0×104米3，污泥产量约18吨／日，含水率75%，运往垃圾处理厂进行混合堆肥生产。垃圾处理厂规模为200吨/日，混合堆肥生产规模50 吨/日，每天收集的垃圾一部分用于堆肥。 1.工艺流程图 2.工艺说明 污泥与垃圾的混合物料，可通过前处理、好氧高温发酵、厌氧中温发酵、后处理等过程，获得熟化混合堆肥，用做化肥。 2.1垃圾与污泥的前处理 （1）混合物料中污泥与垃圾数量的确定 按照污泥与垃圾的重量比3:7，处理18吨污泥需要的垃圾量为41吨，则混合物料总重为59吨。在堆肥的过程中，由于温度升高，水分蒸发等因素的影响，重量减少率在20～30%之间，故要达到混合堆肥50吨/日，物料总重约为65吨（污泥量18吨、含水率75%；垃圾量47吨、含水率35%），混合物料含水率46%。 （2）污泥与垃圾前处理主要设备 收集到垃圾处理厂的城市垃圾先堆放在干化场风干1～2天（如果垃圾含水率在30～35%左右时，也可取消这一过程），由机械铲车将干化后的垃圾堆放到垃圾斗，通过板式给料机（一台、规格10T/h、功率5.0千瓦），连续均匀地输送到磁选机（一台、功率4.0千瓦），分选出的废金属回收，经磁选后的垃圾由皮带输送机（一台、规格10T/h、功率5.0千瓦）送到垃圾滚筒筛（一台、规格10T／h、功率7.5千瓦），将大颗粒物料（≥￠50mm）选出，经消毒后卫生填埋。小于￠50mm的颗粒垃圾用皮带输送机（一台、规格10T/h、功率5.0
千瓦）送到破碎机（一台、规格10T／h、功率15千瓦），破碎后的垃圾颗粒直径为10～15mm，再由皮带输送机（一台、规格10T／h、功率5.0千瓦）送到滚筒混合机（一台、规格15T/h、功率10.0千瓦）。城市污水处理厂运来的污泥堆放到污泥斗，由板式给料机（一台、规格5T/h、功率5.0千瓦）输送到滚筒混合机，与垃圾混合均匀。 2.2好氧高温发酵 混合均匀的物料用皮带输送机（一台、规格10T／h、功率5.0千瓦）送到达诺（Dano）式滚筒（三台、规格：￠1800mm、长度36米、功率45.0千瓦），连续运行72～96小时后，送往堆场。达诺式滚筒内物料的充满度为80%，配离心式鼓风机（二台、一用一备、风量20m3／min，风压350Kpa）供氧和通风，供氧量以5.0m3空气／m3堆肥h计算。 2.3厌氧中温发酵 经达诺式滚筒发酵后的物料用皮带输送机（一台、规格10T/h、功率5.0千瓦）送到堆场，进行厌氧中温发酵，周期25天。每天一堆，其尺寸为：长×宽×高=7.0×7.0×1.5m3，堆场总面积约1600m2，长宽各取40m。 2.4混合堆肥的后处理 后处理的目的是对堆肥进一步加工，使之成为粒状产品，以供市场的需要。 主要设备：皮带输送机（一台、规格10T／h、功率5.0千瓦）、滚筒筛（一台、规格10T／h、功率7.5千瓦）、造粒机（一台、规格10T／h、功率22.0千瓦）、烘干机（一台、规格10T／h、功率18.0千瓦）、冷却机（一台、规格10T/h、功率15.0千瓦）、自动包装机（ZCS50?1型） 3.发酵设备 达诺（Dano）式滚筒，主体设备为一个倾斜式的回转窑（滚筒）。加入料斗的物料经过料斗底部的板式给料机和一号皮带输送机送到磁选机去除金属物质，由给料机供给低速旋转的发酵仓，在发酵仓内，物料随转筒的连续旋转而不断被提升，而后又借助自重下落，如此反复，物料被均匀翻到而与供给的空气接触，并借助微生物作用进行发酵，筛下物经去除玻璃后便成为堆肥。发酵过程中产生的废气则通过转筒上端的出口向外排放。 4.主要技术参数 污泥与垃圾混合重量之比3：7，混合物料容重700～900Kg／m3，最佳含水率45～50%；污泥含水率70～80%，C：N=（10～20）:1；垃圾含水率30
翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响
收稿日期:2006-01-18 基金项目:郑州市科技局项目(04BA60ABND03) 作者简介:李玉红(1976-),女,河南太康人,讲师,主要从事固体废物污染治理及资源化研究。通讯作者:王 岩(1965-),男,河南台前人,教授,博士,主要从事工农业废弃物资源化处理与利用方面的研究。 E -m ail :wangyan 371@https://www.wendangku.net/doc/86426512.html, 翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响 李玉红,李清飞,王 岩3 (郑州大学化工学院,河南郑州450002) 摘要:研究了翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响。试验共设3个处理,分别为3d 翻1次、6d 翻1次、9d 翻1次。结果表明,3d 翻1次和6d 翻1次的堆肥比9d 翻1次的堆肥升温快、温度高、种 子发芽率高。但3d 翻1次的劳动强度大,因此,在牛粪堆肥实际操作中,翻堆次数以6d 翻1次较为合适。 关键词:翻堆次数;牛粪;堆肥中图分类号:S141.4 文献标识码:A 文章编号:1004-3268(2006)07-0070-03 Effect of Turning Frequency on High Temperature Composting of Dairy Manure L I Yu 2hong ,L I Qing 2fei ,WAN G Yan 3 (College of Chemical Engineering ,Zhengzhou University ,Zhengzhou 450002,China ) Abstract :The experiment was conducted to study the effect of turning frequency on high temperature composting of dairy manure.Three heaps of dairy manure was piled up coinciding with three turning frequency treatments :turned once every 3d ,6d and 9d.The result suggested that the piles turned once every 3d or 6d had a faster rate of composting ,higher temperature and seed germination index than did one turned once every 9d.it was suggested that turning once every 6d should be practical for high temperature composting of dairy manure in order to decrease the labor strength.K ey w ords :Turning frequency ;Dairy manure ;Composting 随着我国禽畜业集约化的快速发展,禽畜粪便的产生量也与日俱增。堆肥化处理是目前最常用的无害化、资源化处理畜禽粪便的有效方法[1]。传统上,将未经处理的新鲜粪便直接施入农田,因粪便自身带有大量病原菌(如粪便中大肠杆菌、蛔虫卵等)或其他有机污染物(如激素、抗生素等)而抑制植物生长,促使植物病害发生[2]。而使用未腐熟的堆肥会使土壤中微生物的活性提高而导致土壤中氧气含量下降和土壤中可利用的N 固定,引起作物N 缺乏。同时研究还表明,以未腐熟的堆肥作为土壤肥料会影响种子发芽和植物健康生长[3]。因此,为了避免堆肥对作物带来的这些负面影响,用作土壤肥 料的畜禽粪便在使用前必须进行堆肥无害化处理。 一般情况下,人们认为,翻堆次数是影响堆肥发酵速度和堆肥品质的一个因素。研究表明,堆肥翻堆是堆肥过程中控制温度和通气的主要措施[4]。但不同材料的最佳翻堆次数不同,并且翻堆对堆肥的各种参数的影响还未充分了解。本研究在堆肥过程中通过测量堆肥温度、水分含量、p H 和种子发芽指数来确定不同翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响。1 材料与方法1.1 试验材料 试验所用牛粪为河南省花花牛母牛繁育中心提 ? 07?2006年第7期