人粪便好氧堆肥技术研究进展

人粪便中含有丰富的有机质成分,是一种良好的资源,然而现有的排水方式导致了人粪便极大的资源浪费。鉴于人粪便好氧堆肥技术的研究进展鲜有报道,本研究综述了影响人粪便好氧堆肥的因素,重点分析了人粪便好氧堆肥存在的问题和困难,提出了相应的解决方法,并列举了国内相关工程案例,以期为人尿的资源化利用提供技术参考和理论依据。

人粪便处理技术的研究进展

随着我国厕所革命的全面持续推进,人粪便的无害化处理、资源化利用已成为一个关注的焦点。文内综述了人粪便常见的处理方法,如好氧堆肥、厌氧发酵、昆虫转化等,并对外源添加物(如农业废弃物、菌剂等)在人粪便处理工艺上的合理运用进行总结。在此基础上,对人粪便的高效处理及利用提出展望,旨在为推进厕所革命和乡村振兴战略提供技术参考。

水浴温度对模拟人粪便堆肥理化指标的影响

人粪便的高效处理能够促进农村地区有机废弃物的循环利用,助力美丽乡村的建设。本文研究低温环境下反应器堆肥过程中水浴温度(20℃和50℃)对模拟人粪便堆肥理化指标的影响。研究发现,水浴温度20℃和50℃可使堆体温度分别提高至约27℃和约40℃。发酵初期未进行水浴加热时酸化严重,而在发酵中后期水浴温度20℃的堆体pH值高于水浴温度50℃堆体的pH值。水浴温度50℃的加水量较高、堆肥含水率却较低,说明水分流失更严重。水浴温度50℃的电导率初期较高,中后期则低于水浴温度20℃的电导率。水浴温度20℃和50℃时有机质的去除率接近,分别为31.8%和32.1%。水浴温度50℃的种子发芽指数为72.8%,高于水浴温度20℃的68.7%,由于前者满足种子发芽指数≥70%的要求,故水浴温度50℃的堆肥产品达到腐熟。

玉米秸秆作为生态厕所基质处理人粪便的实验研究

利用日本科学技术振兴机构赠送的S15型生态厕所,以玉米秸秆作为反应基质来处理人粪便,旨在研究玉米秸秆能否代替木屑作为生态厕所的反应基质.实验过程中,对粪便和玉米秸秆混合物的减量化情况、物理性状的变化以及温度、湿度、pH值、有机质、N、P、K等营养元素和碳氮比的变化情况进行了监测.结果表明:玉米秸秆能够代替木屑作为生态厕所的反应基质,且能够有效的降解人粪便,整个反应过程中粪便和玉米秸秆混合物的干重减少率为37.3%.最终残余物的pH值和碳氮比分别为8.02和13.7,且含有大量的N、P、K等营养物质,可以作为有机肥.

玉米秸秆作为生态厕所基质处理人粪便的研究

利用日本科学技术振兴机构赠送的S-15型生态厕所,分别用两种粒径的玉米秸秆作为反应基质来处理人粪便,旨在研究玉米秸秆能否代替木屑作为生态厕所的反应基质。实验过程中,对粪便和玉米秸秆混合物的减量化情况、物理性状的变化以及温度、湿度、pH值、有机质、N、P、K等营养元素和碳氮比的变化情况进行了监测。结果表明,玉米秸秆能够代替木屑作为生态厕所的反应基质,两种粒径的玉米秸秆均能作为生态厕所的反应基质处理粪便,大粒径的干重减少率为52.1%,小粒径的干重减少率37.3%。最终残余物的pH值分别为8.13和8.02,C/N分别为15.68和13.76,残余物中含有大量的N、P、K等营养物质,可以作为有机肥。

人粪便好氧堆肥温度对氮迁移转化的影响

利用密闭式好氧堆肥反应器,以新鲜锯末为空白载体,通过批量实验,研究了堆肥温度对人粪便降解效果的影响,尤其是在堆肥过程中氮的迁移转化特性.结果表明,在60℃的高温堆肥条件下,粪便中有机物(化学需氧量COD、总有机碳TOC、有机固体Sorg)的去除率可达70%以上,而35℃的中温条件下的有机物去除率为63%;高温堆肥的腐熟期可从中温条件下的10—11 d缩短到6—8 d.高温条件下粪便中的氮具有良好的保持特性,总氮Ntot的损失仅为17%,远低于中温条件下31.4%的总氮损失.考察堆肥反应过程中氮的形态变化,发现高温条件下氮的损失仅发生在堆肥反应的第一天,且表现为无机氮Nino(主要为铵态氮NH+4-N)迅速转化为氨气释放,而有机氮Norg含量保持不变.与此相比,中温条件下氮的损失可持续4 d,且伴随着部分Norg向NH+4-N和氨气的转化,导致氮的损失增大.氨气吸收和物料衡算的结果表明,每种温度下Ntot的减少量与通过氨气释放的氮的总量相等,说明NH4+-N挥发为氨气是堆肥过程中氮损失的主要原因.60℃的高温堆肥不仅可以加快有机物的腐熟,提高堆肥效率,还能有效减少氮的损失,提高产物的肥效.

人粪便序批式好氧堆肥热平衡分析

利用以锯末为载体的B io-Lux S15型生态卫生设备,进行人粪便连续堆肥试验。在90天的试验周期内,每天定时定量投加1 kg粪便,分析了系统的输入热量与输出热量组成和热量平衡。试验结果表明,水蒸发速率随着反应时间而增加,其值在1.1 kg/d^5.1 kg/d的范围内。反应器温度维持在50℃~60℃时下,输入热量的77.2%~99.5%主要用来进行水分的蒸发,在保证堆肥反应器中含水率维持在50%~60%的前提下,减少多余水分可有效减少热量消耗。整个过程无臭无味,通过外加热源,可以保证高含水率粪便堆肥化顺利的进行。

人粪便生态厕所好氧降解过程氮的迁移转化研究(Ⅰ)——高温堆肥

[目的]研究人粪便生态厕所高温好氧堆肥氮的迁移转化。[方法]利用密闭式好氧高温堆肥反应器,以新鲜锯末为空白载体,对高温堆肥条件下氮的迁移转化及堆肥产物的保氮特性进行了研究。[结果]在高温60℃、含水率60%以及连续强制供气条件下,经过为期2周的堆肥,粪便中有机物去除率达到70%以上,而总氮Ntot的损失仅有17%。氮的损失主要发生在堆肥反应的第1天,由无机氮Nino的迅速减少造成,而有机氮Norg几乎不变。占Nino90%以上的NH4-N在堆肥反应第1天迅速降低,此后缓慢减少至几乎消失。通过物料的平衡发现,在堆肥反应第1天NH4-N的减少量与堆肥反应的前24 h连续吸收的NH3-N的总量一致,说明NH4-N转化为NH3-N是高温好氧堆肥过程粪便中氮损失的主要原因和控制的关键。[结论]高温堆肥可成为一种能使堆肥产物中保持高含量的氮从而使其更好地作为有机肥的有效方法。

应用新型好氧堆肥反应器连续投加处理人粪便的研究

针对间歇式堆肥反应器处理效率低、不便移动、单次投加所需物料量大等不足,以及为更有效地处理分散型人粪便,使人粪便资源化,开发了梨形筒式好氧堆肥反应器。在获得该反应器的最佳通风与搅拌频率分别为3.0 L/min,5 min/h以及最佳m(粪便)︰m(锯末)为1︰2.5的条件下进行连续投加人粪便好氧堆肥。在不接种微生物的30 d堆制过程中,升-降温周期为36 h,平均温度为51.44℃,第15天时COD降解率达到63.99%并趋于稳定,TN损失率第17天时达到56.68%,GI于第21天时达到106.25%,堆肥完全腐熟,稳定期处理效率为23.81 g/(L·d)。接种土著菌种时,升-降温周期缩短至24 h,平均温度为53.96℃,COD降解率8 d可达65.28%,TN损失率仅为25.75%,GI于第8天达到108.22%,稳定期处理效率可达35.71 g/(L·d),比不接种时提高1.5倍,同时节约能耗50%。

家用转鼓式人粪便堆肥箱的设计与试验研究

为实现人粪便无害化、资源化,设计了一种家用转鼓式人粪便堆肥箱,该堆肥箱包括箱体、进料系统、堆肥系统、加热系统、通风系统和控制系统等多个模块。其中,进料系统,能够满足堆肥过程中堆肥辅料的自动供给,大大节约了人力;堆肥搅拌系统,能够很好地对物料进行搅拌混合。对堆肥转鼓进行静力学分析,所受最大应力为5.797 MPa,结果符合设计要求。通过30 d好氧堆肥性能试验,得出温度、pH值、氧气浓度等好氧堆肥过程中相关理化指标的变化情况,并进行种子发芽试验。试验结果表明,堆肥产品已完全腐熟,堆肥箱性能符合好氧堆肥的要求。

实时荧光定量PCR检测人粪便中空肠弯曲杆菌方法的建立与评价

目的：建立一种快速检测人粪便样本中空肠弯曲杆菌的实时荧光定量 PCR方法。方法根据空肠弯曲杆菌保守序列设计特异引物，建立空肠弯曲杆菌的实时荧光定量 PCR检测法。对该方法的线性范围、抗干扰能力进行考察。同时采用培养法和实时荧光定量 PCR法对150例粪便样本进行检测，以培养法检测结果作为参照标准，对实时荧光定量 PCR方法的灵敏度、特异度、准确度和重复性进行考察。采用 Kappa检验对两种检测方法的结果进行统计学分析。结果建立的实时荧光定量PCR方法标准曲线线性关系良好Y＝-3.51 Log（X）＋37.09，相关系数为0.996，理论检测下限为102 CFU/ml。抗干扰能力强，仅空肠弯曲杆菌出现特异性扩增曲线。与培养法相比，其灵敏度、特异度、准确度分别为92.4％，95.8％和94％；检测结果重复性良好（CV％＜5％）。统计学分析显示两种方法检测结果具有一致性，且一致性强度为极强（Kappa＝0.88，P＜0.05）。结论实时荧光定量PCR法能准确快速检测粪便样品中的空肠弯曲杆菌。

从腹泻病人粪便中检出一株非O1群霍乱弧菌O_（11）型的报告

从腹泻病人粪便中检出一株非Ｏ１群霍乱弧菌Ｏ_（１１）型的报告孙凤琪，曾爱芳，李焕枝１９９３年１０月６日，我们从肠道门诊病人王××粪便中检出一株不凝集弧菌，经广东省流行病防治研究所鉴定，确定为非０１群霍乱弧菌Ｏ１１型，报道如下。１病例简况患者王××，女...

夏秋季腹泻病人粪便培养分析

为了解青岛市夏秋季腹泻病人致病菌的分布情况,我们于1996年8月～10月,对158例急性腹泻病人的粪便进行了细菌培养,并做了统计分析。 1 资料与方法 1.1 检测对象 随机抽取初次就诊的肠道门诊病人158例,年龄1.5～70岁,其中儿科病人10例。临床症状为急性腹泻4～6次/日或10次以上,未经药物治疗,其中脓血便病人(脓细胞30/HP以上及红细胞20/HP以上)65例。

家庭小规模好氧堆肥中人粪便处理效果评价

以人粪便为堆肥原料,锯末作为载体,进行周期14 d的批量好氧堆肥试验,评价了在家庭尺度小规模好氧堆肥过程中人粪便的处理效果。结果显示,有机物在堆肥过程中得到了有效降解,总化学需氧量(COD)和水溶性COD的去除率分别达到31.7%和70.26%。堆肥过程中氨气的释放导致了氮的损失,氮损失率为15%。利用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)结合克隆测序的方法进行了微生物群落演替分析。虽然堆肥过程中并未出现明显的高温阶段,但典型的粪便致病菌在堆肥初始阶段就已灭活。具有土壤生物修复功能的细菌Pseudomonas putida和Pseudomonas panipatensis在堆肥过程中出现并表现出了很高的丰度。堆肥结束后的产品种子发芽指数达到93%,表明堆肥已腐熟。因此,小规模家庭好氧堆肥可以有效地去除有机质和保留养分,同时安全稳定的产品可作为肥料和土壤改良剂使用,这将有利于农村和缺水地区人粪便的卫生处理和资源化利用。

超高温菌好氧堆肥技术对人粪便的处理效果

为了解决传统堆肥存在的堆肥温度低、堆肥周期长的问题,采用超高温菌好氧堆肥技术对人粪便进行处理,检测超高温菌好氧堆肥过程中温度、含水率、有机质含量、总氮含量、pH值、大肠菌群数、种子发芽指数、重金属含量的变化情况。结果表明,超高温菌好氧堆肥的堆肥周期为10 d;在无外加热源条件下,堆肥最高温度达84℃,且80℃左右为常态;其余各检测指标也均符合相关腐熟标准。试验结果证明超高温菌好氧堆肥对人粪便具有良好处理效果。传统堆肥的最高温度一般只能达到50~70℃,甚至更低,堆肥周期一般为25~45 d。相较于传统好氧堆肥,超高温菌好氧堆肥不仅提高了堆肥温度、大幅缩短了堆肥周期,而且在无害化程度、堆肥产物品质提升方面具有一定优势。

四环素对人粪便好氧堆肥过程中酶活性及腐熟的影响

为了探讨抗生素对好氧堆肥过程中酶活性及堆肥腐熟的影响,添加四环素(TC)的人粪便与锯末进行好氧堆肥试验.试验共设4个处理:CK(不添加TC)、TC100(100 mg·kg^(-1)DW(干重)TC)、TC500(500 mg·kg^(-1)DW TC)和TC1000(1000 mg·kg^(-1)DW TC).研究了堆肥温度、p H、水溶性碳、种子发芽率、脱氢酶和脲酶在21 d的不同堆肥处理中的变化特性.结果表明,堆肥中四环素浓度的增加显著抑制了堆料中温度的升高,降低了p H值,增加了水溶性碳的残留,减少了种子发芽率并阻碍了脱氢酶和脲酶的活性.堆肥的参数如堆肥温度、p H、水溶性碳和种子发芽率等指标都可以用来表征堆肥的腐熟度,以上研究结果表明堆肥中四环素浓度高达1000 mg·kg^(-1)时,四环素阻碍了粪便处理的好氧堆肥过程并影响堆肥产物的腐熟.