超高温堆肥降解微塑料研究现状

超高温堆肥是一种新兴的有机固废处理方式,可以克服很多传统堆肥方式的缺点,而微塑料是一种粒径小于5mm的不易自然降解的新型污染物质,广泛存在于各个角落,对环境以及人类社会造成很严重的危害,开发一种高效处理微塑料的技术迫在眉睫。现阶段有学者利用超高温堆肥降解微塑料并进行了一些研究,综述了利用超高温堆肥降解微塑料的优势以及研究进展,并对如何利用超高温堆肥降解微塑料进行了展望。

餐厨垃圾高温堆肥工艺优化研究

【目的】研究餐厨垃圾高温堆肥工艺优化,以实现餐厨垃圾减量化、无害化、资源化的高效处理。【方法】以餐厨垃圾为主要原料,围绕物料粒度、堆肥混合物含水率、高温堆肥时间、pH值、堆肥温度、通风供氧速率等控制因素,在不同条件下检测餐厨垃圾高温堆肥进程变化和最终堆肥制品质量。【结果】研究发现:在综合考量堆肥效率和堆肥制品质量等因素下,物料粒径≤20 mm、堆肥混合物含水率55%、高温堆肥时长120 h、高温堆肥培养温度55℃、供氧通风速率15 L·min-1的工艺条件有利于提高餐厨垃圾高温堆肥效率,获得优质堆肥制品。【结论】研究所得最优餐厨垃圾高温堆肥工艺,为及时高效处理餐厨垃圾,实现餐厨垃圾无害化、减量化和资源化的高效利用提供指导。

高海拔地区牛羊粪高温堆肥技术要点及实际运用——以日土县为例

为探究日土县牛羊粪高温堆肥技术在农业生产中的重要性及其实际运用措施,通过对日土县牛羊粪堆肥技术的实际应用,观察并记录堆肥过程中的温度、氧气含量、水分等参数,分析技术运用的过程;结果显示,采用高温堆肥技术制成的牛羊粪堆肥,具有微生物含量高、营养成分丰富、无异味和劣质杂质的优点,同时节约了资源,有效减少了环境污染。高温堆肥技术在农业生产中的应用具有重要意义,能够提高土地肥力,提高农作物产量。因此,在堆肥的生产和使用中,应该积极推广高温堆肥技术,以更好地保护环境和促进农业可持续发展。

污泥超高温堆肥衍生胡敏酸对Pb^(2+)的结合机制

污泥稳定化产物中含有丰富的功能有机物,能够直接参与重金属的络合过程。超高温堆肥作为一种更有优势的污泥稳定化手段,明晰其产物中的典型功能有机质与重金属结合特性,对于评估其土地利用的价值至关重要。本文采用吸附实验对比分析了超高温堆肥(HTC)、高温堆肥(TC)和生污泥(RS)样品中典型功能有机物胡敏酸(HAs)与Pb^(2+)的吸附效果。结果表明,HTC和TC中HAs对Pb^(2+)的理论最大吸附量(q_(m))会随着堆肥进行而逐渐增大。在堆肥过程中HTC的HAs含量相对TC也有明显增加,第21天即达到最高值。HTC堆肥(21天)衍生HAs对Pb^(2+)的吸附量(29.6mg/g)比TC(17.3mg/g)高70.7%,这表明HTC产物在土壤重金属污染修复方面更具优势。^(13)C NMR结果表明,在堆肥过程中HTC衍生HAs的酚基碳与芳香碳增加更多,堆肥前期(0~21天)HTC衍生HAs的芳香碳增加比TC更快速。进一步采用红外光谱,结合二维相关光谱和移动窗口技术解析,表明HTC堆肥衍生HAs的多糖类物质会最先与Pb^(2+)进行结合。其中,HTC堆肥衍生HAs与Pb^(2+)结合最重要的官能团是酚羟基和芳香族基团。基于上述认识,可知HTC的高腐殖化特性使酚羟基和芳香族基团等基团增加是HTC具有更强结合Pb^(2+)能力的关键,HTC有利于污泥的高效土地利用。

餐厨垃圾高温堆肥原料预处理优化研究

餐厨垃圾水分含量和有机质含量较高,在资源化处理前,需要提前对原料进行预处理,以降低初始含水率和去除杂质。为快速、有效地完成预处理工序,选取分选、破碎、脱水等因素,检验经以上因素预处理后堆肥制品的水分、有机质、总养分等的质量分数,并运用配对样本t检验方法进行显著性分析。结果表明:有分选的堆肥制品的有机质、总养分含量显著高于无分选的堆肥制品,但对水分含量无显著影响;破碎等级改变对检验结果没有显著影响;脱水二档与一档的水分含量显著高于三档,脱水三档的有机质、总养分含量显著高于一档。最终,优化得到的预处理工序是经分选、破碎2级、脱水三档。

高温堆肥对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的作用

【目的】规模化养殖畜禽粪中含有多种抗生素药残和重金属元素,其对畜禽粪在农业中利用的影响已引起广泛的重视。通过试验研究探索对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的技术途径。【方法】利用高温堆肥方法,比较不同堆肥处理对畜禽粪中四环素类抗生素TTC(四环素)、OTC(土霉素)和CTC(金霉素)的降解特点以及对重金属Cu、Zn、Cr、As元素水溶态的影响。【结果】不同堆肥处理的TTC、OTC、CTC均以P+S处理、C+S处理去除效果最好;添加专门选择的BM菌剂可以促进四环素类抗生素的降解,添加BM菌剂处理对TTC、OTC、CTC的降解去除效果好于P+S+TCs处理和C+S+TCs处理。所有处理对OTC降解去除效果较差,C+S+OTC处理去除率最低为40.23%。所有堆肥处理降解去除率由大到小的顺序均为:TTC>CTC>OTC。添加风化煤堆肥处理对水溶态Cu、Zn、Cr、As的钝化效果显著地好于P+S和C+S处理。猪粪堆肥添加风化煤钝化剂处理的Cu、Zn、Cr、As元素水溶态含量,堆肥后比堆肥前分别减少了6.17%、6.40%、4.17%和1.83%。鸡粪堆肥添加风化煤钝化剂的处理,堆肥后比堆肥前分别减少了7.07%、5.69%、5.50%和2.07%。【结论】在不同堆制条件下,高温堆肥对四环素类抗生素具有不同程度的降解效果,外源添加有益降解菌剂有助于抗生素药物残留的去除;高温堆肥也可以降低重金属生物有效性,风化煤对畜禽粪堆肥中的水溶态重金属元素具有钝化作用。

不同通风方式对猪粪高温堆肥氮素和碳素变化的影响

采用单一机械翻堆、强制通风与机械翻堆相结合和单一强制通风3种通风方式,研究不同的通风方式对猪粪堆肥过程中的温度、T-N、NH4+-N、NO3--N、T-C、水溶性C(DOC)和固相C/N比随时间的变化规律。结果发现,强制通风与机械翻堆相结合的方式是最佳的通风方式,它可以加快堆肥温度升高,促进NH4+-N向NO3--N的转化,有利于水溶性C(DOC)的分解和固相C/N的降低,从而加快堆肥的腐熟。

高温堆肥过程中的氮素损失及其变化规律

利用鸡粪和粉碎小麦秸秆为原料进行了C/N比分别为12.4、17.4、31.2、35.2的自然通风静态堆肥对比试验,定量化研究了堆肥过程中不同阶段各种形态氮素转化和氮素损失途径。结果表明,TOC随着堆肥的进行逐渐降低,C/N比越低堆肥TOC的降解越少;低C/N比堆肥的全氮含量呈下降趋势,高C/N比堆肥处理的含氮量呈上升趋势。堆肥过程中的C/N比均呈下降趋势,其中31.2C/N和35.2C/N2个处理的C/N比下降明显,12.4C/N和17.4C/N堆肥处理的C/N比变化不大。12.4C/N、17.4C/N、31.2C/N、35.2C/N4个堆肥处理的氮素损失率分别为58.7%、60.2%、37.7%、23.3%。氮素损失的主要途径为铵态氮以氨气的形式挥发,堆肥的3～7d是氮素损失的主要时期。堆肥过程中氨态氮和有机氮的变化最大,硝态氮变化较小,主要在堆肥后期略有形成,堆肥28d时,所有堆肥处理硝态氮含量占总氮含量变化为0.58%～0.25%。堆肥C/N比越低,有机氮损失越多,氨态氮损失越小。高C/N比堆肥氨态氮不仅损失少,而且向有机氮转化。

高温堆肥对鸡粪中氟喹诺酮类抗生素的去除

由于抗生素不能被完全吸收而大部分随禽畜粪便进入环境将严重威胁生态环境及人类健康,探讨了高温堆肥去除鸡粪中氟喹诺酮类(Fluoroquinolones,FQs)抗生素(诺氟沙星、环丙沙星、洛美沙星、恩诺沙星、沙拉沙星)的可行性以及接种外源耐高温菌对去除FQs的影响。结果表明:高温堆肥可去除鸡粪中48.4%~77.1%的FQs,且FQs的降解在堆肥初期(0~14 d)较快;堆肥中FQs的降解可用一级动力学方程进行拟合,降解速率与鸡粪中FQs的初始浓度正相关;接种外源耐高温菌种后FQs的去除率为60.3%~76.4%,比未接种时提高了3.3%~7.2%,且诺氟沙星和洛美沙星的去除率显著提高。鉴于高温堆肥未能实现畜禽粪便中残留FQs的高效去除(90%以上),因此还有待于堆肥过程和外源添加菌种的进一步优化研究。

番茄秸秆高温堆肥作为番茄育苗基质的循环利用研究

以番茄秸秆和牛粪为原料,进行了为期30 d的高温好氧堆肥,探讨番茄秸秆堆肥作为番茄育苗基质的可行性。结果表明,堆体温度55℃以上共计9 d,可有效杀灭致病菌;p H值在微碱性范围内呈先升高后下降的变化趋势;电导率在4~5 m S·cm-1的范围内,呈现先下降后上升的变化过程。堆肥30 d后,C/N由最初的25降低到20以下,发芽指数增加到61%,堆肥基本腐熟。番茄秸秆堆肥与蛭石混配后培育番茄幼苗,从株高、茎粗和壮苗指数等形态指标分析,番茄幼苗均生长良好。综合分析发芽率和壮苗指数等,堆肥与蛭石体积比为1∶4的混配基质育苗效果较好。

鸡粪与不同秸秆高温堆肥中氮素的变化特征

以鸡粪与小麦秸杆和玉米秸杆为堆肥原料,在自制的强制通风静态垛堆肥反应器中进行堆肥试验,研究堆肥制作过程中各种氮素形态的变化及迁移特征。结果显示,堆制中堆温变化分为高温期、降温期、稳定期3个阶段;含水量的减少量较低;两处理铵态氮含量在高温期增加,在降温期降低,整个堆制期间分别减少了69.9%和57.0%;硝态氮含量在高温期分别降低了0.236和0.254g/kg,降温期和稳定期增加,堆制结束时较初始分别增加了1.52和3.04倍;有机氮在高温期和降温期增加,在降温后期和稳定期降低,堆制期间分别减少了1.4%和20.7%;堆制结束时总氮分别减少了7.7%和22.2%,渗沥液中硝态氮和有机氮的浓度较高。堆制期间有机碳分别降解了37.9%和37.3%;pH值在高温期分别达9.16和9.37,堆制结束时分别为8.05和8.27。综合分析表明,氮素的损失主要是降温期氨的挥发和稳定期硝态氮与水溶性有机氮的淋失。

畜禽粪便高温堆肥及工厂化生产研究进展

对畜禽粪便堆肥化的原理、影响因素及腐熟度做了介绍 ;对高温堆肥工厂化生产发展概况及工艺参数做了初步的总结 ,指出发酵过程的实质是微生物作用过程 ,堆肥调控技术的核心是为好气微生物创造一个良好的生存环境。改进物料预处理 ,应用适量添加剂 ,调节 C/ N比、水分和酸碱度 ,控制发酵温度和时间 ,可以优化堆肥过程的环境条件 ,提高微生物活性 ;加快堆肥化进程 ,促进堆肥的腐熟 ;减少氮素损失 ,保持养分含量 。

两种外源微生物对鸡粪高温堆肥的影响

利用鸡粪和锯末在自动化高温堆肥装置中进行堆肥试验,并引入两种外源微生物:FM菌和EM菌,探讨了二者对堆肥过程氮素保存和堆制效果的影响。结果表明,两种外源菌对水溶性氨态氮的转化和水溶性有机氮的形成都有明显的促进作用,对氮素保存有较好的效果。其中,FM菌对促进有机碳的分解、有机氮的形成和缩短堆肥时间更为有利。

高温堆肥对猪粪中多类抗生素的去除效果

在人工控制条件下进行高温堆肥,考察不同通风方式对堆体温度、发芽指数等堆肥腐熟指标的影响,研究堆肥过程对磺胺二甲嘧啶(SMN)、土霉素(OTC)、金霉素(CTC)和泰妙霉素(TIA)这4种常见畜用抗生素的去除效率。结果表明,翻堆+机械通风的方式可以促进堆肥腐熟进程,提高堆体最高温度并延长堆体高温阶段持续时间。抗生素的去除主要发生在堆体升温及高温阶段,且去除效率随着堆体最高温度的升高而提高。在4种抗生素添加量均为100 mg.kg-1条件下,堆肥腐熟进程并未受到较大影响。经过28 d的高温堆肥,SMN、OTC、CTC和TIA的残留量分别为1.90、7.20、6.64和8.75 mg.kg-1。

不同配比的牛粪与玉米秸秆对高温堆肥的影响

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,达到了快速腐熟的目的;至堆肥结束时,堆体无恶臭,呈现黑褐色,体积减少量为56%,pH 8.4,总固体溶解量为1 275mg·L-1,电导率为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.

厨余垃圾高温堆肥中嗜热细菌种群结构分析

基于16SrDNA的PCR-变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术和系统发育分析,对厨余垃圾高温堆肥中嗜热细菌种群结构进行研究.堆肥高温阶段(>50℃)持续7d,在此期间从堆体中采样并提取微生物总DNA,使用细菌通用引物GC-341F/907R从总DNA中成功PCR扩增出目标16SrDNA片段,对扩增16SrDNA进行DGGE分析,DGGE条带相似性Cs值分析和切胶测序,使用序列数据进行同源性分析并建立系统发育树.DGGE和相似性Cs值分析结果表明,堆肥高温阶段有着比较丰富的细菌多样性,同时存在明显的优势种群结构变化;切胶测序和系统发育分析结果表明,大部分高温阶段优势种群序列与芽孢杆菌属(Bacillus)和梭菌属(Clostridium)中的嗜热菌群具有较近的亲缘关系.

高温堆肥的物质转化与腐熟进度关系

以畜粪及麦秆作为原料制定高温堆肥体系 ,研究了堆肥化进程中 C/ N比、粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分及 CO2 等物质的变化特征与腐熟进度关系。结果表明 ,CO2 产生量与堆肥腐熟进度的关系最为密切 ,在整个堆肥制作中下降 90 %左右 ,其中一次发酵期就下降 50 %以上 ,在后期 ,深度熟化阶段稳定在 2 g.kg-1.d-1以下 ;其他指标变化在一定程度上反映了堆肥的腐熟进度 ,但均随堆肥材料不同而表现出较大的差异 。

水葫芦高温堆肥过程中氮素损失及控制技术研究

为减少水葫芦高温堆肥过程中氮素损失,采用静态高温好氧堆肥的方法,分析了水葫芦堆肥过程中氮素转化规律,研究了添加化学保氮剂对减少堆肥中氮素损失的效果。结果表明,水葫芦堆肥过程中总氮及有机氮含量均呈上升趋势,铵态氮与硝态氮含量均呈先上升后下降的趋势,总氮损失率为12.84%;水葫芦堆肥过程中氮素损失途径主要为以NH3、N2O等气态形式逸出,其中,堆肥前10d是NH3挥发的高峰期,堆制后第5~9d的N2O排放速率最大;添加化学保氮剂对水葫芦堆肥过程第4~10d的氨挥发具有显著的抑制作用,NH3挥发量可减少23.82%,另外,化学保氮剂处理降低了堆制后第0~5d的N2O排放速率,增加了第9d以后的N2O排放速率;使用化学保氮剂原位控制水葫芦堆肥过程的氮素损失具有较好的效果,与常规对照相比,化学保氮剂对水葫芦堆体的保氮效率为32.70%。

高温堆肥的生物化学变化特征及植物抑制物质的降解规律

采用现场堆肥制作过程中生化指标检测及种子发芽实验方法，研究了高温堆肥的生化变化特征及植物抑制物质的降解规律。结果表明，在堆肥制作中， pH和电导率较堆制前有所提高，且在持续高温阶段高于后期熟化阶段；纤维分解酶始终保持旺盛的活性，堆制前、中、后期各出现一个峰；脲酶活性在堆制前期迅速上升，中后期基本趋于稳定；相反过氧化氢酶活性前期呈下降趋势，在中后期有所回升；在整个堆肥制作中，堆肥浸提液严重影响种子发芽，最终堆制结束时发芽率也没有明显的提高。

农户小型高温堆肥的实验研究

为改善农村环境卫生，解决粪便无害化处理及再利用，根据目前农户生产方式，对小于１ｍ３小型高温堆肥过程进行了实验研究。结果表明：采用泥土、塑料薄膜覆盖及不覆盖０．６～０．８ｍ３的小型堆肥，在冬季－１０℃±的条件下，也可有效地维持５０～６０℃高温１周以上，粪大肠菌菌值达到０．４～１１．１，蛔虫卵死亡率１００％，符合粪便无害化标准要求。