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        豬糞秸稈高溫堆肥過(guò)程中滲濾液初步研究

        2015-07-31 12:59:23于海嬌牛明芬馬建等
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年3期
        關(guān)鍵詞:堆肥豬糞秸稈

        于海嬌 牛明芬 馬建等

        摘要:將豬糞與秸稈通過(guò)調(diào)節(jié)水分以配比3 ∶1(以鮮質(zhì)量計(jì))的比例,采用機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)、人工翻堆的靜態(tài)高溫堆肥方式,研究堆肥過(guò)程中各項(xiàng)指標(biāo)的變化。結(jié)果表明,溫度、pH值、氨氮含量、種子發(fā)芽指數(shù)已趨于穩(wěn)定,初步認(rèn)為堆肥24 d腐熟基本完全,堆肥過(guò)程中,2次堆肥溫度均可超過(guò)55 ℃。堆肥初期滲濾液排放量較大,之后逐漸降低。2組試驗(yàn)中堆肥滲濾液排放總量在75 mL左右,初步得出堆肥滲濾液產(chǎn)生量與堆肥投料質(zhì)量線性關(guān)系為y=0843×x×A+67485(式中:y為滲濾液產(chǎn)生量,mL;x為堆肥投料質(zhì)量,kg;A為投料含水率,%)。

        關(guān)鍵詞:豬糞;秸稈;堆肥;腐熟;滲濾液

        中圖分類號(hào): S141.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

        文章編號(hào):1002-1302(2015)03-0314-02

        目前,我國(guó)畜禽糞便處理基本以干燥法、焚燒法、堆肥法為主,堆肥處理能力較高,同時(shí)可提高土壤養(yǎng)分、改善土壤理化特性、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及品質(zhì)、改善土壤微生物特性。畜禽糞便高溫好氧堆肥初期產(chǎn)生大量高濃度的有機(jī)滲濾液,堆肥滲濾液滲到地下,水中的硝態(tài)氮濃度、亞硝態(tài)氮濃度增加,危害人類健康。HJ 497—2009《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,堆肥場(chǎng)內(nèi)應(yīng)建立收集堆肥滲濾液的貯存池,考慮防滲漏措施,不得對(duì)地下水造成污染。但是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)畜禽堆肥場(chǎng)沒(méi)有對(duì)貯存池的滲濾液進(jìn)行專門處理,有堆肥場(chǎng)將滲濾液用于二次堆肥,堆肥產(chǎn)品中有機(jī)物、重金屬等含量偏高,限制了堆肥的使用。本研究模擬堆肥并收集滲濾液,通過(guò)分析滲濾液的排放量與性質(zhì),選擇合適的后續(xù)處理方法,旨在為滲濾液達(dá)標(biāo)排放提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)裝置

        試驗(yàn)裝置為有機(jī)玻璃制成的密閉容器,長(zhǎng)300 mm,寬240 mm,高360 mm,堆肥外套電熱毯進(jìn)行保溫,裝置底部安裝曝氣盤進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng),空氣泵連接曝氣盤進(jìn)行間歇式通風(fēng),人工翻堆,裝置底部留有排液管收集濾液(圖1)。

        1.2 試驗(yàn)初始條件及配比

        本試驗(yàn)所用新鮮豬糞取自中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所生態(tài)站,秸稈經(jīng)粉碎后處理成1~3 cm的小段粒徑,試驗(yàn)分為2組,在基本性質(zhì)相同的情況下,第1組堆肥質(zhì)量為 15.13 kg,第2組堆肥質(zhì)量為16.92 kg,堆肥基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

        1.3 方法

        1.3.1 采樣及方法 本試驗(yàn)以豬糞、玉米秸稈為材料,堆肥原料混合均勻,混合后物料含水率55%左右,裝置外面包裹電熱毯以保證堆體內(nèi)部溫度,每3 d人工翻堆1次,機(jī)械間歇式通風(fēng),前4 d每3 h通風(fēng)30 min,之后每6 h通風(fēng)30 min。堆體中心插入數(shù)字溫度計(jì),每天10:00、16:00各記錄1次堆體溫度,取平均值。分別在0、2、4、8、12、16、20、24 d采集3個(gè)平行樣,用密封袋封存并冷藏在冰箱中,部分樣品經(jīng)自然風(fēng)干后過(guò)100目篩,備用。

        1.3.2 檢測(cè)項(xiàng)目

        將3個(gè)平行新鮮樣品混勻后取1 g放在錐形瓶中,按水肥比10 ∶1用去離子水浸提1 h,用Orion 868型pH計(jì)測(cè)定pH值,取風(fēng)干后過(guò)100目篩的堆肥樣品1 g放入離心管中,加入50 mL去離子水,3 000 r/min離心15 min,過(guò)0.45 μm纖維樹脂濾膜。用凱氏定氮儀法測(cè)定水溶性 NH+4-N、NO-3-N含量,用multi N/C 3100型TOC分析儀測(cè)定水溶性碳化二亞胺(WSC)、總氮(TN)含量,用消解儀、分光光度計(jì)測(cè)定化學(xué)需氧量(COD)含量。測(cè)定種子發(fā)芽指數(shù)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 溫度變化

        堆肥內(nèi)部溫度變化既能反映微生物所具有的活性,又是堆肥穩(wěn)定無(wú)害的重要標(biāo)志。由圖2可以看出,2次堆肥迅速升溫至50 ℃以上,從堆肥初始的升溫階段迅速進(jìn)入高溫階段,溫度變化比較敏感,高溫階段反映堆肥前原料配比以及預(yù)處理好壞,是有機(jī)物在堆肥過(guò)程中氧化分解的關(guān)鍵階段,溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于堆肥的進(jìn)行。2次堆體溫度達(dá)到50 ℃后,均持續(xù)了5~7 d,之后溫度迅速下降,隨后溫度有所回升,最后與環(huán)境溫度保持一致。從圖2可以看出,堆肥分為升溫期、高溫期、降溫期、穩(wěn)定期,可以從溫度變化曲線判斷堆肥的進(jìn)行情況,高溫堆肥符合衛(wèi)生指標(biāo)《糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

        2.2 pH值變化

        由圖3可知,2次堆肥原料的初始pH值呈中性,堆肥結(jié)束時(shí)pH值為7.0~8.0。堆肥初期微生物分解有機(jī)氮,增加了酸性物質(zhì),導(dǎo)致pH值下降,之后隨著有機(jī)物的分解,堆肥中NH+4含量增加,堿性增強(qiáng)。高溫階段嗜熱微生物代替中溫微生物進(jìn)行降解活動(dòng),此時(shí)銨態(tài)氮也迅速積累,pH值達(dá)到最高,較高的pH值使得氨氣逸出堆體,物料有機(jī)物分解產(chǎn)生的有機(jī)酸含量增加,導(dǎo)致堆體pH值下降。pH值變化呈先降后升趨勢(shì),堆肥完成前pH值為8.5~9.0,成品pH值為7.0~8.0。

        2.3 水溶性氨態(tài)氮(NH+4-N)含量的變化

        初期堆肥1次發(fā)酵時(shí),有機(jī)物在微生物作用下迅速降解,由于初期堆肥含水率比較高,因此生成的氨通過(guò)溶解作用以NH+4-N離子的形式存在,氨氮含量不斷增加。由圖4可知,處理1氨氮含量由初期的2.13 g/kg 迅速增加到3.52 g/kg,高溫期開始下降,第12天降到1.15 g/kg,這可能是由于在高溫環(huán)境下,物料中水分蒸發(fā),引起NH3大量揮發(fā)。堆肥第12天左右開始的2次發(fā)酵中,NH+4-N的變化規(guī)律類似于1次發(fā)酵,但作用機(jī)理不同。初期是在微生物作用下,2次發(fā)酵氨氮在硝化細(xì)菌作用下進(jìn)一步被氧化成NO-3-N,因此NH+4-N含量回升,出現(xiàn)1個(gè)小峰值后開始下降。2次堆肥均符合堆肥腐熟標(biāo)準(zhǔn)[1]。氨氮損失比較多,這可能是由于強(qiáng)制機(jī)械通風(fēng)不利于氨氮累積[2],加快了氨氣逸出。

        3 結(jié)論與討論

        本研究表明,2次堆肥啟動(dòng)后24 d已基本腐熟。堆肥過(guò)程中,2次堆肥溫度均可超過(guò)55 ℃。其中堆肥高溫在 50 ℃以上持續(xù)了5~7 d,pH值最終穩(wěn)定在7.0~8.0,滿足了堆肥高溫?zé)o害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。堆肥過(guò)程中滲濾液排放表現(xiàn)為:初期排放量較大,之后逐漸降低。2組試驗(yàn)中堆肥滲濾液排放總量在75 mL左右,初步得出堆肥滲濾液產(chǎn)生量與堆肥投料質(zhì)量線性方程為y=0.843×x×A+67.485。

        參考文獻(xiàn):

        [1]Bernal M P,Paredes C,Sanchez-Monedero M A,et al. Maturity and stability parameters of composts p repared with a wide range of organic wastes[J]. Bioresource Technology,1998,63:91-99.

        [2]Sartaj M,F(xiàn)ernandes L,Patni N K. Performance of forced,passive and natural aeration methods for composting manure slurries[J]. Transactions of the ASAE,1997,40(2):457-463.

        [3]Zucconi F,F(xiàn)orte M,Monac A,et al. Biological evaluration of compost maturity[J]. Biocycle,1981,22:27-29.endprint

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