屠宰废弃物高温快速堆肥机理及应用研究

发布时间：2017-10-31 04:04

  本文关键词：屠宰废弃物高温快速堆肥机理及应用研究

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【摘要】：本论文针对养殖和屠宰废弃物资源化堆肥时间长、效率低的关键技术问题,以屠宰废弃物为堆肥原料,并添加耐高温的嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus),在六通道堆肥呼吸仪(HORIBA Model VA-3000)60、70、80℃的持续高温中,研究不同堆肥条件对堆料理化性质的影响,探究在高温、添加嗜热菌的情况下快速腐熟堆肥的原因,寻找10 h内快速腐熟堆肥的最佳工艺参数,比较自然堆肥与高温快速堆肥在实际生产中的应用。研究结果如下:(1)添加不同浓度的外源菌,菌悬液会导致堆肥起始工艺参数不同。菌悬液对堆肥起始的影响表现为改变含水量,微调p H、EC,类似于酸碱缓冲液,改变碳氮含量,低浓度菌对碳氮比基本无改变。分别添加0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%5种不同质量浓度嗜热菌,其中:1%加菌组水分含量较对照增加幅度为5.82%;p H、EC均有不同程度的改变;0.25%加菌组含碳量较对照降低幅度为9.20%;0.75%加菌组全氮含量较对照下降幅度为35.33%;0.75%加菌组碳氮比较对照增大幅度为4.34%。(2)在10h内,呼吸瓶发酵7.5 h和堆肥呼吸仪发酵10h两种堆肥模式温度的变化经历60℃上升到69℃的升温期、63~69℃的高温期、69℃下降到61℃的降温期,最后接近环境温度60℃,可快速达到常温堆肥30~60天左右的效果;堆肥过程中含水率的变化范围从44%下降到39.22%;碳氮比(C/N)从20.53下降到14.66;O2含量最低为4.5%;CO2的含量最高为980cm3/m3;p H从9.78上升到10.18;EC从2.89降到1.06。(3)随着堆肥处理温度升高,70℃温度的变化符合堆肥的周期变化,80℃温度的变化出现异常;含水量在堆肥过程中均呈下降趋势;70℃碳氮比在堆肥后期出现上升,而80℃在整个堆肥周期均为下降;p H、EC在2种温度堆肥中表现为不同程度的下降趋势,氧气含量和二氧化碳含量的变化互为消长现象。综上所述,70、80℃堆肥过程中温度、碳氮比等基本性质会发生异常变化,不利于堆肥周期的缩短。(4)60℃堆肥过程中,加菌质量浓度为0.25%时,E4/E6最低约为2.2;60℃、0.25%加菌组的GI值最高在135%以上;60℃、0.25%加菌组的T值最低约为0.50;60℃、0.5%加菌组的p H最低约为8.45;60℃、0.25%加菌组的EC值最低约为3.0 m S/cm。综合表明,60℃高温堆肥、0.25%加菌浓度,是本实验中最优的堆肥条件。(5)在60℃持续高温、加入0.25%嗜热脂肪地芽孢杆菌的堆肥过程中,堆肥物料温度、含水量、p H、EC均呈下降趋势。2h后的温度从60℃下降到53.4℃,在第4h时,温度达到最高值61.3℃并保持到第6h,6h后,堆肥物料达到相对腐熟,此时的温度从59.9℃下降到第10h的54.5℃;含水量由起始的43.5%下降到最终的30.5%;p H值由10.08下降到9.66,EC由2.18下降到1.11。以上理化性质的变化均有利于生物有机肥的生产应用。(6)自然堆肥与高温堆肥比较,自然堆肥前3个月组含水率均在80%以上,总碳含量变化不显著,集中于40%左右,总氮含量为1.7%~2.8%,碳氮比在脱水后变化不显著,在17%~19%左右,p H在8.39~9.89间波动,EC除鲜样脱水组都高于4.0 m S/cm;第4个月组含水量为34.9%,总碳含量为17.8%,总氮含量为1.0%,碳氮比为18.16%,p H为9.52,EC为4.42。高温堆肥后,颗粒和粉料有机肥含水率分别为24.3%和13.9%,全碳含量占干重比例较小,总碳含量基本没变,为14.9%~17.8%,总氮含量变化不显著,均在1%左右,碳氮比整体呈现持平状态,在16%~18%左右,p H在8.87~10.02间,EC值降低到规定范围的4.0 m S/cm以下。自然堆肥3个月后进入发酵的重要时期,各理化性质在3~4月变化最显著,高温好氧堆肥能在短期内将堆肥腐熟,各理化性质均在腐熟堆肥的范围。本研究结果将为规模化养殖和屠宰废弃物资源化利用提供一定的参考,为固体废弃物高温快速堆肥奠定一定的技术基础。
【关键词】：屠宰废弃物 堆肥 微生物 高温 理化性质
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-25
• 1.1 中国畜禽养殖业的发展及趋势13-14
• 1.1.1 中国畜禽养殖业的发展史13
• 1.1.2 中国畜禽养殖业的现状13-14
• 1.1.3 中国畜禽养殖业的发展14
• 1.2 屠宰废弃物应用现状14-15
• 1.2.1 屠宰废弃物的概述14-15
• 1.2.2 屠宰废弃物的产量15
• 1.2.3 屠宰废弃物的应用15
• 1.3 屠宰废弃物的危害15-16
• 1.4 堆肥的研究16-21
• 1.4.1 堆肥的概述16
• 1.4.2 堆肥种类及特点16
• 1.4.3 堆肥机理16
• 1.4.4 堆肥过程的影响因素16-17
• 1.4.5 腐熟度指标17-20
• 1.4.6 堆肥技术发展趋势20-21
• 1.5 堆肥的应用21-22
• 1.5.1 堆肥应用的发展21
• 1.5.2 微生物菌剂在堆肥中的应用效果21-22
• 1.5.3 屠宰废弃物堆肥应用22
• 1.6 高温菌的研究22-23
• 1.7 本课题来源及主要研究内容23-24
• 1.7.1 课题来源23
• 1.7.2 研究内容23-24
• 1.8 本研究的创新点与意义24-25
• 1.8.1 创新点24
• 1.8.2 意义24-25
• 2 高温菌对堆肥废物基本理化性质的影响25-37
• 2.1 引言25-26
• 2.2 材料与方法26-30
• 2.2.1 试验材料26-27
• 2.2.2 试验设备与样品27-28
• 2.2.3 试验过程与方法28-30
• 2.3 结果与分析30-35
• 2.3.1 添加不同浓度微生物后含水量的变化30-31
• 2.3.2 添加不同浓度微生物后p H的变化31-32
• 2.3.3 添加不同浓度微生物后EC的变化32-33
• 2.3.4 添加不同浓度微生物后全碳的变化33
• 2.3.5 添加不同浓度微生物后全氮的变化33-34
• 2.3.6 添加不同浓度微生物后碳氮比的变化34-35
• 2.4 讨论35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 3 高温快速堆肥处理屠宰废弃物效果研究37-49
• 3.1 引言37-38
• 3.2 材料与方法38-41
• 3.2.1 试验材料38-39
• 3.2.2 试验设备39
• 3.2.3 试验过程与方法39-41
• 3.3 结果与分析41-46
• 3.3.1 废弃物温度的变化41-42
• 3.3.2 废弃物含水量的变化42-43
• 3.3.3 废弃物C/N的变化43-44
• 3.3.4 废弃物O_2、CO_2的变化44-45
• 3.3.5 废弃物pH、EC的变化45-46
• 3.4 讨论46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 4 70、80℃堆肥过程中基本性质的变化比较49-62
• 4.1 引言49-50
• 4.2 材料与方法50
• 4.2.1 主要材料及仪器设备50
• 4.2.2 实验过程与方法50
• 4.3 结果与分析50-59
• 4.3.1 初始 70、80℃温度随发酵时间的变化50-52
• 4.3.2 初始 70、80℃含水量随发酵时间的变化52-53
• 4.3.3 初始 70、80℃C/N随发酵时间的变化53-54
• 4.3.4 初始 70、80℃p H随发酵时间的变化54-55
• 4.3.5 初始 70、80℃EC随发酵时间的变化55-57
• 4.3.6 初始 70℃ O_2、CO_2随发酵时间的变化57-58
• 4.3.7 初始 80℃ O_2、CO_2随发酵时间的变化58-59
• 4.4 讨论59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 5 高温菌对快速堆肥腐熟的影响研究62-73
• 5.1 引言62-63
• 5.2 材料与方法63-65
• 5.2.1 试验材料与用品63
• 5.2.2 试验设备63-64
• 5.2.3 试验过程与方法64-65
• 5.3 结果与分析65-70
• 5.3.1 添加不同浓度微生物后的E_4/E_665-66
• 5.3.2 添加不同浓度微生物后的GI66-67
• 5.3.3 添加不同浓度微生物后的T值67-68
• 5.3.4 添加不同浓度微生物后的pH68-69
• 5.3.5 添加不同浓度微生物后的EC69-70
• 5.4 讨论70-71
• 5.5 本章小结71-73
• 6 优化堆肥工艺后理化性质的变化73-79
• 6.1 引言73
• 6.2 材料与方法73-74
• 6.2.1 试验材料73-74
• 6.2.2 试验方法74
• 6.3 结果与分析74-77
• 6.3.1 60℃、加菌 0.25%堆肥过程中温度的变化74-75
• 6.3.2 60℃、加菌 0.25%堆肥过程中含水量的变化75-76
• 6.3.3 60℃、加菌 0.25%堆肥过程中pH的变化76
• 6.3.4 60℃、加菌 0.25%堆肥过程中EC的变化76-77
• 6.4 讨论77
• 6.5 本章小结77-79
• 7 规模化屠宰废弃物自然堆肥与高温好氧堆肥应用79-92
• 7.1 引言79
• 7.2 材料与方法79-81
• 7.2.1 实验材料79
• 7.2.2 实验设计79-80
• 7.2.3 实验仪器与用品80
• 7.2.4 试验方法80-81
• 7.3 结果与分析81-89
• 7.3.1 自然堆肥与高温好氧堆肥不同时期的含水率81-82
• 7.3.2 自然堆肥与高温好氧堆肥不同时期的全碳含量82-84
• 7.3.3 自然堆肥与高温好氧堆肥不同时期的全氮含量84-85
• 7.3.4 自然堆肥与高温好氧堆肥不同时期的碳氮比85-87
• 7.3.5 自然堆肥与高温好氧堆肥不同时期的p H87-88
• 7.3.6 自然堆肥与高温好氧堆肥不同时期的EC88-89
• 7.4 讨论89-90
• 7.5 本章小结90-92
• 结语92-97
• 致谢97-98
• 参考文献98-106
• 攻读硕士学位期间发表的论文106

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本文编号：1120672