沼渣堆肥参数优化及堆肥利用研究

发布时间：2017-08-12 10:02

  本文关键词：沼渣堆肥参数优化及堆肥利用研究

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【摘要】：沼渣是沼气工程产生的副产物,因其含有丰富的氮、磷、钾等营养元素,国外的发达国家一般是经过长期的储存后直接当作有机肥施用于农田,但在我国由于大型沼气站沼渣往往堆放丢弃,可能会引起高浓度的有机物、病原微生物等污染物质进入环境,造成资源浪费的同时又引起二次污染,所以沼渣的合理处置与合理利用有助于我国大型沼气工业的发展。虽然研究工作者对市政垃圾为发酵物产生的沼渣进行堆肥已有少量的研究,但以牛粪为发酵物产生沼渣堆肥化的研究尚鲜见报道。本文采用间歇强制曝气法进行沼渣堆肥,实现了沼渣堆肥参数优化,探讨了堆肥进程中N、P、K等元素的变化规律,利用堆肥产品的酶活性实验认证了沼渣较尿素肥料的优越性,通过沼渣堆肥产品盆栽实验分析了沼渣堆肥较化学复合肥的优越性。通过不同通风速率对沼渣堆肥的影响实验发现,通风速率为0.2与0.5L/(min·kg OM)的堆体维持高温阶段的时间为5天,而通风速率为0.8L/(min·kg OM)堆体维持高温阶段时间为4天;通风速率为0.2L/(min·kg O M)的堆体终产品的NH_4~+-N含量超过400 mg/kg,超过相应标准,各堆体终产品NO_3~--N的含量分别是2545、3146与2735mg/kg;各堆体终产品C/N分别是16.5、14.1与15.6;各堆体终产品GI值分别是92.2%、96.6%与82.7%,0.5L/(min·kg OM)是堆体合适的通风速率。以玉米芯与秸秆为外源添加剂对沼渣进行堆肥,结果表明:以玉米芯、秸秆为外源添加剂的沼渣堆肥维持高温阶段的时间都是5天;各堆体OM的分解率分别是36.1%、33.2%;各堆体终产品的GI值分别是95.2、82.2;堆肥终止时,以玉米芯为外源添加剂的沼渣堆肥的三维荧光光谱类富里酸荧光峰增加更为明显。玉米芯是沼渣堆肥较优的外源添加剂。用玉米芯调节沼渣堆肥C/N,进行不同初始C/N堆肥实验,堆肥终止时,各堆体的含水率分别是44.3%、40.5%与33.3%,其中初始C/N为26堆体,既有利于堆肥结束后的干化处理,也不会因堆肥后期含水率下降过快而影响堆肥的进程。初始C/N为26是堆肥合适的初始C/N。通过堆肥进程中营养元素的变化可以发现:堆肥初期,NH_4~+-N的含量不断升高;随着微生物的同化、硝化和氨的蒸发,使堆体中NH_4~+-N的含量不断降低;堆肥进程中NO_3~--N含量增加是硝化细菌硝化作用的结果,堆肥高温阶段硝化过程受到一定程度的抑制作用。随着沼渣堆肥的不断进行,堆料中有机质的含量不断降低,造成堆体中TP、TK、Olsen-K含量不断增高,Olsen-P的含量先增加后降低;TP中IP与OP的分布规律不明显。通过土壤酶活性实验表明,添加沼渣堆肥的土壤能够维持长时间的较高土壤脲酶活性,有利于增强土壤的肥力;添加沼渣堆肥的土壤具有较强的抗氧化能力,有利于解除过氧化氢对微生物、植物和土壤等的毒害作用。沼渣堆肥最佳施用量实验表明,堆肥:土壤为1:10、堆肥:土壤为1:5混合后种植的黑麦草拥有较大的株高、叶长、叶宽、分蘖数和饱和光合速率,黑麦草长势好;沼渣堆肥与化学复合肥对比实验表明,在同一氮水平下施加沼渣堆肥与化学肥料,沼渣堆肥更能提高黑麦草的产量,具有明显的优越性。
【关键词】：沼渣 堆肥 营养元素 黑麦草
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.4;X705
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题的背景及研究的意义11-15
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题的研究背景及意义11-15
• 1.2 固体废物堆肥化研究现状15-19
• 1.2.1 国外固体废物堆肥化研究现状15-16
• 1.2.2 国内固体废物堆肥化研究现状16-17
• 1.2.3 国内外文献综述的简析17-18
• 1.2.4 沼渣高温好氧堆肥影响因素18-19
• 1.3 主要研究内容19-20
• 1.4 技术路线图20-21
• 第2章 试验材料与方法21-28
• 2.1 试验材料21-24
• 2.1.1 堆肥原料21
• 2.1.2 主要仪器设备与试剂21-22
• 2.1.3 试验方法与试验装置22-24
• 2.2 样品测定方法24-26
• 2.2.1 堆肥样品预处理方法24
• 2.2.2 三维荧光光谱测定液制备与测定24-25
• 2.2.3 GI值的测定25
• 2.2.4 土壤过氧化氢酶活性25
• 2.2.5 黑麦草光合生理指标测定25-26
• 2.2.6 常见指标测定方法26
• 2.3 实验过程中条件的控制26-28
• 2.3.1 堆肥进程中实验条件控制26-27
• 2.3.2 土壤酶活性实验中试验条件的控制27
• 2.3.3 盆栽实验中试验条件的控制27-28
• 第3章 沼渣堆肥参数的优化28-50
• 3.1 引言28
• 3.2 堆肥原料特征分析28-31
• 3.2.1 堆肥原料SEM-EDAX分析28-30
• 3.2.2 三维荧光光谱特征分析30-31
• 3.3 不同通风速率对沼渣堆肥的的影响31-37
• 3.3.1 温度与含水率的变化31-32
• 3.3.2 有机质变化32-33
• 3.3.3 pH与EC的变化33
• 3.3.4 C/N变化33-34
• 3.3.5 E4/E6与GI值的变化34-35
• 3.3.6 三维荧光光谱表征腐熟35-36
• 3.3.7 堆料形态与微生物相36-37
• 3.4 不同外源添加剂对沼渣堆肥的影响37-43
• 3.4.1 温度与含水率的变化37-38
• 3.4.2 有机质变化38-39
• 3.4.3 pH与EC的变化39-40
• 3.4.4 C/N变化40
• 3.4.5 E4/E6与GI值的变化40-41
• 3.4.6 三维荧光光谱表征腐熟41-42
• 3.4.7 堆料形态与微生物相42-43
• 3.5 不同初始C/N对沼渣堆肥的影响43-49
• 3.5.1 温度与含水率的变化43-44
• 3.5.2 有机质变化44-45
• 3.5.3 pH与EC的变化45-46
• 3.5.4 C/N变化46
• 3.5.5 E4/E6与GI值的变化46-47
• 3.5.6 三维荧光光谱表征腐熟47-48
• 3.5.7 堆料形态与微生物相48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 堆肥进程中营养元素的变化50-61
• 4.1 引言50
• 4.2 不同通风速率对堆肥进程中营养元素变化的影响50-54
• 4.2.1 通风速率对氮元素变化的影响50-51
• 4.2.2 通风速率对磷元素变化的影响51-53
• 4.2.3 通风速率对钾元素的影响53-54
• 4.3 不同外源添加剂对堆肥进程中营养元素变化的影响54-56
• 4.3.1 不同外源添加剂对氮元素变化的影响54-55
• 4.3.2 不同外源添加剂对磷元素变化的影响55-56
• 4.3.3 不同外源添加剂对钾元素的影响56
• 4.4 不同初始C/N对堆肥进程中营养元素变化的影响56-60
• 4.4.1 初始C/N对氮元素变化的影响57-58
• 4.4.2 初始C/N对磷元素变化的影响58-59
• 4.4.3 初始C/N对钾元素的影响59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 沼渣堆肥产品效果试验61-72
• 5.1 引言61
• 5.2 土壤酶活性试验61-64
• 5.2.1 不同肥料种类对土壤脲酶活性的影响61-62
• 5.2.2 不同肥料种类对土壤过氧化氢酶活性的影响62-64
• 5.3 沼渣堆肥施加量对植物光合特性的影响64-68
• 5.3.1 沼渣堆肥施加量对植物生长特性的影响64-66
• 5.3.2 沼渣堆肥施加量对植物光合特性的影响66-68
• 5.4 不同施肥对植物生理性状的影响68-71
• 5.4.1 不同施肥种类对植物生长特性的影响68-70
• 5.4.2 不同施肥种类对植物光合特性的影响70-71
• 5.5 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果81-83
• 致谢83

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本文编号：660992