半透膜覆盖好氧堆肥系统处理牛粪/秸秆的效能及功能微生物作用机制

摘要

近年来，伴随着畜禽养殖业发展迅猛，畜禽粪便的处置问题受到越来越多的重视，未经处理的粪便，不仅对环境破坏严重，也是一种资源的浪费。好氧堆肥工艺凭借其设备简单，投资较低，产品的稳定性较好等优点，已成为处理畜禽粪便的主要方式之一。但该工艺在运行操作中，受气候等外界因素影响较大，堆体结构在雨季和冬季低温期间极易受到破坏。因此，如何开发一种有效的保证好氧堆肥工艺稳定运行的技术已成为亟待解决的问题。
　　本研究以农业废弃物牛粪及秸秆为研究对象，采用半透膜好氧堆肥工艺，探讨其堆肥特性与效能。根据堆体内温度变化情况，可将堆肥过程分为三个阶段：1-22天为升温阶段；22-42为高温阶段；42-60天为降温及腐熟阶段，高温阶段维持了8天，GI指数83.53%。堆肥结束时，有机质含量27.05%，C/N比22.8，pH8.2，总养分约3%。重金属含量满足对国家农业行业标准《NY525-2012》对有机肥料重金属含量的要求，其中，总砷2.75mg/kg、总镉1.5mg/kg、总铬86.1mg/kg、总汞0.05mg/kg、总铅3.9mg/kg；高通量测序结果表明，整个堆肥过程中，一共得到20个不同的纲类细菌，主要分布有 Bacteroidia(拟杆菌纲)，Gammaproteobacte-ria(γ-变形菌纲)，Bacilli(芽孢杆菌纲)，Anaerolineae(厌氧绳菌纲)，Clostridia(梭菌纲)，Actinobacteria(放线菌纲)，Gemmatimonadetes(芽单胞菌门)，Alphaprot-eobacteria(α-变形菌纲), Flavobacteriia(黄杆菌纲)。厌氧堆肥和半透膜覆盖的好氧堆肥效能相比较，膜覆盖好氧堆肥在第2天温度达到67℃，而厌氧堆肥系统在第3天温度才达到60℃。且膜覆盖好氧堆肥，可长期保持在最优温度55-65℃之间。从好氧堆肥高温阶段的堆体中筛选出高温秸秆降解菌群，考察各环境条件对其降解秸秆的效能影响。高温降解菌群在各环境条件影响下对秸秆的去除率依次为：25.90%(C/N比15, D)＞22.83%(10%接种量, A)＞22.03%(20%接种量, B)＞11.60%(秸秆粒径3cm, C)＞11.26%(C/N比60, E)。发酵10天后氨氮去除率排序：B＞C＞D＞A＞E，接种量20%对氨氮去除率最好；多糖释放量排序：D＞A＞B＞E＞C；C/N比15多糖的释放量最高；蛋白质释放量排序：A＞B＞E＞C＞D，接种量10%蛋白质释放量最高；腐殖酸浓度排序B＞C＞D＞E＞A，接种量20%的腐殖酸产生的最多。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 农业废弃物资源化利用的现状

1.3 畜禽粪便好氧堆肥技术的研究进展

1.4 课题的目的意义及主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.2半透膜好氧堆肥系统的构建及理化指标测定方法

2.3厌氧堆肥与半透膜好氧堆肥效能的比较方法

2.4 高温好氧堆肥菌群的富集筛选方法

第3章 半透膜覆盖的好氧堆肥处理牛粪的效能研究

3.1 引言

3.2 半透膜覆盖的好氧堆肥系统的构建

3.3 好氧堆肥过程中理化指标的变化情况

3.4 好氧堆肥过程中群落演替情况

3.5 GI指数

3.6半膜覆盖好氧堆肥与厌氧堆肥效能对比

3.7 本章小结

第4章 高温好氧堆肥菌群对玉米秸秆降解效能研究

4.1 引言

4.2 高温秸秆降解菌（群）的富集及驯化

4.3 环境条件对高温秸秆降解菌群降解效能的影响

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢