屠宰废弃物高温快速堆肥机理及应用研究

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（Geobacillusstearothermophilus），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 pH、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%；pH、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;pH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；pH、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pH最低约为8.45；60℃、0.25%加菌组的EC值最低约为3.0mS/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、pH、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%;pH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，pH在8.39~9.89间波动，EC除鲜样脱水组都高于4.0mS/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%，pH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，pH在8.87~10.02间，EC值降低到规定范围的4.0mS/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。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 中国畜禽养殖业的发展及趋势

1.2屠宰废弃物应用现状

1.3 屠宰废弃物的危害

1.4堆肥的研究

1.5 堆肥的应用

1.6 高温菌的研究

1.7 本课题来源及主要研究内容

1.8 本研究的创新点与意义

2 高温菌对堆肥废物基本理化性质的影响

摘要

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3结果与分析

2.4 讨论

2.5本章小结

3 高温快速堆肥处理屠宰废弃物效果研究

摘要

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3结果与分析

3.4 讨论

3.5本章小结

4 70、80℃堆肥过程中基本性质的变化比较

摘要

4.1 引言

4.2材料与方法

4.3结果与分析

4.4讨论

4.5本章小结

5 高温菌对快速堆肥腐熟的影响研究

摘要

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.3结果与分析

5.4 讨论

5.5本章小结

6 优化堆肥工艺后理化性质的变化

摘要

6.1 引言

6.2 材料与方法

6.3 结果与分析

6.4 讨论

6.5本章小结

7 规模化屠宰废弃物自然堆肥与高温好氧堆肥应用

摘要

7.1 引言

7.2 材料与方法

7.3 结果与分析

7.4讨论

7.5 本章小结

结语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文