从乡间堆肥入手重建循环经济

正堆肥是一门既传统又现代的学科,堆肥的目的就是通过一系列科学的工艺步骤,把各种各样的有机废弃物分解转化成为一种稳定的、无害化的适合于土壤培肥的有机肥产品。堆肥一般分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥指在有氧气情况下有机物料的分解过程,其代谢产物主要是二氧化碳、水和热;而厌氧堆肥则是在无氧气条件下有机物料的分解,厌氧分解最后的代谢产物是甲烷、二氧化碳和许多低分子量的中间产物,如有机酸等。传统堆肥以厌氧堆肥为主,而现代堆肥系统则大都采用好氧堆肥。     

微生物在有机固废堆肥中的作用与应用

好氧堆肥是实现有机固体废弃物资源化利用的主流处理方式.堆肥腐熟是一个由微生物主导的生理生化过程,堆料通过微生物发酵实现矿质化、腐殖化和无害化,转变成腐熟的有机肥.传统的好氧堆肥存在发酵周期长、养分损失、恶臭及温室气体排放等不足.在堆肥过程中添加微生物是弥补传统好氧堆肥缺陷、提高堆肥品质和功效的有效方法.近年来,国内外在...     

翻堆频率对堆肥减量化、腐殖化和稳定化的影响

好氧堆肥是有机固体废弃物处理处置的有效手段之一,堆肥还田也是贫瘠土壤改良的常用措施。但好氧堆肥是一个典型的CO_2等温室气体的释放过程。如何减少堆肥过程中的CO_2释放,强化堆肥的腐殖化过程对于实现有机固体废弃物的低碳化堆肥、提高作为优良土壤改良剂的腐殖质产量具有重要意义。本文选取农林秸秆和餐厨垃圾作为堆肥原料,研究不同翻堆频率对堆肥过程中的物料减量化、腐殖化和稳定化的影响,以期发现一个较低碳的堆肥工艺,并从微生物角度初步探索了其影响机制。研究结果显示,不同的翻堆频率(分别为每2 d、4 d和6 d翻堆一次),堆料的减量化和腐殖化程度有一定差异,翻堆频率为4 d的堆肥工艺物料减量率最高为50.5%,但碳减量率最低为77.4%;而翻堆频率为2 d的堆肥工艺腐殖质产量最高;3种堆肥工艺经62 d堆肥都达到了腐熟程度,翻堆频率为4 d的堆肥工艺腐熟化程度最高。不同的翻堆频率可能通过影响堆肥过程中堆料的温度、含氧量等因素从而改变堆料中活性微生物量、种类和生物酶活性,进而影响堆料的矿化和腐殖化进程。     

产纤维素酶耐高温真菌在有机肥料生产中的潜在价值

农作物秸秆是农作物生产中一种富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等有效成分的可再生资源,我国每年的农作物秸秆废弃物产量巨大,因此,如何有效地"转废为宝",实现对农作物秸秆废弃物的再利用一直是我国学者关注的问题.秸秆堆腐还田技术是有机废弃物再利用的理想途径之一,其作用原理是利用微生物的分解作用,促使农作物秸秆发酵腐熟后成为优良的绿色有机肥.农作物秸秆属于高纤维素含量废弃物,且纤维素的结构复杂、降解困难,如何加速纤维素的分解是实现农作物秸秆堆肥物料快速分解、达到腐熟的关键问题.已有研究表明,在堆肥中接种高温或耐高温降解菌可促进有机物降解,提高堆肥高温期温度,延长高温期,加快堆肥腐熟.     

猪粪好氧堆制不同阶段氧气含量变化特征

研究了不同堆肥阶段氧气浓度和耗氧速率的变化特征．结果表明,不同堆肥阶段通风补充氧气所需的时间很短,各阶段通风后氧气浓度都恢复到17％以上．堆肥升温阶段、高温阶段初期耗氧速率高,达900μl·L^-1·s^-1以上;随着堆肥的进行,耗氧速率逐渐降低,经过5～7d的持续高温期后,耗氧速率下降到100μl·L^-1·s^-1以下,堆肥基本腐熟．根据耗氧堆肥的氧气动态变化特征,提出了相应的通风策略．     

外接堆肥微生物在餐厨废弃物好氧堆肥中的应用

微生物是堆肥过程的主要驱动力,其群落在堆肥过程中不断演替,进而影响好氧发酵进程和堆肥的品质。大量研究表明：接种外源微生物可促进堆肥进程,加快有机物分解和堆肥腐熟,消解抗生素等有害物质等作用。餐厨废弃物油脂、盐、水含量高和易酸化等问题会影响好氧发酵过程中微生物的活动。通过特定样品的富集驯化、选择性培养,并结合先进的分子生物学技术,筛选具有不同降解功能的菌株,并以此为基础构建的微生物菌剂能够一定程度上克服餐厨废弃物用于好氧堆肥的限制性问题。主要阐述了餐厨废弃物好氧发酵过程中微生物菌群的演替规律,构建微生物菌剂的菌种类型及功能和不同菌剂对好氧发酵的作用及潜在影响机制,以期能够为相关微生物强化技术的研发提供一些参考。     

不同有机物料的蚯蚓堆肥及可溶性有机物的三维荧光光谱特征

研究了牛粪、茶渣、药渣和菌渣等有机物料的不同复配比例的蚯蚓生长状况,筛选出适合蚯蚓生长的最佳物料配比,并进一步分析了这些适合蚯蚓生长的物料配比处理的养分含量和三维荧光光谱特征的动态变化.结果表明： 牛粪与药渣、牛粪与茶渣的不同配比物料中的蚯蚓生长情况均较好,而有菌渣复配的物料的蚯蚓生长情况较差;随着堆肥时间的增加,堆肥的pH逐步趋向中性和弱酸性,堆肥的电导率、全氮、全磷、速效氮和速效磷含量逐渐增加,全钾和速效钾呈现出先增加后降低的趋势,而堆肥的有机质含量逐渐减小;三维荧光光谱特征和荧光区域指数结果表明,随堆肥时间增加,可溶性有机物(DOM)中的类蛋白峰逐渐减弱,而类腐殖质峰逐渐增强.蚯蚓堆肥改变了有机废弃物的DOM组成,生成了大量类胡敏酸和类富里酸物质, 性质逐渐趋于稳定.因此,有机废弃物蚯蚓堆肥中DOM物质含量变化可作为蚯蚓堆肥成熟度的评估指标.     

多种通气策略下的高浓度乙醇生产

氧气在环境胁迫强的高浓度乙醇发酵中具有重要作用.考察了自絮凝酿酒酵母在多种通气策略下的乙醇发酵及絮凝状况.使用氧化还原电位(ORP)检测发酵液中氧浓度并划分了厌氧、微氧和好氧状态.厌氧条件下的终点乙醇浓度最低(119±1.5 g/L);微氧条件下使用ORP精密控制氧气供给取得较高的乙醇浓度(131±1.8和125±1.7 g/L);在通气量0.2 vvm的好氧条件下,生物量、甘油量和乙醇损失皆最大,与最优收率相比较乙醇收率降低了12.2％.高通气量增强了细胞的絮凝能力,增大了絮凝体粒径.绘制雷达图进行综合评价,恒定通气0.05 vvm的过程在乙醇生产和絮凝各方面表现均突出.     

畜禽粪便好氧堆肥过程氧化亚氮排放机制

好氧堆肥是实现畜禽粪便处理及资源化的有效途径,但畜禽粪便好氧堆肥过程是全球温室气体N2O的潜在来源,与全球温室效应和大气臭氧空洞等问题密切相关.随着畜禽养殖规模的扩大和畜禽粪便堆肥产量的急剧提升,畜禽粪便好氧堆肥过程N2O排放问题日趋严重,堆肥过程N2O排放机制机理研究引发学者们的关注.本文综述了畜禽粪便好氧堆肥过程中N2O的产生途径、排放规律、排放影响因素及其相关微生物学机理研究动态,总结了该过程中减排N2O的措施,并对该领域的研究趋势进行了展望.     

有机垃圾发酵过程中的微生物研究

采用最大概率法和平板计数法[1] 测定城市有机垃圾堆肥过程中主要微生物类群的变化。实验表明 :中、高温好氧细菌在前 7d呈上升趋势 ,在第 7d达其最大值为 1.32× 10 13 /g干垃圾 ;随后 ,其数量随着氧含量的降低而逐渐下降。厌氧菌在前 10d呈上升趋势 ,到第 10d达到最大值 7.5 1× 10 5/ g干垃圾 ;随后随着营养物质的减少而减少。停止通气后 ,好氧菌中的兼性厌氧菌逐渐增多 ,严格好氧菌逐渐减少 ;厌氧菌中的兼性厌氧菌逐渐减少 ,而严格厌氧菌逐渐增多。高温放线菌 ,中温好、厌氧纤维素菌和高温好氧纤维素菌在发酵的前 4d均呈上升趋势 ,随即逐渐下降。中温放线菌和真菌只在发酵之初存在 ,其数量随着温度的上升和氧含量的下降而迅速下降至零。高温厌氧纤维素菌的数量一直在慢慢上升     

沼渣与污泥混合高温堆肥效果及氮素控制

以锯木屑为调理剂,以Mg(OH)2与H3PO4的混合液为高温堆肥过程中的氮素抑制剂,研究沼渣与啤酒厂污泥混合堆肥效果。结果表明:混合物经好氧发酵处理后,均达到腐熟。添加氮素固定剂处理和对照处理的最高温度都可达65℃以上,在堆肥过程中添加氮素固定剂处理可提高堆体中有机物质的转化速率,对氮素的固定率达18%以上,添加固氮剂处理的堆肥结束后P元素增加了51%,堆肥品质得到了大幅度提高。堆肥过程中的物料的种子发芽指数不断提高,达到0.9;添加固氮剂的处理堆肥的种子发芽指数为1.0,明显高于对照。可见采用高温堆肥和氮素固定技术可有效地实现沼渣及啤酒厂污泥的混合资源化,该研究为后期沼渣和啤酒厂污泥堆肥的规模化应用提供了技术参数。     

氧气对混合菌群脱色降解偶氮染料效果的影响

【背景】偶氮染料及其中间产物具有一定的环境毒性,利用混合菌群降解偶氮染料是一种环境友好型方法,但降解过程中氧气的存在起到至关重要的作用,可以促进或抑制偶氮染料的微生物降解作用。【目的】探讨氧气对偶氮染料微生物脱色液的影响,分析氧气对混合菌群脱色降解偶氮染料效果的影响。【方法】利用混合菌群DDMY1在3种培养条件(好氧、厌氧、兼氧)下,对7种偶氮染料进行脱色降解,探讨偶氮染料脱色液对氧气的响应情况,利用紫外可见分光光度法(ultraviolet visible spectrophotometry,UV-vis)和傅里叶变换红外光谱法(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对脱色产物进行分析。【结果】在兼氧和厌氧条件下反应48 h后的染料脱色液,与氧气充分接触后,部分偶氮染料微生物脱色液发生较为明显的复色现象,如活性黑5、直接黑38;UV-vis分析结果表明,这种复色现象是由于脱色液与氧气接触之后产生新物质所致;FTIR分析结果表明,混合菌群对发生复色反应的偶氮染料仍然具有一定脱色降解效果,但是脱色尚不够完全。【结论】兼氧和厌氧条件下,氧气对部分偶氮染料微生物脱色液具有较为明显的影响,从而影响混合菌群对偶氮染料的整体脱色效果,这可为今后研究偶氮染料彻底生物降解提供理论基础。     

生物垃圾堆肥的过程研究及腐熟度评价

目的：研究静态强制通风发酵工艺对合肥市农贸市场的生物废弃物进行好氧堆肥处理过程的物质变化和腐熟效果。方法：分析发酵过程中温度、含水率、挥发分含量、纤维素、半纤维素和木质素含量等物理指标和化学指标。结果：一次发酵中堆肥的温度在55℃以上的有3d,经过一次发酵和二次发酵,堆肥中挥发分含量由85.4%降低到51.2%。纤维素的含量由20.90%减少到15.48%,半纤维素的含量由7.20%减少到1.36%,,纤维素、半纤维素在二次发酵中降解率比一次发酵的小,木质素虽在一次发酵中基本没有降解。但在二次发酵中得到有效降解,木质素含量由8.30%减少到5.38%。堆肥后物料在70d堆肥后,基本上达到腐熟程度。结论：温度、含水率、挥发性物质、淀粉实验、生物可降解度实验等指标检测可以评价静态强制通风发酵工艺对合肥市农贸市场的生物废弃物进行好氧堆肥处理过程的物质变化和腐熟效果。     

基于改性填料的MBBR工艺高负荷处理淀粉糖废水的应用研究

淀粉糖废水是一类高浓度有机废水,现阶段的处理工艺主要是厌氧-好氧生物处理组合工艺.本研究主要针对好氧段进行改进,以改良型移动床生物反应器(MBBR)工艺对淀粉废水进行高效处理,通过对MBBR工艺中的填料结构进行设计优化及表面修饰,同时对工艺曝气条件进一步优化.结果表明:改进后的MBBR工艺可在高有机负荷率(OLR)的条...     

堆肥调控作物根际微生物组抑制植物病害的研究进展

我国有机废弃物总量大、养分储量高,是提高农田生态系统服务功能的重要资源。好氧发酵能够较容易地实现有机废弃物处理与资源化转化,发酵产物堆肥常对多种植物病害具有抑制作用。回顾了近年来堆肥抑病方面的研究进展,重点关注堆肥对根际微生物组结构和功能的调控作用及潜在调控途径,探讨了堆肥微生物组与土壤和根际微生物组的差异,堆肥对土壤物理生物化学特性的影响及生物非生物环境因子对根际微生物组的影响,旨为“堆肥-土壤-植物根际微生物组”互作系统提供初步认识。     

有机物料中有机碳和有机氮的分解进程及分解残留率

在中国科学院沈阳生态站(埋袋法)和海伦站(砂滤管法)研究了不同有机物料中有机碳和有机氮的矿化进程、分解残留率和C/N的动态变化.结果表明:有机物料中有机碳和有机氮的分解进程可分为快、慢2个阶段;各有机物料中有机氮的矿化速率均明显低于有机碳,因而其残留率高于有机碳;有机物料C/N的下降速率也可分为快、慢2个阶段.经3～5年分解后,各种有机物料残留物的C/N趋于稳定:低C/N有机物料(猪粪)残留物的C/N值接近土壤腐殖质的C/N,约为10,已完成其腐殖化过程;高C/N有机物料残留物的C/N值处于适宜微生物活动的25左右,利于增加土壤有机质、培肥土壤.     

线粒体的分子进化与氧效应

线粒体通常被认为是消耗氧气产生ATP的细胞器.但自然界有多种生物具有厌氧型线粒体,其厌氧生物化学和遗传学研究表明,线粒体可能来源于兼性厌氧的α-蛋白细菌,在有氧环境中,起始共生体的厌氧功能丧失或被改变而进化成为经典的线粒体,但在厌氧环境中,有氧呼吸功能丧失了进化.厌氧型线粒体为了完成能量的转化,改变了呼吸链的组成,表现出产能模式的多样性.而经典线粒体在利用氧化反应获得能量的同时,也通过电子漏产生了自由基,对生命体本身构成了威胁.事实上,生命体呼吸链的进化是沿着不断加强对氧的利用效率和不断克服氧毒性的方向发展的.     

五年填埋龄准好氧和厌氧填埋体及陈垃圾的理化特性

研究了5年填埋龄准好氧和厌氧填埋体的沉降量、温度和填埋气产生特性,并分析了填埋处理陈腐垃圾的理化性质.结果表明：5年填埋龄准好氧填埋体的表面沉降量和减容率均显著高于厌氧填埋体,同时渗滤液回灌比清水回灌更容易引起垃圾填埋体表面的不均匀沉降.厌氧填埋体的平均温度（25.6 ℃）略高于准好氧填埋体（24.8 ℃）,但差异不显著.准好氧填埋体不同时期的O₂浓度分别高于厌氧填埋体,而CH₄浓度则显著低于厌氧填埋体.5年填埋龄准好氧和厌氧填埋体陈垃圾中厨余物和纸类等易降解有机物含量显著降低,塑料、玻璃、砖瓦和竹木等含量则升高.其中,陈垃圾中有机质与营养元素含量均高于典型南方土壤;除厌氧填埋体陈垃圾中Cr含量超标外,其余重金属含量均未超出《土壤环境质量标准（GB 15618—1995）》的三级标准要求.     

不同填埋工艺对填埋气产生动态变化的影响

依据厌氧、准好氧填埋原理构建了填埋试验装置,对准好氧填埋CH₄、O₂浓度的动态变化进行了监测,并与厌氧填埋结构CH₄的浓度变化进行了比较.结果表明,准好氧填埋方式下、厌氧填埋方式下CH₄的平均浓度变化范围分别为7%～13%、35%～50%;准好氧填埋结构有利于减少CH₄气体的产生;CH₄浓度在准好氧填埋、厌氧填埋方式下都表现出明显的空间层次效应,呈现出下层>中层>上层的规律性;准好氧填埋结构的O₂浓度呈现上层>中层>下层的规律性.     

有机固体废弃物堆肥的物质变化及腐熟度评价

堆肥是资源化处理有机固体废弃物的有效途径之一．有机固体废弃物的种类繁多,物科的性质差异很大,另外,由于堆肥条件的不同,也会引起堆肥的物质变化有很大差异．堆肥的稳定度和腐熟度是衡量堆肥产品质量的尺度,其评价对于安全农用有着重要意义．稳定度则重于堆肥施用对周围环境的影响,而腐熟度则重于堆肥施用对植物生长的影响,它们受堆肥物料,堆肥条件等诸多因素的综合影响,其评价指标因而多种多样．堆肥稳定度主要从堆肥的温度、颜色、CO2是最为简便的稳定度评价指标,当其趋于环境温度时,表明堆肥达到稳定．堆肥腐熟度的评价指标很多,包括化学指标、生物活性指标以及植物毒性指标3类,其中种子发芽系数作为植物毒性指标被认为是最可靠的评价指标之一。