英語翻譯，中英文對照翻譯---（初始低碳氮比好氧堆肥化處理豬糞稻草）中文部分

初始低 碳 /氮比好氧堆肥化處理豬糞稻草 摘要 用 兩個試點堆肥進行實驗以探討 初始 低 C/N 比對堆肥 化處理豬糞稻草的物理 化學(xué)參數(shù) 。 結(jié)果表明 ， 1號 2 號箱 高溫持續(xù)時間足夠長 ， 以滿足衛(wèi)生標(biāo)準 ,豬糞可以達到成熟階段 . 1 號 含有較多的豬糞 ，少 量 干稻草 ， 與 2 號相比 具有較高的氮素損失 (8%), 較 短高溫期 ， 較長成熟期 (約 2 周 )。 不過 ， 經(jīng)濟分析表明 ， 對于較低的初始碳 /氮比 (20)，每噸鮮豬糞 可以減少 使用 172 公斤稻草 相對于 較高的碳 /氮比 (25)， 而且 更 多的豬糞可以被處理掉 。 因此 ， 一個較低的初始碳 /氮比 (20)可以用來腐熟 豬糞稻草 。 關(guān)鍵詞 ： 豬糞 ； 固體廢物 ； 碳 /氮比例 ； 曝氣 ； 堆肥 1. 引言 在中國 ， 豬糞 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 是主要的有機肥料 。 但是 ， 大量的豬糞深加工屬 勞動密集型產(chǎn)業(yè) ， 是難以適用于 附近 有限土地 ，同時， 未處理的 豬糞 由于病原體、不穩(wěn)定的營養(yǎng)素、運輸和保存困難等原因使其使用 也是有限的 。 不久前 ， 國家 制定了相應(yīng) 的家畜和家禽 產(chǎn) 業(yè) 生產(chǎn)標(biāo)準以 及專業(yè)立法 ， 因為未經(jīng)處理排放的 豬糞已 引起周圍的 環(huán)境問題 ，包括 ： 惡臭污染 ， 甲烷 氣體 排放 ， 氮和磷的排放 水路 污染 ， 高氮和磷的排放導(dǎo)致 水體 富營養(yǎng)化 , 并 且 影響 水生物的 生長和多樣性 。 因此 ，對環(huán)境無害和實際可行的技術(shù) ,被稱為動物廢棄物處理與利用 。 堆肥處理 ， 實質(zhì)上是一種 好氧生物工藝 ， 利用天然微生物分解轉(zhuǎn)化有機物變成腐殖質(zhì)類產(chǎn)品 ， 該工藝過程 可消滅病菌 ,將 氮氨 由 不穩(wěn)定 形態(tài)轉(zhuǎn)換為 穩(wěn)定有機形 態(tài) ,減少垃圾量 , 并 能夠 滿足農(nóng)業(yè) 對化肥的季節(jié)性 需求 。 顯然 ， 堆肥有潛力成為有效的處理豬糞 的新方法 。 中國每年大約 產(chǎn) 稻谷 0.2 億噸 ， 同時生產(chǎn)了 大量的稻草 ， 它含有豐富的氮鉀碳硅 。 如果稻草通過堆肥再生，其 中的養(yǎng)分可循環(huán)使用 ，同時可以節(jié)省大筆稻草的處理費用。 因此 ,稻草是一種潛在的 堆肥 替代原材料 。 要想使 堆肥 運行成功 ， 關(guān)鍵是 溫度 、 通氣 、 水分和養(yǎng)分 等因 素 應(yīng)適當(dāng)控制 。 碳 /氮比是影響 堆肥工藝和堆肥質(zhì)量 的重要因素 。 方老師于 1999 年發(fā)現(xiàn) 初始的 最佳堆肥 碳 /氮比為 25-30， 黃 老師于 2004 年利用鋸末做原材料，比較了 初 始 30 和 15 碳 /氮比率 的效果 。 朱 能武 老師在 2004 年 成功的 通過實驗得出結(jié)論： 堆肥處理豬糞稻草 最佳 C/N比 是 25，在實驗過程中分別采 用自然 通風(fēng)系統(tǒng)和鼓風(fēng)通 系統(tǒng) .不過 到目前為止，人們 初始 低 c/n 比對堆肥化處理豬糞稻草 效果還沒有完全掌握 . 盡管 稻草 在中國 地 方上的使用不會 有太大的困難 , 但 較低的 初始 碳 /氮比 ， 可以減少 稻草需 求量， 提高豬糞的 處理 量 。 此項研究的目 的是探討 較 低 的 初始 C/N 比 堆肥 化處理 豬 糞 稻草的物理 和化學(xué)參數(shù)以及經(jīng)濟上的 可行性 。 2. 方法 2.1. 實驗系統(tǒng) 概況 實驗裝置包括堆肥箱 (長、寬、高分別為 2 米 ,1.5 米 , 和 1.6 米 )，鼓風(fēng)機 (空氣流量 :1131m3/h； 壓力 :994 帕 ； 功率 : 1.5 千瓦 )， 測溫傳感器 ,工業(yè)控制計算機 ,自 動 程控軟件。 堆肥箱上架雨棚以阻止 陽 光照射和 雨 水流入 ，同時 設(shè)計 專用風(fēng)箱，利用 鑄造鐵穿孔板代替?zhèn)鹘y(tǒng)穿孔管(比例縫隙鑄造鐵孔板為 6%)， 空氣導(dǎo)流板安裝在 風(fēng)箱 里 ， 以 確保空氣流動均勻 。 只要堆肥箱核心溫度 達到設(shè)定值或 運行 時間 到達 設(shè) 定值 ，計算機會自動控制風(fēng)機開啟。 通過測溫傳感器 收集 模擬信號，被收集的信號通過 A/D 設(shè)備 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 ， 被傳送到 中心 控制電腦 ，信號 經(jīng) D/O 設(shè)備 轉(zhuǎn)換 ， 然后傳輸給 繼電器 ， 軟件 系統(tǒng)每小時會 自動儲存 實驗 溫度數(shù)據(jù) 。 2.2. 操作方法 實驗 時間 從 2002 年 6 月至 2002 年 9 月 ， 稻草通過切削機切 為 5厘米的長， 然后搗碎 ， 根據(jù)碳氮比 20 和 25 與豬糞 均勻混合， 初始含水 量 調(diào)整到 60%左右 ， 然后放入堆肥箱 ， 在堆肥過程中 監(jiān)測和調(diào)整 含水量 ， 維持 在 45-65%。 堆肥高速階段 約 21 天 ， 固化期 約 42 天 。 在加熱階段 ， 停止鼓風(fēng) 。 在 高溫期 和冷卻期 采用間歇性鼓風(fēng) 。 在高溫期 ，鼓風(fēng)機 基于時間 -溫度參數(shù) 進行控制 ， 若堆肥箱 溫度達到設(shè)定限制溫度 ， 鼓風(fēng)機會一直運行 ， 直到 堆肥箱 溫度低于設(shè)定值 。 整個工藝操作以確保高溫期足夠 長以摧毀病原體 ，自動程控 軟件 控制著鼓風(fēng)機的工作周期 。 如果堆肥箱 溫度 在 高溫期溫度 范圍 內(nèi) , 鼓風(fēng)機 將從 30-60 分鐘調(diào)整到 0.5-3 分鐘 ； 當(dāng)堆肥箱溫度下降到 冷卻期區(qū)間 溫度，鼓風(fēng)機將 從 1-3 分鐘調(diào)整到 60 分鐘 。 2.3. 取樣 溫度取自堆肥箱的不同地點 ， 包括底 部 ,核心和 表 面 溫度 ， 同時計算機會對 環(huán)境溫度 進行 監(jiān)測 ， 該系統(tǒng) 每十秒鐘采集一次 數(shù)據(jù) ， 每隔1 小 時 自動記錄一次數(shù)據(jù)， 每次取樣 約 4 公斤 分別在第0,1,3,7,14,21,28,35,49,63 天 采集樣品。 每份 樣品分成兩部分 ， 每一部分 2 公斤 ， 其中一部分 在 4條件下保存，另一部分 晾干 ， 然后通過1 毫米篩 孔 。 2.4. 分析方法 分別測定新鮮樣品中的 水分含量 、 總有機物 (TOM)、 pH 值 、 氨氮 、 硝氮 、 水溶性碳 (WSC) 、 水溶性氮 (WSN)、 大腸桿菌 、 蠕蟲 卵數(shù) 、 發(fā)芽指數(shù) (GI)， 分別測定風(fēng)干樣品的 總氮 (TKN)、 總有機碳 (TOC)、有機質(zhì) (OM)和 腐殖質(zhì) (HS)。 所有分析 都測定三次求平均值 。 原料及堆肥混合物 含水 量 是 將樣本在 105干燥 24 小時后測定的 。 灰分是將樣品在 550的 烤爐 中烘烤 8 小時后測定的 ,而總有機物測定 分為灰重 和干重 。 pH 值測定采用 pH 值數(shù)值測定儀 ， 將樣品用兩倍體積的蒸餾水溶解，機械攪拌 1 小時， 然后取上清液 稀釋至 110(干重 /體積 )測定。 無機氮利用 2mol/lKC 萃取后測定，氨氮通過在堿性 （氧化鎂） 條件下蒸餾測定 。 同樣的程序可 用于 硝氮的測定 。 在酸性條件下利用重鉻酸鉀法測定總有機碳、有機物 和 水溶性碳 。 總氮、腐殖質(zhì)、水溶性氮和發(fā)芽指數(shù)可以分別按照 1992 年南京農(nóng)業(yè)大學(xué)魯老師發(fā)明的方法測定。 大腸桿菌 數(shù) 和蠕 蟲卵 數(shù)的 檢測 可以 根據(jù) 1987年 CEPA 中的方法測定 。 分別將 TOC 與 TKN、 WSC 與 WSN 的比值作為 固體碳 /氮比和水溶性碳 /氮比 . 按照 2001 年 Sanchez-Monedero 與 Solano 提出的理論可以計算氮的 損失 。 3. 結(jié)果與討論 有機碳 、 總氮 、 C/N 比 、 pH 值 和未處理 豬糞 含水率分別為3.715g/kg、 122.73g/kg、 16.34%、 7.39%和 66.11%， 其中稻草 的各項指標(biāo)為 399.4g/kg、 5.21g/kg、 76.58%、 7.87%和 13.57%。 3.1. 物理變化 經(jīng)過兩天發(fā)酵 ， 豬糞 的顏色變?yōu)楹稚Y(jié)在一起已經(jīng)生蛆并且發(fā)出 濃烈的惡臭 , 吸引 了大量的蒼蠅 。 白色真菌出現(xiàn)在 第 3 天 ， 蒼蠅消失 在 5天 。 到第九天 ， 堆肥箱 內(nèi)的豬糞變白 ， 只聞到輕微的臭味，不過 ， 內(nèi)部的豬糞 仍然 是褐色 。 到 第 15 天 ， 他們就變得松散容易 -碾碎 ， 具有 芳香的腐殖質(zhì) 味 。 到第 63 天 ， 1 號、 2 號堆肥箱內(nèi) 混合物的體積分別減少了 62.46%和 65.71%， 重 量 減輕 59.26%和 61.78%。最后 堆肥 都達到了預(yù)期效果 ， 不過 外觀上 2 號混合物的 特征 明顯優(yōu)于1 號箱 的 。 3.2. 溫度 ,pH 和濕度 概況 堆肥 箱經(jīng)歷了三個典型階段 ： 采暖期 、 高溫期和冷卻期 (見 圖 1(a)和 (b)項 )。 在采暖期 ， 耐寒耐熱微生物都趨向于升高堆肥箱 的溫度 。由于生物降解 有機物 ,溫度升高 到 40-50 。 1 號 2 號堆肥箱核心分別經(jīng)過 1 小時 3.6 三小時 達到 55 。 在高溫期 , 溫度超過耐熱 微生物 的上限和促進耐高溫 微生物 大量繁殖 。 研究表明 , 1 號 2 號箱的 高溫期( 50 )分別為 306 小時 和 286 小時 。 當(dāng) 500 小時后堆肥箱溫度開始隨 環(huán)境的溫度 下降 ， 由于有機物的消耗，堆肥箱的溫度逐漸 降低 ， 核心溫度 變化 （ 見表 1） 。 在整個發(fā)酵過程中， pH 值趨于穩(wěn)定 ， 最后似乎是相同 的 ， 從起初的 第 1天 至 第 7 天 ， pH植明顯升高， 而后逐漸下降 ,在固化 階段 稍微上升 。 1 號 2號箱混合物的起始 pH 值為 7.30 及 7.36，第 1 天和第7 天的 峰值分別為 7.85 和 7.94，最后的 pH為 8.01 和 8.03， 最后的堆肥 的 pH 植滿足預(yù)期 標(biāo)準 。 總的 來說 ， 兩箱的 水分含量 都 下降 。 1 號 2 號箱混合物 初始含水量 分別為 61.24%和 62.19%， 隨著發(fā)酵含水率 逐漸下降 。 由于在夏天進行實驗 ， 水流失是相當(dāng)快 的 ， 為了維持 微生物的活性，在第 3、 5、8、 12 天同時給兩箱進行人工加水 以保持 4565%含水率。 圖 1 堆肥箱溫度隨環(huán)境溫度變化曲線 (a) C/N=20% (b) C/N=25% 表 1 1 號 2 號堆肥箱核心溫度 堆肥箱編號 記錄時間（ h） 溫度上升速率 /h 最高溫耗時（ h） 最高溫（） 1 5.1 3.69 306 60.0 2 3.6 4.39 286 60.0 3.3. 其它因數(shù) 在高速階段 ， 總有機碳 (TOC)、 有機質(zhì) (OM)含量明顯下降 。 同時水溶碳 (WSC)和 水溶氮 (WSN)含量 逐漸下 降 ， 但 在第 7 天 水溶性碳 /氮比率達到峰值（見表 2） 。 與此同時，由于總有機碳的消耗速率大于總氮 (TKN) ，這就造成總氮 (TKN)含量 增加 。 1 號 2 號箱 混合物總氮 (TKN)初 始 含量分別為 218.73 和 15.07g/kg， 高速增長期含量分別為 17.64 和 17.91g/kg,處理 后含量分別為 19.30 和 18.62g/kg。 1 號 2號箱 固體碳 /氮比例 分別由 20.16 下跌 至 15.02 以 及 由 24.94 下跌 至14.16； 水溶性碳 /氮比例 分別由 7.90 下降 至 5.15 以及由 8.54 下降 至4.57(見圖 2)。 . 圖 2 固體碳 /氮比與水溶性碳 /氮比變化曲線 總有機物 (TOM)含量 隨著發(fā)酵逐漸下降， 并在冷卻期 達到穩(wěn)定。實驗表明，總有機物 減少 主要發(fā)生在第一 天至 第 21 天 。 經(jīng)過 21 天的堆肥 發(fā)酵 ， 總有機物 損失 為 79.33%， 經(jīng)過 63 天的堆肥發(fā)酵，總有機物損失為 92.58%。造成這種結(jié)果的 可能原因是總有機物在前 21 天進行大量的分解。 然而 ， 總有機物 很難 被全部分解 ， 如木質(zhì)素 ， 但在冷卻期 會逐漸 分解。 2 號堆肥 氨氮含量 先上升然后逐漸 下降 (見 圖 3 (a)。 1 號堆肥 氨氮 含量 在第 7 天 達到峰值 ， 2 號堆肥 由于總有機物的分解氨氮含 量于第 3 天 達到峰值，經(jīng)過發(fā)酵 的 1 號 2 號 堆肥 氨氮 含量分別為 0.46 和0.37g/kg， 氨氮含量起始 減少然后增加 (見 圖 3(b)。 1 號 2 號堆肥的起始氨 氮含量 均為 43 mg/kg 而 經(jīng)過發(fā)酵后的 1 號 2 號堆肥的氨氮含量分別為 66.34 和 67.02mg/kg， 增加的 氨 氮含量可能 是由硝化菌的活動造 成的。 據(jù)報道 ， 堆肥過程 將 分解 的 有機物變成腐植質(zhì) 。實驗表明， 與初始混合物相比 腐殖質(zhì)碳 含量會 略有下降 (見 表 2)， 這種現(xiàn)象可能是由于 腐殖質(zhì) 的特性造成的 。 與自然狀態(tài)下形成的腐殖質(zhì)相比，由微生物在短時間內(nèi)發(fā)酵形成的腐殖質(zhì)可能分解不完全 。 然而 ， 經(jīng)過堆肥發(fā)酵而來的腐殖質(zhì)碳與有機碳的比值會升高。 在堆肥發(fā)酵過程中，發(fā)芽指數(shù) (GI)會逐漸升高， 1 號 2 號堆肥最后的發(fā)芽指數(shù) (GI)分別 為 87.35%和 99.66%。 人們普遍認為當(dāng)發(fā)芽指數(shù) (GI)達 到 80-85%時，堆肥中的有害毒素將被除去。 眾所周知 ， 如果高溫持續(xù)時間夠長 ， 病原體和寄生蟲將被殺死 或部分 被殺 死亡 ，實驗表明， 經(jīng)過七天的堆肥 發(fā)酵， 1 號 2 號堆肥大腸桿菌存活率分別為 0.36 和 0.53， 滿足規(guī)定的 標(biāo)準 。 經(jīng)過 63 天的堆肥發(fā)酵所有蛔蟲卵被滅活，這對于 按照無害化處理糞便的衛(wèi)生標(biāo)準無疑是一種可行的方法。 根據(jù)堆肥 成熟的指標(biāo) ， 1 號 2 號 堆肥成熟 的周期分別是 63 天和49 天。在整個處理過程中， C/N=20 的氮損失 不但 比 C/N=25 氮損失處理 高， 而且 堆肥的成熟周期也將滯后兩周。 填充劑 添加不但影響堆肥的通 氣 性能而且 和 處理豬糞 數(shù)量 成本有有關(guān)。 在美國一鼓風(fēng)堆肥處理豬糞車間， 鋸末填充劑 成本占總成本的 40%，最佳 的碳 /氮比范圍是 25%-30%。 盡管以 初始 C/N