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

1、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

2、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

3、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

4、中分別采用自然通風系統(tǒng)和鼓風通系統(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)計專用風箱，利用鑄造鐵穿孔

5、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

6、天。在加熱階段，停止鼓風。在高溫期和冷卻期采用間歇性鼓風。在高溫期，鼓風機基于時間-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), 鼓風機將從30-60分鐘調(diào)整到0.5-3分鐘；當堆肥箱溫度下降到冷卻期區(qū)間溫度，鼓風機將從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

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?；曳质菍悠吩?50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

8、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sa´nchez-monedero 與solano提出的理論可以計算氮的損失。3. 結(jié)果與討論

9、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?，凝結(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

10、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

11、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)期標準?？偟膩碚f，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/

12、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（）15.13.6930660.023.64.3928660.03.3. 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/k

13、g。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 (

14、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

15、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)生標準無疑是一種可行的方法。根據(jù)堆肥成熟的指標，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/

16、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比(25)堆肥化處理豬糞的成熟期較初始c/n比(20)的要少兩周，但初始c/n比(25)耗費了大量稻草，數(shù)據(jù)表明，一個較低的初始碳/氮比(20)與一個較高的最初的碳/氮比(25)相比，每處理一噸豬糞可以節(jié)省172公斤稻草，而且可以處理更多的豬糞。因此,可以考慮將稻草作為填充劑以降低碳/氮比到20，在利用堆肥化處理豬糞的工藝中，應(yīng)考慮以稻草作為填充劑以降低初始碳/氮比(20)。圖3 氨氮、硝氮變化曲線表2 腐殖質(zhì)碳含量及腐殖質(zhì)與總有機碳比率堆肥箱編號初始階段高速增長階段結(jié)束階段hc(g/kg)hc/toc(%)hc(g/kg)hc/toc(%)hc(g/kg)