好氧堆肥处理中的微生物及其对堆肥的影响

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好氧堆肥过程中微生物群落变化研究

区域治理PRACTICE好氧堆肥过程中微生物群落变化研究*张鑫1,2,3,41.陕西省土地工程建设集团有限责任公司；2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司；3.自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室；4.陕西省土地整治工程技术研究中心摘要：好氧堆肥是实现农业废弃物资源化和无害化利用的主要手段之一，堆肥过程不同阶段的变化主要是由微生物的活动所引起的，微生物的种类和丰度对堆肥的效率有着较大的影响，好氧堆肥是在多种微生物（如细菌、氮循环功能微生物）参与下实现对复杂有机物质的降解及利用，在不同阶段起主导地位的微生物存在较大差异，原料的不同也会影响微生物的群落结构，本文对好氧堆肥过程中细菌群落结构在不同阶段的变化、主要类别及硝化微生物进行了阐述。

好氧堆肥是处理农业有机废弃物的主要方式之一，在减少农业废弃物对环境造成污染的同时，其堆肥产物可作为产品循环利用于农业生产过程中。

实现农业废弃物的资源化利用，微生物在这期间起着关键性作用，微生物通过降解农业废弃物中的有机物来实现这个目的。

中图分类号：S718.52+1.3 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）13-0212-0001一、好氧堆肥细菌群落的变化规律细菌是在好氧堆肥过程中所占数量最多且最主要的微生物，堆肥原始材料主要是畜禽粪便，富含大量的嗜中温细菌和一些少量的嗜热细菌，堆肥过程温度的变化也是由微生物的活动所主导的。

堆肥过程按温度变化主要为升温阶段、高温阶段和降温阶段，在堆肥的初始阶段即升温阶段，占主导地位的是嗜中温细菌，在这一过程中，微生物通过分解物料中的有机物质产生热量，促使堆体的温度升高，在堆体温度升高过程中，嗜中温细菌数量及比例逐渐较少，嗜高温细菌数量增加，当堆体到达高温阶段时堆体中存在的细菌均属于高温细菌，在这一阶段堆体中的一些有害物质及病原微生物会有一大部分被消除，实现产品的无害化，随后堆体会进入降温阶段，嗜中温细菌数量开始增加，嗜高温细菌逐渐减少（张嘉超，2009）。

好氧堆肥的原理及作用

好氧堆肥的原理及作用
好氧堆肥是将有机废弃物在有氧条件下进行堆肥处理。

堆肥堆中通过施加适当的氧气、水分和温度条件，促进微生物的活性繁殖和代谢，加速分解和转化有机物质，最终形成肥料的过程。

好氧堆肥的作用主要包括：
1. 分解有机废弃物，减少污染：堆肥堆中的微生物能够有效地分解生物质废弃物，充分利用资源，避免对环境造成二次污染。

2. 生成有机肥料，提高土壤肥力：好氧堆肥后的有机物经过分解、转化和稳定化处理，形成稳定的有机肥料。

这些有机肥料富含微量元素和有益菌群，能够提高土壤肥力和提供植物所需的营养元素和生长因子。

3. 改善土壤结构，增加土壤通透性：好氧堆肥的有机物质能够改善土壤结构，增加土壤通透性，并且可以抑制土壤酸化反应。

4. 减少有机废弃物对环境的危害：好氧堆肥不仅可以降解有机废弃物，减少处理和储存费用，同时还可以减少有机废弃物对环境的危害。

5. 降低温室气体排放，保护环境：好氧堆肥是一种低碳经济的模式，通过有机废弃物的肥料化处理，能够减少气体排放，保护环境。

禽粪好氧堆肥发酵高温阶段微生物的分离及其作用

行好氧发酵可使其无害化、资源化【】在其好氧２。＿３堆肥过程中，最关键的因素是微生物，因此就其关键时段（高温阶段）的微生物种系及其作用进行探讨，对于禽粪便及其废弃物堆肥的高效、快速
腐熟具有重要的意义。
将分离菌株分别点种在相应的淀粉培养基表面，取样温度培养。３５ｄ后将碘液均匀覆于培养～基上，以透明圈有无及直径大小判定各菌株水解淀
性，除ＨＢ２菌株外，均有芽孢。一１
基金项目：国家自然科学基金（０７０４３３１５）作者简介：王立群（９６，男，黑龙江人，硕士，教授，主要１５一）从事微生物学方面的研究。Ｅｍａｌｗｎｌｕ２６．ｏ－ｉａｇｉｎ＠１３ｃｒ：ｑｎ
基质内；菌落初期呈白色，气生菌丝少，呈絮状；１一１一１一１一１、蛋白质２和纤维素等一１ｌ－一＾质的水解ＢＢＢＢＢ２２２一Ｂ一～一３一１１Ａ一～子物。对淀粉ＢＢＢ —２ＡＡＡ，一一一一～Ａ一大分试验，按其综合降解能力筛选出高效细菌９株，放线菌５株，霉菌２株，见表１。
通过对细菌、放线菌和霉菌的菌落及个体形态
特征观察及比较，在５～Ｏ时分离到细菌３株、Ｏ６ｌ
放线菌ｌ７株；霉菌只在５Ｏ℃分离得到两株。２２茵落及个体形态．细菌：菌落多数较透明、光滑、湿润易挑起，
１．菌株分离．２２
１．方法２
１．取样．１２

固体废物的好氧堆肥处理

环境学院：固体废物处理与处置
环境学院：固体废物处理与处置
环境学院：固体废物处理与处置
环境学院：固体废物处理与处置
2、好氧堆肥化过程
堆肥是一系列微生物活动的复杂过程，包含着堆肥原料的矿质化和腐殖化过程。
环境学院：固体废物处理与处置
补充知识点三：矿质化和腐殖化
有机物生物降解会向两个方向转化：
环境学院：固体废物处理与处置
异化作用就是生物的分解代谢。是生物体将体内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。呼吸作用是异化作用中重要的过程。简单说，异化作用就是把自己变成非己。异化作用的实质是生物体内的大分子，包括蛋白质、脂类和糖类被氧化并在氧化过程中放出能量。有氧的异化作用中，糖、脂类、蛋白质等变为含羧基的化合物并进行了脱羧的酶促反应，生成二氧化碳；而氢则由脱氢酶激活在线粒体内经过呼吸链的传递将底物还原逐步释放能量，自身被氧化生成水。

供氧量含水率温度和有机物含量颗粒度 C/N比和C/P比 pH值
环境学院：固体废物处理与处置
3.1 供氧量
氧气是堆肥过程有机物降解和微生物生长所必需的物质。保证较好的通风条件、提供充足的氧气是好氧堆肥过程正常运行的基本保证。
环境学院：固体废物处理与处置
环境学院：固体废物处理与处置
环境学院：固体废物处理与处置
1、好氧堆肥的基本原理
好氧微生物在与空气充分接触的条件下，使堆肥原料中的有机物发生一系列放热分解反应，最终使有机物转化为简单而稳定的腐殖质的过程。在堆肥过程中，微生物通过同化和异化作用，把一部分有机物氧化成简单的无机物，并释放出能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，供微生物生长繁殖。
腐殖质在土壤中可以呈游离的腐殖酸和腐殖酸盐类状态存在，也可以呈凝胶状与矿质粘粒紧密结合，成为重要的胶体物质。

好氧堆肥处理中的微生物及其对堆肥的影响

接种微生物对堆肥的影响
对于加快堆肥进程、提高堆肥效率可通过两种方式：
一，通过改变堆肥底物的物理和化学特性，如水分、pH、C/N、物料的透气性、堆肥的翻堆频率等，能够改变堆肥腐熟进程；
二，通过添加微生物菌剂加快堆肥进程，外源微生物的接入能够明显的促进堆肥腐熟的功能，提高堆肥的效率。
接种微生物对纤维素的降解
好氧堆肥处理中的微生物及其对堆肥的影响
1| 目录
背景介绍堆肥微生物学过程
2| 3| 4|
微生物对堆肥的影响
总结
好氧堆肥的原理
好氧堆肥是一种利用自然界中天然存在的，或经过人类某些改变的微生物对有机固体废物的氧化、分解的能力，在一定氧气、温度、湿度和 pH 条件下使可降解有机固体废物发生生物化学降解，形成类似腐殖质土壤的物质，达到有机固体废物处理无害化资源化的技术方法。
接种白腐菌真菌对堆肥质中重金属的影响
水溶交换态 Pb 有机结合态Pb
残留态Pb
固定Pb 钝化作用
接种微生物对堆肥的影响
实验中使用的除臭菌种是由八种菌种和两种天然植物提取物按配方混合而成，
异味强度 Z 的计算采用 Weber-Fecger 公式 Z = K ⋅log Y 式中，Y 为异味物质浓度；K 为常数，通常取 10
明显的促进堆肥腐熟的功能，提高堆肥的效率。
参考文献
THANKS
总结
A好氧堆肥法可以快速有效地处理有机质含量较高的固体废物，并
具有产生臭味少、安全性好、能够杀灭虫卵病菌等优点。
B微生物在好氧堆肥的过程中起到决定性作用，其中的细菌、真菌、
放线菌等可以有效地降解有机质，分解木质素、纤维素半纤维素等，从而使得堆肥彻底稳定。
C通过接种微生物菌剂可以加快堆肥进程，外源微生物的接入能够

好氧堆肥技术：高效利用农业废弃物

堆肥出料：将堆肥从堆肥容器中取出，并进行破碎和筛分，以便更好地利用。
堆肥利用：将破碎和筛分后的堆肥用于土壤改良、植物营养供给等方面，提高土壤质量和植物生长效果。
堆肥效果评估：对堆肥的利用效果进行评估，并根据实际情况进行调整和改进，以提高堆肥的利用效率和效果。
成品利用阶段
堆肥成品：可用于土壤改良、植物生长等堆肥利用方式：可直接施用或加工成有机肥料堆肥利用效果：提高土壤肥力，促进植物生长堆肥利用注意事项：避免过量施用，以免造成土壤盐碱化
氧气供应的重要性
好氧堆肥技术原理：在有氧条件下，通过好氧微生物的作用，将农业废弃物分解为稳定的腐殖质。
氧气供应的重要性：好氧微生物需要足够的氧气来维持其生长和代谢活动，从而加速废弃物的分解。
氧气供应不足的影响：氧气供应不足会导致好氧微生物的生长受限，降低堆肥效率，甚至产生臭味和有害气体。
氧气供应方式：可以通过翻堆、通风等方式来提供足够的氧气，促进好氧微生物的生长和代谢。
政府加强宣传教育，提高公众对好氧堆肥技术的认知度和接受度
面临的主要挑战及解决方案
技术推广难度大：缺乏专业技术人员和设备，需要加强技术培训和设
备引进。
资金投入不足：需要政府和社会资本的支持，加大投资力度。
农业废弃物收集困难：需要建立废弃物收集和处理体系，加强废弃物资
源化利用。
堆肥产品质量不稳定：需要加强技术研发和生产管理，提高产品质量
和稳定性。
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汇报人：XXX
降低生产成本：好氧堆肥技术能够循环利用农业废弃物，降低农业生产成本，提高经济效益。
在城市垃圾处理中的应用
减少垃圾填埋场的污染降低垃圾处理成本提高垃圾资源化利用率改善城市环境质量

好氧堆肥的基本原理

好氧堆肥的基本原理
好氧堆肥的基本原理是利用空气中的氧气，将有机废弃物进行分解和转化为肥料的过程。

好氧堆肥过程中，有机废弃物被有效地堆放在一个容器中，这个容器通常是一个堆肥桶或者堆肥堆。

堆肥堆通常由开放底部的框架构成，以便空气能够通过底部进入堆肥堆。

在堆肥过程中，有机废弃物与空气中的氧气和水分接触，通过微生物的活动进行分解。

这些微生物包括细菌、真菌和其他微生物，它们分解有机废弃物，同时产生热能。

由于有氧条件和适宜的温度，这些微生物能够有效地分解有机废弃物，从而加速分解过程。

分解后的有机废弃物逐渐转化为稳定的有机肥料，富含植物所需的营养元素。

这些有机肥料可以提供植物生长所需的养分，并且具有良好的透气性和保水性。

通过好氧堆肥，有机废弃物得到了有效的处理和利用，减少了垃圾污染和资源浪费。

需要注意的是，在好氧堆肥过程中，适当的湿度、温度和空气流通是非常重要的。

适宜的湿度可以促进微生物的生长和活动，适宜的温度可以加速分解过程，而良好的空气流通可以提供足够的氧气供微生物进行呼吸。

总的来说，好氧堆肥是利用氧气进行堆肥的一种方法。

通过提供适宜的环境条件，有机废弃物可以被高效地分解为有机肥料，实现资源的循环利用。

垃圾好氧堆肥技术的研究进展

肥过程中的协同作用机理，有助于提高酶液降解有机固体废物的效率。 • 有机同体废物在降解过程中会发生物理形态等变化，实时检测不同基质条件变化下酶蛋白的作用位点及数量，对堆肥过程
酶促降解作用的研究具有积极意义。
➢工业堆肥电子鼻(e-nose)（López R et al.,2016）
• 通过传感器对温度、O2、水分、VOCs、堆肥气体（NH3,H2S,CO2等）的检测，电子鼻可以对堆肥的质量和腐熟度进行现场评估。
应对措施
① 采用封闭式堆肥 ② 做好堆肥厂的卫生工作，定期消毒 ③ 堆肥厂地址科学安排，建在居民区的下风向
案例：德国 UTV-GORE 膜覆盖式畜禽粪便高温好氧发酵法
垃圾堆肥的环境问题及应对措施
➢重金属（Heavy metals）
应对措施：
① 源头分离的堆肥中，所有六种重金属的浓度均明显低于机械分离的堆肥。（Wei et al.,2017） ② 堆肥分级根据堆肥中重金属的含量，确定堆肥的不同用途，优质堆肥适宜农业应用，二级堆肥可用作
后处理：
根据需要进行破碎分选，进一步去除杂物
脱臭：
包括酸碱溶液吸收法，臭氧氧化法，活性炭吸附法等。
贮存：
干燥、透气下的环境存放
堆肥的工艺流程
堆肥腐熟度的评价
堆肥腐熟度的评价
国内外堆肥状况
Fig. 1. The amount of MSW generated and composted in the USA, UK, Japan and China during 2004–2013 (Unit: million tons) (Eurostat, 2015; USEPA, 2013; MOEJ, 2015 a National Bureau of Statistics of China, 2015)

农村生活与农业有机垃圾好氧堆肥处理技术探析

揭示了堆肥过程中微生物群落结构和功能的变化规律
利用高通量测序技术，分析了堆肥过程中微生物的种类、数量和代谢活性，为优化堆肥工艺提供了理论依据。
对未来研究方向的展望
深入研究堆肥过程中有机物的降解机制和微生…
通过分子生物学和生物化学手段，进一步揭示有机物降解的微观过程和微生物的代谢途径。
探索新型堆肥添加剂和复合微生物菌剂的开发…
环境效益分析：减少污染、资源化利用等方面
减少污染
好氧堆肥处理能有效降解农业有机垃圾中的有害物质，减少其对土壤、水源和空气的污染，保护农村生态环境。
资源化利用
通过将农业有机垃圾转化为有机肥料，实现废物的资源化利用，提高土壤肥力，促进农业可持续发展。
社会经济效益评估
社会效益
好氧堆肥处理技术的推广与应用，有助于改善农村环境卫生状况，提升农民生活品质，推动新农村建设。
的农村地区 • 结论与展望
01
引言
背景与意义
农业有机垃圾产生量大，处理不当会造成环境污染。
探究农村生活与农业有机垃圾好氧堆肥处理技术，对于推动农村环境治理和农业可持续发展具有重要意义。
好氧堆肥处理是一种有效的农业有机垃圾处理方式，可实现资源化利用。
国内外研究现状
国外研究现状
国外在好氧堆肥处理技术方面研究较早，技术相对成熟，已形成了一系列完整的处理工艺和设备。
氧气供应
保持堆体内部良好的通气性，以确保好氧微生物的正常代谢。
碳氮比
合理的碳氮比有利于微生物的生长和繁殖，提高堆肥效率。
操作管理注意事项
堆肥场地选择
应选择地势平坦、排水良好、交通便利的场地。
堆肥原料选择
应选择来源广泛、易收集、有机质含量高的农业有机垃圾。

好氧堆肥阶段对蚯蚓堆肥的影响

摘
要
好氧产品。不同好氧堆肥阶段堆肥产品质量和性质差
别很大，这必然将影响蚯蚓堆肥产品稳定性和质量。对此，将好氧堆肥与蚯蚓堆肥相结合，以能够指示堆肥产品质量和腐熟
度的碳氮比（Ｃ／Ｎ）、胡敏酸比富里酸（ＨＡ／ＦＡ）和胡敏酸的Ｅ／三个指标构建新的指标体系，对蚯蚓堆肥产品质量进行评价。并且在此指标体系基础上，得出将好氧堆肥高温期阶段作为蚯蚓堆肥的前期处理可以获得更加稳定和高品质的蚯蚓堆肥
第１５卷
第２３期２０１５年８月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ１．１５Ｎｏ．２３Ａｕｇ．２Ｕ１３
１６７１ —１８１５（２０１５）２３ — ０２２６ — ０５
ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
⑥ ２０１５Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
环境科学
好氧堆肥阶段对蚯蚓堆肥的影响
陶佳慧许梦李旭于济通郭平
（吉林大学环境与资源学院，地下水资源与环境教育部重点实验室，长春１３００１２）
２０１５年４月１日收到辽河源头区水污染综合治理技术及示范研究（２０１２ＺＸ０７２０２－００９）资助
标。目前，国内外学者通常采用Ｃ／Ｎ、Ｅ／Ｅ和ＨＡ／ＦＡ中的一个或两个参数与其他参数结合来衡量和评价堆肥产品品质。事实上，堆肥过程就是有机物降解转化和腐殖化共同发生的过程，应该将Ｃ／Ｎ、Ｅ／Ｅ和Ｈ／ＦＡＡ综合在一起来评价堆肥产品质量。目前有关堆肥技术的研究中，大多数研究者除常规理化指标外，所采用的评价指标仅包含其中一种，但是单个指标并不能有效的判断堆肥腐熟与否，腐熟度的判断必须结合两个或多个指标 ¨ ；而采用三个指标对

微生物复合菌剂对污泥好氧堆肥过程的影响

微生物复合菌剂对污泥好氧堆肥过程的影响欧阳建新;施周;崔凯龙;钟华;梁运姗【摘要】研究了黄孢原毛平革菌与枯草芽孢杆菌复合荫剂在剩余污泥静态强制通风好氧堆肥中的作用.结果表明,根据堆肥过程中的温度(0~5d为中温阶段,6~12d 为高温阶段,16~28d为腐熟阶段)变化,复合菌剂的变化导致堆体细菌数量明显高于空白堆体,且堆体中的嗜热真菌在高温期显著增多,促进了有机物的降解,加速了堆体的腐熟.试验组萝卜种子发芽指数(GI)相对空白组提前3d达到了50%,表明复合菌剂的加入迅速地降低了堆体的生物毒性,但由于相对浓缩效应使得堆肥产品Cd含量略有增加.%The study focused on the effect of microbial inoculant composite (Bacillus subtili and Phanerochaete chrysosporium) on static composting of excess activated sludge under forced ventilation.According to the temperature change in the composting process (mesophilic(0～5d), thermophilic (6～12d), and maturing(13～28d)), the number of bacterial population of the compost inoculated with the microbes was obviously higher than that of the control, and the population of the thermophilic fungi also significantly increased in the thermophilic stage,effectively enhanceing the degradation of organic matter and accelerateing maturing of the compost.The germination index (GI) of radish seed for the experiment group reached 50％ spending 3d less than that for the control one,indicating that addition of the compound microbial inoculant acutely accelerated the decreasing of the compost biological toxicity.However, due to the relative enrichment effect, the Cd (II) content of compost product increased slightly.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2011(031)002【总页数】6页(P253-258)【关键词】剩余污泥;复合菌剂;静态强制通风好氧堆肥;种子发芽指数;相对浓缩效应【作者】欧阳建新;施周;崔凯龙;钟华;梁运姗【作者单位】湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082;广州市水务局,广东广州510640;湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082;湖南大学环境科学与工程学院,湖南长沙410082;湖南大学环境科学与工程学院,湖南长沙410082;湖南大学环境科学与工程学院,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】X172;X705相对于传统的污泥处理方法为填埋、焚烧和远洋投海等,好氧堆肥发酵法不失为一种资源再生利用,环境友好型的处理途径.它具有有机物分解率高,周期短、运行费用低、二次污染小等优点,在世界各国特别是发展中国家大有发展前途[1].对于污泥堆肥的条件优化和过程控制已有较多研究,但往往达不到缩短堆肥时间、提高堆肥质量的目的,研究表明需要通过添加剂来提高堆肥效率[2],而外源微生物是其中重要的一种.通过添加高效外源菌剂,有望增加污泥中降解微生物的丰富性,加快污泥微生物细胞的裂解及有机物的分解,促进污泥腐熟,从而加速堆肥过程[3].充分降解堆肥物料中的木质纤维素和有毒有害的高分子有机物是堆肥是否充分腐熟的关键[4].白腐真菌可降解木质素以及许多持久性和有毒有机污染物[5-6],而黄孢原毛平革菌是白腐真菌中的常见菌种,也是产酶和降解研究的模式菌种[7],但关于它在污泥堆肥中的作用研究却鲜有报道.枯草芽孢杆菌对于木质素的降解也有很好的促进作用,与其他菌剂复合更能够有效的促进大分子及复杂有机物的降解,如与其他芽孢杆菌杆菌属细菌的混合在污泥堆肥中产生了明显的组合优势[8-9].本研究考察了黄孢原毛平革菌和枯草芽孢杆菌复合菌剂对城市污泥静态强制通风好氧堆肥过程的影响,旨在为复合菌剂在污泥堆肥中的应用提供理论参考.1.1 堆肥原料试验污泥为长沙市第二污水处理厂的脱水污泥,初始含水率 84.8%.污泥在晴朗、干燥的空气中风干 48h,使得污泥初始含水率降为 64.3%.锯末来自于湖南大学海捷模具加工厂,直径1~2mm;稻草秸秆来自于长沙市周边农村,截成长 20mm左右小段.将风干污泥 25kg与稻草秸秆、锯末按照质量比25/0.8/3.5混合,其中锯末和稻草秸秆用来调节污泥堆体的含水率、C/N和机械性能.各物料性质见表1.枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis M203078)和黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium BKMF-1767),均购自武汉大学中国典型培养物保藏中心(CCTCC).通过浊度测定和稀释平皿法,得到两种菌的菌悬液或孢子悬液活菌浓度相对于浊度的标准曲线,然后参照标准曲线,把真菌菌剂浓度按照其浊度调至2×106个孢子/mL,枯草杆菌的浓度调为2×106cfu/mL,将两种菌剂按照体积比1:1混合配制成为复合菌剂悬液.1.2 试验装置堆肥反应器是体积为70cm×50cm×50cm的整理箱,在反应器底部外壁安装一个转动阀门,以定期释放渗滤液.为了保证渗滤液与污泥分离,便于渗滤液的排放,在反应器底部铺有一层鹅卵石.同时在基质上方布集 8个曝气头,曝气由一个动力为12L/min的空压机提供,为堆肥提供一个好氧的环境.在基质上方堆置污泥与调理剂的混合堆料,温度计定时检测温度.实验装置如图1.1.3 试验方法采用静止强制通风的方法对污泥进行堆肥,堆体质量为29.3kg,分别均匀连续通风,通风量为0.24m3/h.试验堆体均匀喷洒2L复合菌剂进行接种,空白堆体喷洒等量的水,使2个堆体初始含水率、C/N基本一致.将堆料混合均匀后在反应器内堆置,在堆体表面覆盖一层厚约15mm的稻草保温.堆体每天进行温度测定,每隔一定时间取样一次,取样时从3个不同位置和深度各取5g,完全混合后进行参数分析.由于含水率在堆肥过程中有下降,在第15d时,分别对空白堆体和试验堆体喷洒水2272 mL 和836mL.1.4 分析方法堆体温度采用水银温度计在堆体 5个不同位置和深度进行温度测定,取平均值.含水率测定:取10g样品置于坩埚中,然后放到(100±5)℃的烤箱中烘干 4~8h,直到前后两次测样(间隔2h)样品重量差小于0.1g为止.水分含量用式(1)表达:挥发性有机物含量测定:将烘干的样品置于马弗炉中在600±10℃下灼烧直到连续两次测样(间隔约10min)重量差小于0.2mg为止.挥发性有机物的含量用式(2)表达: 微生物活菌数的测定:将样品 10g放入100mL锥形瓶中,添加30mL去离子水,在恒温振荡箱内振荡 30min,过滤得到浸提液.从浸提液中取出0.5mL以10为倍数作一系列稀释,取合适稀释度下0.1 mL液体滴入含细菌或真菌琼脂培养基的平皿中并涂匀.细菌放入37℃培养箱培养24h,将真菌放入28~30 ℃培养箱培养5 d,遂采用平板计数法进行菌落计数,最后采用式(3)进行每g干污泥中菌数的计算:种子发芽指数GI值:取3个直径为9cm的平皿,每个平皿在底部铺一张吸水纸,并分别注入浸提液6ml,并在每个平皿中均匀摆放萝卜种子20粒,在30℃培养箱中培养48h,按以式(4)计算GI值:浸提液pH值采用pHS-3C型pH计测定.样品重金属离子Pb()Ⅱ和Cd()Ⅱ含量测定:准确称取干样品0.5000g于250mL锥形瓶中,加少许蒸馏水浸润,加王水10mL,微沸消解1h,将溶液蒸至近干,其间反复滴加王水,共 20mL,使大部分有机物分解,冷却;加高氯酸 5mL,用低档温火加热至样品成糊状为止.冷却,过滤,用 0.2%的硝酸定容于50mL容量瓶中,摇匀后用Aanalyst 700原子吸收仪(Perkin Elmer公司,美国)测定浓度,计算出每克堆肥样品重金属含量.2.1 理化参数变化如图2a所示,与环境温度对比,2个堆体温度变化趋势类似,整个过程共分为3个阶段.第1阶段(0~5d)为中温阶段,对应降解微生物的适应和增殖过程.第 2阶段(6~12d)为高温阶段,堆肥在50℃以上保持了6d,中间伴有1次升温和降温的过程.城市污泥是由好氧污水处理菌胶团(约占70%)及其吸附的悬浮态或溶解态有机物和无机颗粒(共约占 30%)组成.第 1次升温对应污泥菌胶团所吸附的易降解有机物的降解,而第 2次升温对应污泥菌胶团的破胞和细胞组成物的降解.第 3阶段(13~28d)为腐熟阶段,对应难降解成分(如某些细胞组成物和木质纤维素)的降解和腐殖质的形成.可以看出,试验堆体温度普遍高于空白堆体,且在第 10~15d优势明显,表明复合菌剂对于污泥有机质的降解,特别是污泥菌胶团的破胞和分解具有促进作用.从图2b可知,堆肥初期2堆体的pH值均有明显上升,这是由于堆肥过程中含氮有机物被分解产生大量氨,同时由于高温致使有机酸挥发,导致初期的碱性增大.随着堆肥过程的进行,简单有机物大量分解,逐渐释放的有机酸多于氨气,而导致pH值稍微有所下降.两个堆体的pH值变化差异不明显.堆肥含水率的变化反映了堆肥生化过程如图 2c所示,0~5d的中温阶段堆体含水率下降缓慢,有机物降解产水和水分蒸发基本处于平衡状态;6~12d堆体处于高温阶段,水分蒸发量高于产生量,所以含水率有明显下降;16~28d,有机物分解趋缓,虽然温度降低,堆体含水率亦缓慢下降.由于试验堆体在高温期保持了较高温度和时间,在腐熟阶段期更为疏松,两者均有利于水分蒸发,因此含水率的降低均比空白堆体要显著. 由图2d可以看出,2堆体挥发性有机物含量变化分为2个阶段.第一阶段为0~12d对应整个堆肥过程的中温期和高温期,主要为易降解有机质的降解,堆体中有机质的含量显著降低.第二阶段为 16~28d,对应堆肥过程的腐熟期,主要为难降解有机质的降解,降解速率相对较低.这2个阶段试验堆体降解速率都要高于空白堆体,反应出不论是易降解成分还是难降解成分,复合菌剂的加入都有促进作用.2.2 细菌和真菌数量变化如图3a所示,细菌总数在空白堆体和试验堆体的变化趋势基本相似,呈先上升后下降的趋势.0~23d,细菌总数持续增加,且在腐熟期开始时迅速上升,并于第23d达到峰值;第23d之后,由于细菌可降解有机质基本耗尽,菌体进入内源呼吸期,数量开始下降.试验堆体的细菌含量明显多于空白堆体,说明添加的枯草芽孢在此堆肥条件下能有效生长,并可能对腐熟期堆体有机质的降解和腐熟起到了促进作用.大多数嗜温真菌最佳生长温度范围是25~30,℃大多数高温真菌最适生长温度范围是40~50℃[10].8~14d是堆肥过程中真菌的生长旺盛期,对应高温期,贡献来自嗜热真菌.黄孢原毛平革菌所属的白腐真菌为嗜热型真菌[11].由于黄孢原毛平革菌的添加,整个过程中试验堆体的真菌数量高于空白组,并在8~14d这段时间内生长极为迅速,约为空白堆体的3倍.这部分真菌的生长可能对污泥破胞起到了重要作用[12],同时可能也是 10~15d试验堆体相对于空白堆体保持了更高温度的原因.2.3 GI值和重金属含量变化GI值为较可靠的反映堆肥腐熟度的指标[13].有研究认为,GI≥50%时,堆肥基本达到腐熟[14].由图4可知,在堆肥初期,堆肥浸出液强烈抑制萝卜种子发芽,初始GI值为0.09左右,说明生污泥对植物生长尚有较大毒性,不适合直接应用.GI值的快速增长发生在5~12d的高温阶段,最终增至0.5左右.试验堆体的GI值增加更为迅速,在14d便达到了0.47,相对空白堆体提前了3d,同时最终的GI值也更高,说明复合菌剂的加入有效地加速了堆体的腐熟.由图 5可见,2个堆体中重金属的含量均经历了先增加后降低的变化过程.由于重金属是不会被降解的,所以堆体中的重金属总量一定,并以残渣态、有机结合态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态、水溶及可交换态5种形式存在[15].因有机物降解、堆肥后堆体体积变小等,引起重金属在堆料中浓缩,使重金属浓度升高,表现为“相对浓缩效应”[16].堆肥初期 0~5d,Cd(II)的相对浓缩效应相对于 Pb(II)更为明显,由于在王水消解过程中铅元素容易挥发所致[17].堆肥第 6~28d,重金属浓度逐渐变小,这可能是由于堆肥过程中溶解态的重金属从堆肥室底随渗滤液下移和流失.同时也有研究认为,随着渗滤液的流出,可被植物吸收和利用的重金属形态含量降低,导致重金属的生物有效性降低[18].但是在整个过程中,试验堆体中重金属含量总体上略高于空白堆体,特别是Cd(II),这是由于复合菌剂堆体生化反应更为迅速,“相对浓缩效应”更为显著所致.该效应将对堆肥产品品质可能造成不利影响.3.1 由于污泥成分具有复杂性,所以高温期又分为前、后两个阶段,分别对应污泥菌胶团所吸附的有机质的降解和污泥破胞与分解.试验堆体比空白堆体早 3d达到50℃,且在高温时间维持时间长.3.2 复合菌剂的加入对于pH的影响较小,但是能够促使有机物的降解率增加5%,GI 值在第14d达到 0.47,可以看出复合菌剂促进堆体更加迅速和有效地达到腐熟.3.3 试验堆体的细菌数维持为空白堆体的2倍,在8~14d,试验堆体的真菌数为空白堆体的3倍,堆肥过程中微生物数量因为复合菌剂的加入而大量增加,促进有机物的降解,缩短降解时间.3.4 由于“相对浓缩效应”,堆肥产品中重金属的含量可能有所提高,这是影响堆肥品质的不利因素.[1] 王桂琴,许德刚,李国学,等.基于不同目标的大型生活垃圾堆肥处理工艺的优选 [J]. 中国环境科学, 2009,29(4):402-406.[2] Lu Yanjun, Wu Xingwu, Guo Jifeng. 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China Environmental Science,2011,31(2)：253~258。

好氧堆肥的原理

好氧堆肥的原理
1. 外部环境控制：好氧堆肥需要提供充足的氧气供应，因此堆肥过程需要进行通风处理，以保持堆肥堆内部的氧气含量。

同时，也需要控制堆肥堆的温度、湿度等环境参数，以促进有益微生物的繁殖和活动。

2. 有机物分解：在好氧条件下，堆肥过程中的有机废弃物会被分解为更小的有机分子，包括碳水化合物、脂肪、蛋白质等。

这个过程主要是通过氧气供应和微生物的作用来实现的，微生物包括细菌、真菌等。

它们分泌酶类，将有机废弃物分解为更小的有机物，为后续的转化和养分吸收提供条件。

3. 温度升高：在好氧堆肥过程中，由于微生物的代谢活动产生的热量无法完全散发，堆肥堆内部的温度逐渐升高。

温度的升高有助于促进有益微生物的繁殖和活动，加快有机物的分解速度，同时还可以抑制一些病菌和害虫的生长。

4. 厌氧阶段转化：在好氧阶段完成了大部分有机物的分解后，堆肥堆内部的氧气含量会逐渐降低，进而进入厌氧阶段。

在这个阶段，一些厌氧微生物开始活动，将过程中产生的一些护色污泥和有机物进一步转化，此过程称为厌氧消化。

5. 成熟阶段：经过一定时间的堆肥过程，有机废弃物会逐渐转化为稳定的有机肥料。

成熟的堆肥具有较低的湿度、较高的养分含量，并且有利于土壤结构的改善和植物的吸收利用。

完成这个过程需要一定的时间，通常需要几个月到一年的时间。

微生物菌剂对堆肥发酵影响的研究进展

微生物菌剂对堆肥发酵影响的研究进展摘要：堆肥处理是目前实现畜禽粪便无害化处理及资源化利用的重要手段之一，通过接种高效微生物菌剂克服了传统堆肥处理方法诸多不足。

对微生物菌剂在堆肥中的应用情况，微生物菌剂对堆肥各项指标、堆肥品质、重金属的影响以及在堆肥中的应用前景进行了综述，以期为养殖业废弃物的无害化处理及资源化利用相关研究提供一定的参考。

关键词：微生物菌剂；好氧堆肥；粪便随着现代农业产业结构的不断调整以及规模化畜禽养殖业的迅猛发展，如何进行畜禽粪便等废弃物的无害化处理及资源化利用成为亟待解决的问题。

目前，中国对畜禽粪便的加工处理方法主要有化学法、物理法和生物法。

生物处理法又分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。

在众多的畜禽粪便处理方式中，由于好氧堆肥处理方法成本低、无害化程度高、处理能力大、处理后的产品方便运输且适于农田施用，适合现代农业持续发展而备受关注。

传统堆肥方法利用原料中土著微生物降解有机物质，由于堆肥初期有益微生物数量相对较少，需要一定时间才能大量繁殖，存在发酵周期长、效率低等缺点。

同时在堆肥过程中存在氮素损失现象，有恶臭气味，并且粪便中残留的重金属及抗生素等有害物质还存在环境污染的可能。

沈根祥等[1]的研究表明，利用筛选的微生物可以加速堆肥基质的发酵，有效提高堆肥的温度，加快腐熟进程。

陈华癸[2]指出，在堆肥过程中通过人为接种分解有机物能力强的微生物菌剂，可提高初期堆料中有效微生物总数，加速堆肥材料的腐熟，形成的高温条件有利于杀灭粪便中的病原体、虫卵和杂草种子等。

近年来一些学者对畜禽粪便堆肥的工艺条件、影响因素、使用不同微生物接种菌剂等方面进行了深入研究[3]，但对粪便堆肥快速发酵及其机制的研究还远远不够。

因此如何充分利用微生物间的协同作用，快速分解粪便中的有机物，实现粪便处理的资源化利用具有十分重要的意义。

1 微生物菌剂在堆肥中的应用复合微生物菌剂是将两种或两种以上的微生物以一定的比例混合培养，充分发挥微生物群成员之间的联合协同作用，以获取能达到最佳应用效果的一种微生物制剂。