翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响

收稿日期:2006-01-18

基金项目:郑州市科技局项目(04BA60ABND03)

作者简介:李玉红(1976-),女,河南太康人,讲师,主要从事固体废物污染治理及资源化研究。通讯作者:王　岩(1965-),男,河南台前人,教授,博士,主要从事工农业废弃物资源化处理与利用方面的研究。

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翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响

李玉红,李清飞,王　岩3

(郑州大学化工学院,河南郑州450002)

摘要:研究了翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响。试验共设3个处理,分别为3d 翻1次、6d 翻1次、9d 翻1次。结果表明,3d 翻1次和6d 翻1次的堆肥比9d 翻1次的堆肥升温快、温度高、种

子发芽率高。但3d 翻1次的劳动强度大,因此,在牛粪堆肥实际操作中,翻堆次数以6d 翻1次较为合适。

关键词:翻堆次数;牛粪;堆肥中图分类号:S141.4 文献标识码:A 文章编号:1004-3268(2006)07-0070-03

Effect of Turning Frequency on High Temperature Composting of

Dairy Manure

L I Yu 2hong ,L I Qing 2fei ,WAN G Yan 3

(College of Chemical Engineering ,Zhengzhou University ,Zhengzhou 450002,China )

Abstract :The experiment was conducted to study the effect of turning frequency on high temperature composting of dairy manure.Three heaps of dairy manure was piled up coinciding with three turning frequency treatments :turned once every 3d ,6d and 9d.The result suggested that the piles turned once every 3d or 6d had a faster rate of composting ,higher temperature and seed germination index than did one turned once every 9d.it was suggested that turning once every 6d should be practical for high temperature composting of dairy manure in order to decrease the labor strength.K ey w ords :Turning frequency ;Dairy manure ;Composting

随着我国禽畜业集约化的快速发展,禽畜粪便的产生量也与日俱增。堆肥化处理是目前最常用的无害化、资源化处理畜禽粪便的有效方法[1]。传统上,将未经处理的新鲜粪便直接施入农田,因粪便自身带有大量病原菌(如粪便中大肠杆菌、蛔虫卵等)或其他有机污染物(如激素、抗生素等)而抑制植物生长,促使植物病害发生[2]。而使用未腐熟的堆肥会使土壤中微生物的活性提高而导致土壤中氧气含量下降和土壤中可利用的N 固定,引起作物N 缺乏。同时研究还表明,以未腐熟的堆肥作为土壤肥料会影响种子发芽和植物健康生长[3]。因此,为了避免堆肥对作物带来的这些负面影响,用作土壤肥

料的畜禽粪便在使用前必须进行堆肥无害化处理。

一般情况下,人们认为,翻堆次数是影响堆肥发酵速度和堆肥品质的一个因素。研究表明,堆肥翻堆是堆肥过程中控制温度和通气的主要措施[4]。但不同材料的最佳翻堆次数不同,并且翻堆对堆肥的各种参数的影响还未充分了解。本研究在堆肥过程中通过测量堆肥温度、水分含量、p H 和种子发芽指数来确定不同翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响。1　材料与方法1.1　试验材料

试验所用牛粪为河南省花花牛母牛繁育中心提

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07・2006年第7期

供的新鲜牛粪。玉米秸秆:用来调节堆肥的水分和碳氮比。来自该繁育中心切碎后的青贮饲料,经晒干后使用。试验材料的基本理化性状见表1。

表1　堆肥材料的主要理化性状

原料有机碳(%)水分(%)p H TN(%)C/N

牛粪31.676.58.3 1.9116

玉米秸秆43.238.0 5.60.6764

1.2　试验设计

将牛粪与秸秆按6∶4(v/v)配比混合均匀,然后按1.5m×1.5m×1.0m,堆成3堆。分别为每3d、6d、9d翻堆1次,堆肥时间为30d。每隔1d测定堆体温度,以堆体前、后、左、右和中心五点温度的平均值作为堆体的发酵温度。测量时温度计插入堆体表面25cm以下,同时记录周围环境温度。

1.3　采样及样品测定

1.3.1　采样　分别于堆制开始后第1,7,14,17, 20,23,26,29天,从堆体前后左右和中心五点采样。取样后带回实验室立即测定。

1.3.2　p H值测定　取混合后的样品,用去离子水按土水比1∶2(w/v)浸提1h,用p H计测定悬浮液的p H值。

1.3.3　水分测定　取一定量的牛粪于已知重量的铝盒(W)中,称其重量(W1),放入烘箱,在105℃下烘24h至恒重,取出,在干燥器中冷却后称其重量(W2),然后按下式计算其含水量。

含水量=W1-W2

W2-W

×100%

1.3.4　种子发芽指数　植物种子发芽指数是判断堆肥的植物毒性和腐熟度的一个重要指标。其测定方法如下:于培养皿内垫一张滤纸,均匀放入10粒郑白4号白菜籽,吸取5.0ml堆肥浸提液(水∶堆肥=5∶1)于培养皿中,以蒸馏水作对照,每个处理3次重复,在25℃恒温培养箱中培养24h,测定种子发芽率和根长,然后按以下公式计算种子的发芽指数。

发芽指数(GI)=处理的发芽率×处理的平均根长

空白的发芽率×空白的平均根长

×100%

2　结果与分析

2.1　不同翻堆次数对堆肥温度的影响

温度是影响微生物活性和堆肥工艺过程的重要因素。堆肥过程中微生物由于分解有机物而释放出热量,促使堆肥温度快速上升。当堆肥温度在55℃条件下保持3d以上(或50℃以上保持5～7d),是杀灭堆肥所含致病微生物和害虫卵,保证堆肥卫生指标合格和堆肥腐熟的重要条件[5]。当堆肥温度稳定在30～40℃时,说明发酵已基本完成[6]。如图1所示,在不同翻堆次数条件下,温度在堆肥过程中的变化趋势基本一致,先后经历了升温期、高温期和降温期3个阶段。在升温阶段,以3d翻1次的堆肥温度上升最快,5d达到50℃以上,较6d翻1次和9d翻1次的堆肥提前1～2d进入高温阶段(>50℃),但其最高温度(70.8℃)略低于6d翻1次的最高温度(71℃),而高于9d翻1次的最高温度(67.6℃)。高温维持时间以6d翻1次的堆肥最长,为13d,其次为9d翻1次和3d翻1次,分别为12d和11d。在降温阶段,3d翻1次的堆肥温度下降最快,至14d后开始显著降低,18d后下降到40℃以下,较6d翻1次和9d翻1次的堆肥(22d后下降到40℃以下)提前4d发酵基本完成,这可能与3d

翻一次的堆肥的翻堆频率高,散失热量多有关。

图1　不同翻堆次数对堆肥温度的影响

2.2不同翻堆次数对堆肥含水率的影响

水分是影响堆肥腐熟速度的重要参数[7]。堆肥中的水分含量影响着堆温的变化,其在堆肥中起着一种“热量调速剂”作用,进而影响堆肥微生物的活动。从图2可知,堆制开始时,堆肥的初始含水量为72.6%～74.6%,随着堆肥的进行,各处理含水率因微生物的活动和翻堆处理使水分蒸发而快速下降,至20d时水分分别降至51.4%,51.0%和58.1%。之后由于降雨使得所有处理堆肥水分升高,至26d后,水分又开始下降,到29d堆制结束时,3d翻1次和6d翻1次的堆肥含水率相差不大,分别为50%和52.2%。而9d翻1次的堆肥含水率为61.8%。从结果来看,翻堆有利于堆肥的水分蒸发,其原因可能是翻堆更有利于堆肥与高温菌的接触,使堆肥微生物的活性增强,促进了微生物的新陈代谢,从而导致堆肥温度升高,加速了水分蒸发。

2.3　不同翻堆次数对堆肥p H值的影响

p H的变化是反映堆肥过程的重要参数。适宜的p H值可使微生物有效发挥作用。由图3可知,

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