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南京林业大学本科生毕业论文
目 录
1 绪 论 .............................................................................................................................................................. 1
1.1禽畜粪便综合利用现状 ....................................................................................................................... 1
1.1.1禽畜粪便排放现状 ................................................................................................................... 1 1.1.2猪粪的性质特点 ....................................................................................................................... 1 1.1.3 禽畜粪便污染的危害 .............................................................................................................. 1 1.1.4禽畜粪便的利用现状 ............................................................................................................... 2 1.2 秸秆的综合利用现状 .......................................................................................................................... 2
1.2.1 秸秆的性质特点 ...................................................................................................................... 2 1.2.2 焚烧秸秆的危害 ...................................................................................................................... 3 1.2.3 秸秆的资源化利用 .................................................................................................................. 3 1.3堆肥机理及影响因素 ........................................................................................................................... 4
1.3.1堆肥原理 ................................................................................................................................... 4 1.3.2堆肥过程 ................................................................................................................................... 5 1.3.3堆肥发酵的影响因素 ............................................................................................................... 5 1.3.4腐熟指标 ................................................................................................................................... 8 1.6本课题研究内容 ................................................................................................................................... 9
1.6.1研究内容 ................................................................................................................................... 9 1.6.2课题的研究目的和意义 ........................................................................................................... 9
2 实验材料与方法 ............................................................................................................................................ 10
2.1微生物菌剂的固态发酵试验 ............................................................................................................. 10
2.1.1 主要仪器 ................................................................................................................................ 10 2.1.2 实验材料 ................................................................................................................................ 10 2.1.3 培养基 .................................................................................................................................... 10 2.1.4 测定项目 ................................................................................................................................ 10 2.2微生物菌剂在禽畜粪便堆肥中的应用 ..............................................................................................11
2.2.1 堆肥装置与材料 .....................................................................................................................11
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2.2.2 实验菌剂 ................................................................................................................................ 12 2.2.3 实验室堆肥方案设计 ............................................................................................................ 12 2.2.4 堆肥样品的采集 .................................................................................................................... 12 2.2.5 测定项目 ................................................................................................................................ 13 2.2.6测定方法 ................................................................................................................................. 13
3 结果分析与讨论 ............................................................................................................................................ 17
3.1 固态发酵实验研究 ............................................................................................................................ 17
3.1.1固态试验含水率变化 ............................................................................................................. 17 3.1.2固态试验总有机碳的变化 ..................................................................................................... 17 3.1.3 固态试验总氮的变化 ............................................................................................................ 18 3.1.4固态试验总磷的变化 ............................................................................................................. 19 3.1.5固态试验pH值的变化 .......................................................................................................... 20 3.1.6小结 ......................................................................................................................................... 21 3.2微生物菌剂在禽畜粪便堆肥的应用研究 ......................................................................................... 21
3.2.1 堆肥过程中温度的变化 ........................................................................................................ 21 3.2.2 堆肥过程中含水率的变化 .................................................................................................... 22 3.2.3 堆肥过程中pH值的变化 ..................................................................................................... 23 3.2.4堆肥过程中总有机碳的变化 ................................................................................................. 24 3.2.5 堆肥过程中总氮的变化 ........................................................................................................ 25 3.2.6堆肥过程中总磷的变化 ......................................................................................................... 26 3.2.7堆肥过程中种子发芽率GI的变化 ....................................................................................... 26 3.2.8堆肥过程中纤维素酶活的变化 ............................................................................................. 27 3.2.9秸秆处理前后红外光谱分析结果 ......................................................................................... 28 3.2.10堆料物理性状分析 ............................................................................................................... 29 3.2.11小结 ....................................................................................................................................... 30
4 结论 ................................................................................................................................................................ 31 致谢 .................................................................................................................................................................... 32 参考文献 ............................................................................................................................................................ 33
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1 绪 论
1.1禽畜粪便综合利用现状
1.1.1禽畜粪便排放现状
目前，我国总有机废弃物排放量为41.3-43.4亿吨，这些有机固体废弃物含有丰富的氮、磷、钾等养分资源。禽畜粪便中氮、磷、钾的总贮量约为6.33×108 t，相当于4.93×108 t尿素，1.194×108 t的过磷酸钙和3.38×108 t的氯化钾。[1]据预测，2020 年中国禽畜粪便
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排放总量将达到 4.24×1010 t/a。
1.1.2猪粪的性质特点
猪粪的质地较为细腻，成分较复杂，总养分不高，主要成分为纤维素、半纤维素以及少量的木质素、蛋白质和其分解物质、脂肪类物质、有机酸还有各种无机盐物质，含有较多的有机物质以及氮、磷、钾等大量元素，容易被微生物分解形成大量的腐殖质，对提高土壤的肥力具有良好的作用。[2]
1.1.3 禽畜粪便污染的危害
近年来，我国的集约规模化畜禽养殖产业发展速度较快，短时期内已形成一定规模，其过程中大量集中排放的禽畜粪便等废弃物，已成为污染源。
表1 禽畜粪便对环境的影响
污染类型 恶臭污染 水体富营养化 矿物元素污染 重金属污染 病原微生物污染
污染物质
氨气、硫化氢、甲烷、甲胺等
氮、磷 铜、锌、锰、钙等 砷、铅、汞等
甲型H1N1、结核病、炭疽等
影响
恶臭、温室气体、影响人体健康和气候
危害水体生物、污染地下水 污染水体、土壤，影响人体健康 污染水体、土壤，影响人体健康
传播疾病，影响人体健康
（1）水污染。禽畜粪便堆放不当或未经处理施入农田，其中的有机质及矿物质就会随粪水及雨水通过地表径流污染湖泊、河流、水库等地表水或渗入土壤并进入地下水。排入水体的污染物总量超过水体自净能力时，水体的物理性质、化学性质，尤其是生物群落
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的组成就会改变，水质恶化，影响植物的生长以及人和动物的健康。粪便污染水体的方式分别是粪便中有机物的腐败分解产物造成污染，富营养化及生物病原污染。[3]
（2）大气污染。禽畜粪便中富含蛋白质和碳水化合物等大量有机物质。有氧条件下蛋白质分解为硝酸盐类物质；在无氧条件下分解氨气、硫化氢、甲胺等恶臭气体，如被人畜急性过量吸入后，轻者刺激呼吸道、视网膜等，引发咳嗽、气管炎、支气管炎；重者造成呼吸困难，麻痹中枢神经系统。而长期与恶臭气体接触的人畜，会慢性中毒，体质变弱。碳水化合物则分解为甲烷、二氧化碳等温室气体，造成全球温室效应。空气中的氨浓度过高形成酸沉降，对水体和土壤造成污染。过量的氨气酸化雨水，使SO2溶解量增大，化合成硫酸铵沉降到土壤中，氧化后释放出硝酸和硫酸，反过来增加酸沉降，恶性循环，饱和状态使酸沉降增加5倍。
（3）土壤污染。由于饲料中常常添加过量的铜、锌等微量元素。含过量重金属元素的禽畜粪便长期在农田中大量施用会造成土壤的严重污染。盐分含量较高的禽畜粪便长期大量施用，会使土壤盐渍化。而粪便中含磷较高，N/P比例不协调，易造成磷的大量流失，污染水体。[4]堆积禽畜粪便不仅占据土地，而且会腐蚀农田从而大大降低其生产能力。
1.1.4禽畜粪便的利用现状
如果对禽畜粪便进行无害化处理并加以合理利用，不但能解决它所造成的污染问题，而且能将其转化为有价值的社会资源，禽畜粪便的资源化利用可以分为以下几种类型。
（1）肥料资源化利用。堆肥施用到土地上，比化肥营养结构合理，可以提高土壤肥力，改善土壤团粒结构，增强土壤生产能力，有效提升粮食产量。2010年，全国禽畜养殖业产生的粪便总量中的氮和磷量分别为2538×104 t和512×104 t，折算为化肥存量则分别为3286×104 t和 890×104 t。所以，畜禽养殖业的粪便是我国农业生产的宝贵资源。
（2）饲养料资源化利用。这是一种间接作饲料的办法，利用禽畜粪便可以进行蝇蛆的繁殖，生产出优质蛋白质、氨基酸、维生素等，可作饲料，大大降低养殖成本。
（3）燃料资源化利用。禽畜粪便进行厌氧发酵产生以甲烷为主的沼气，是可再生的清洁能源。每头猪日常排放的粪便沼气产生量可达150-200 L。由此可见，粪便燃料资源化的经济及社会效益十分可观。
1.2 秸秆的综合利用现状
1.2.1 秸秆的性质特点
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