《堆肥_生物滤池两步除臭工艺研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《堆肥_生物滤池两步除臭工艺研究.pdf(5页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、堆肥生物滤池两步除臭工艺研究于文清,隋文志,赵晓锋,李鹏,刘文志,田艳洪(黑龙江省农垦科学院 农畜产品综合利用研究所,黑龙江 佳木斯 )摘要:为了减少畜禽粪便无害化处理时产生的臭气对环境的污染,降低堆肥过程中氮素损失,采用在畜禽粪便无害化处理过程中添加微生物除臭剂,并通过生物滤池对堆肥尾气中的臭味物质进行吸收的两步除臭工艺;试验结果表明,堆肥中鲜鸡粪与玉米秸秆重量比为 ,微生物除臭剂接种量为,生物滤池填料中草炭土、秸秆、沸石的比例为 (),含水率为,空床接触时间为 ;堆肥与生物滤池填料体积比为 ,堆体外温度保持在,生物滤池室温()运行,应 用 堆 肥生 物 滤 池 步 除 臭 工 艺 能 够使
2、堆 肥氨释放 量降低 ,堆肥保氮率提高 个百分点,两个月的试验期间内,综合除氨率达到 。关键词:畜禽粪便;堆肥;生物滤池;保氮率;秸秆;草炭土引言高温堆肥是实现畜禽粪便减量化、无害化处理和资源化利用的有效措施(,),然而畜禽粪便高温堆肥过程中以氨态氮挥发为主的氮素损失严重(,;,;,;,),不仅会造成堆肥中的氮素损失、污染大气、危害人畜健康、腐蚀设备,还会造成酸雨危害及水体富营养化(,;,),因此,实现畜禽粪便资源化利用,适应规模化处理的发展趋势和达到环保要求,畜禽粪便堆肥处理过程中氮素损失的控制措施研究是当前研究的焦点。常用的处理恶臭气体采用的方法主要有吸收、吸附、氧化、掩蔽、稀释扩散、过滤
3、等(徐华成等,)。新兴的生物除臭法因投资少、运营成本低、技术简单、便于推广而适用于大中型养殖场。是解决畜禽粪便污染的有效措施(张鸿郭等,)。但装置中的充填材料大都是采用一些天然材料或经适当加工处理后的天然材料如土壤、草炭土、沸石、珍珠岩、锯末、堆肥等。这些材料大都存在着占用地面积大、保水性不强、缓冲性能小、不适于微生物大量着生和不宜商品化等缺点。另外,一些材料使用一定时间后也会因材料自身的分解或因流通气体的扰动通气阻力增加,必须重新填充或进行材料更换等。因此开发新的填充材料,分离高效除臭菌株将是生物除臭法得以发展和推广的需要和今后的研究方向。需要开发适宜微生物大量着生、吸附性强、保水性强、自身
4、不易分解等兼具各种优点的特殊材料,这些材料应兼具价格便宜、处理成本低、操作简单等优点。玉米秸秆作为农业废弃物,农民直接将其焚烧,不仅污染环境,还造成了严重的资源浪费(王革华,),将玉米秸秆与畜禽粪便按适当比例混合堆肥,不但可减轻农业面源污染,避免浪费,还可提高畜禽粪便堆肥质量(张强等,);玉米秸秆与其它材料按适宜比例混合,还可作为生物滤池的填料,吸附堆肥恶臭气体的材料。畜禽粪便的 值通常较低(鲍艳宇等,),堆肥过程中添加木屑、锯末、树皮、稻草、稻壳、米糠等 值较高的物质将其 值提高到 左右时,可促进微生物对 的固定,从而降低氨挥发损失(杨毓峰等,;吴银宝等,),在鸡粪堆肥过程中,将 比调节为
5、时,可明显减少氮素损失(,),将畜禽粪便与麦秸按 (干重)的比例混合,可提高堆肥质量(,)。本研究在堆肥中添加玉米秸秆调节比,并接种除臭微生物菌剂,将草炭土、秸秆、沸石按适当比例混合作为生物滤池填料,并接种除臭菌剂。以堆肥及生物滤池尾气中氨气作为测定指标,确定堆肥生物滤池二级除臭工艺参数,考察堆肥生物滤运行过程中,两步除臭工艺的除臭效果,评价堆肥生物滤池两步除臭法去除鸡粪堆肥过程尾气中臭气的可行性。收稿日期:基金项目:黑龙江省“十一五”重大科技攻关项目()现代化农业 年第 期(总第 期)试验材料与方法 堆肥调理剂筛选试验供试鸡粪在佳木斯市白云鸡场购买,鸡粪含水率为 ,值 ,有机质含量 (以干基
6、计,下同),总氮 ,总磷 ,比,晾干后粉碎过 目筛后备用,秸秆有机质含量 ,总氮 ,比,粉碎过 目筛备用,沸石粉为南京福斯特牧业科技有限公司生产,细度为 目。试验设置对照组()和处理组(),每组个处 理,次 重 复。将等 量干鸡粪和水混合,拌匀,称取 于广口瓶内,对照组处理 分 别 加入无 菌 水、无 菌 水 玉 米 秸、无菌水 沸石、无菌水 玉米秸 沸石,处理组处理 分别加入除臭菌剂、除臭菌剂 玉米秸、除臭菌剂 沸石、除臭菌剂 玉米秸 沸石,混匀后于基质表面放置装有 硼酸吸收 液 的 烧 杯,盖 上 瓶盖,于 培养箱 培养,在培养的第、更换新的硼酸吸收液,测 定 氨及 硫化 氢 释放 量。于
7、 试 验结束后,测 量 基 质 有 机 质、总氮、氨态氮含量。堆肥生物滤池步除臭工艺应用效果试验 试验装置及材料生物滤池装置及运行流程见图,堆肥反应器为只有效容积 的塑料桶,桶置于容积为 的自动控温箱内,在每只桶的侧面底部和上部各钻一个小孔,底部小孔通过软管与鼓风机连接,上部小孔通过软管与流量表连接,流量表后接流量计,流量计后分成路,每路再接一个流量计,其中两路分别与个生物滤池下端进气管相连,生物滤池由高,内径 的 管做成,生物滤池上部出气管分别与两对串接的硼酸吸收瓶相连。另一支路直接分别与两对串接的硼酸吸收瓶相连。吸收瓶出气口再与真空抽气泵相连。鼓风机和真空抽气泵由定时开关控制。供试菌剂为黑
8、龙江省农垦科学院农畜产品综合利用研究所筛选。以鸡粪(含水率 ,有机质 、氨态 、硝态氮 、总磷 )作为堆肥的主要原料,添加试验一筛选的调理剂;将草炭、秸秆及沸石粉作为生物滤池的填料。试验方法每只桶内加入新鲜鸡粪与玉米秸秆(按重量比 混合),其中一只桶内接种除臭菌剂,每只桶内堆肥产生的臭气经冷凝后作为生物滤池的试验气体,由管道以底部进气的方式各自接入个生物滤池,与每只桶连接的个生物滤池中,有一个接种除臭菌剂(具体处理设置见表)。生物滤池填料层高度为 ,初始含水率为,空床接触时间为 。堆肥与生物滤池填料体积比约为 。生物滤池的进气流量用流量计调节(陆日明等,),试验运行流程见图,调节图所示流量计与
9、流量计读数为 ,流量计与流量计读数为 ,流量计、读数为 。为了提高填料性能,降低压降,一般要求 的填料颗粒直径大于(张彭义等,),但是草炭土颗粒较小,因此用粒径较大的玉米秸秆作为填充材料与草炭土混合后作为生物滤池的填料。进料的原料配比为草炭土秸秆沸石()为 ,进料含水率为,有机质 、总氮 、氨态氮 ,总磷 ,不含硝态。堆制周期为 ,采用强制定时间歇抽气与正压鼓风相结合通风,抽气压力为 ,鼓风量约为 ,每 通风一次,每次通风 ,控制堆体外温度。生物滤池室温()运行。表堆肥生物滤池步除臭工艺试验处理设置处理堆肥生物滤池处理堆肥生物滤池()不加除臭菌剂不加除臭菌剂加除臭菌剂()加除臭菌剂加除臭菌剂不
10、加除臭菌剂剂不加除臭菌剂不加除臭菌剂加除臭菌剂加除臭菌现代化农业 年第 期(总第 期)生物滤池试验以鸡粪堆肥过程中的臭气为气源,硼酸吸收液每 更换一次。试验开始前检测整个装置密闭性,确保无漏气。试验均不设重复。鼓 风 机 堆 肥 堆 肥 累 计 流 量 表 累 计 流 量 表 流 量 计 流 量 计 三 通 三 通 流 量 计 流 量 计 流 量 计 流 量 计 三 通 三 通 流 量 计 流 量 计 流 量 计 流 量 计 滤 池 滤 池 滤 池 滤 池 真 空 泵图堆肥生物滤步除臭工艺试验运行流程注:图中 、均代表装有 硼酸吸收液的 广口瓶。分析方法 指标测定测定堆肥生物滤池运行前后堆肥
11、值、有机质、总氮、氨态氮、硝态氮、总磷、总钾含量及生物滤池填料 值、有机质、总、氨态、硝态 含量(鲍士旦,)。氨去除率计算采用 等()的采样分析方法测定堆肥不添加菌剂与添加微生物菌剂堆肥尾气中氨浓度,生物滤池进气和出气中的氨浓度。氨的累积去除率()用不添加菌剂的堆肥处理氨的累积量(或生物滤池进气中氨的累积量)()与添加菌剂的堆肥处理氨的累积量(或生物滤池出气中氨的累积量)()比值的百分数(,),即:()式中表示添加微生物菌剂的堆肥或生物滤池对氨的累计去除率,;表示表示添加微生物菌剂的堆肥或生物滤池进气中氨的累积量,;表示添加微生物菌剂的堆肥或生物滤池出气中氨的累积量,。试验结果与分析 堆肥调理
12、剂筛选结果 不同调理剂对鸡粪堆肥过程中氨释放量的影响现代化农业 年第 期(总第 期)在鸡粪发酵过程中,在不添加微生物菌剂的处理中,不添加调理剂的处理(),各时期氨释放量均高于其它处理,而添加玉米秸秆()、沸石()及同时添加秸秆和沸石()的处理氨释浓度无明显差异;而在添加微生物菌剂的处理中,单独添加菌剂的处理()氨释放量高于菌剂与调理剂配合使用的处理(见表)。微生物菌剂与秸秆及与秸秆、沸石粉配合使用,堆肥过程中氨的释放量一直处理较低水平,表明将微生物菌剂与玉米秸秆及沸石粉配合使用可有效减少鸡粪堆肥尾气中氨的释放。表添加不同调理剂的堆肥尾气中氨浓度随运行时间的变化情况 处理第 第 第 第 第 调理
13、剂对鸡粪堆肥尾气中氨去除效果的影响将不添加微生物菌剂和调理剂的处理()作为对照,计算除氨率。堆肥过程中,添加秸秆和沸石粉均能起到除氨效果,累计除氨率分别达到 和 ,秸秆和沸石粉混合添加,累计除氨率达到 ,表明同时添加两种调理剂除氨效果好于单独使用秸秆或沸石;除臭菌剂单独使用时,累计除氨率仅为 ,添加秸秆和沸石粉时分别达到 和 ,而同时添加秸秆和沸石粉时,累计除氨率则为 (见表)。可见,菌剂与秸秆配合使用时,能达到理想的除氨效果。依此确定下一步实验中堆肥通过添加秸秆调节比,接种微生物除臭剂。表鸡粪中添加调理剂对累计除氮率的影响处理累计除氨率标准误()处理累计除氨率标准误()堆肥生物滤池除臭工艺运
14、行效果 添加除臭菌剂对鸡粪堆肥及生物滤池尾气中氨浓度的影响在堆肥生物滤池运行至第、和 时,测定了堆肥尾气中氨浓度,在 ,堆肥尾气中氨浓度达到较高水平,在第 后,降至较低水平,在整个运行过程中,添加除臭菌剂的堆肥尾气中氨浓度均低于未添加菌 剂的 处 理(见 表)。添 加 除 臭菌剂的堆肥尾气氨累计释放量为 ,而没有添 加 菌 剂 的 释 放 量 为 ,添 加 除 臭 菌 剂 使 堆 肥 尾 气 中 中 氨 释放量降低了 ,可见,在堆 肥 中 添 加 除 臭 菌 剂,可 有 效 降 低 堆 肥 尾 气 中 氨 气 浓 度,达 到 从 源 头控制氨的排放的效果。个生物滤池在运行 期 间 都 没有 氨
15、 释 放,实 验结 束 时,各生物滤池累计氨释放量均不足。生物滤池中添加除臭菌剂对氨的去除效果在整个实验过程中,个生物滤池对氨的吸收率均达到了 以上(见表),可见生物滤池除氨效果十分明显。现代化农业 年第 期(总第 期)表鸡粪堆肥及生物滤池尾气中氨浓度随运行时间的变化情况 处理 ()()表堆肥及生物滤池累计氨释放量及累计除氨率处理累计氨释放量 累计除氨率处理累计氨释放量 累计除氨率()()堆肥中添加除臭菌剂对鸡粪堆肥及生物滤池填料理化性质的影响堆肥生物滤池运行后,堆肥及生物滤池含水率均较运行前低,其中,添加除臭菌剂的堆肥及生物滤池含水率较未添加菌剂的下降幅度分别大 和,而 值均呈上升趋势;发酵
16、后,堆肥有机质、及硝态 含量呈下降趋势,其中,添加菌剂的堆肥有机质含量下降幅度稍大于未添加菌剂的处理,而前者 下降幅度却小于后者,硝态含量下降幅度最为明显;不同的是,发酵后堆肥及滤池氨态含量均呈明显的上升趋势。发酵后,生物滤池填料、硝态及氨态含量不同程度的增加。添加除臭菌剂可使堆肥保率由原来的 提高到 ,同时降低了硝态含量、增加了氨态含量。结论堆肥中添加微生物除臭剂及调理剂玉米秸秆,可有效减少鸡粪堆肥过程中氨的释放。该研究形成的堆肥生物滤池二级除臭工艺参数为堆肥中鸡粪与玉米秸秆比例为 (),接种微生物除臭剂,生物滤池填料为草炭秸秆沸石()为 ,进料含水率为,空床接触时间为 ,堆肥与生物滤池填料体积比为 ,控制堆体外温度。生物滤池室温()运行。应用堆肥生物滤池二级除臭工艺能够使氨释放量降低 ,堆肥保氮率由原来的 提高到 ,生物滤池除氮率达到 。参考文献 ,():,():,():,():鲍士旦 土壤农化分析 北京:中国农业出版社,张彭义,余刚,蒋展鹏 挥发性有机物和臭味的生物过滤处理 环境污染治理技术与设备,():陆日明,王德汉,项钱彬,等生物滤池填料及工艺参数去除鸡粪堆肥臭气效果研究农业工程学报,():()现代化农业 年第 期(总第 期)