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堆肥化过程中氮素气体排放规律及原位控制技术研究

作　者: 史春梅
导　师: 王继红
学　校: 吉林农业大学
专　业: 环境工程
关键词: 堆肥氮损失通风覆盖固定剂
分类号: S141.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

针对堆肥化过程中以NH3为主,并伴有少量N20等温室气体造成的堆肥氮素损失及其环境污染等问题,进行了不同堆肥条件下,堆肥过程中的气体释放规律、影响因子及其对堆肥理化性质的影响研究。在此基础上,本文还以氮素损失控制为目标,通过堆肥试验筛选出一种氮素损失控制材料一磷酸二氢钾+氯化镁混合固定剂,研究了堆肥过程中,该固定材料的氮素损失控制效果和机理,结果表明：1、堆肥过程中的氮素损失主要是由NH3的挥发引起的,50%以上的氮素损失归因于NH3-N损失,NH3排放主要受物料中pH值和通气率等因素影响,表现为：NH3排放主要发生在堆肥高温期,pH越高,NH3的排放量越大；通气率越大,NH3-N损失量越多,通气量不足时,可能会导致堆肥温度难以达到高温。2、3种连续通风(0.18、0.36、0.54 L·kg-1·min-1)处理方式对温度、EC和氮素损失的影响显著。通风率为0.36 L·kg-1.min-1的堆肥积温和EC均最高。3个处理氮素损失分别为33.64、37.52和44.13%。通风方式对堆肥过程中的含水率、O2浓度和pH无显著的影响,但对温度、氮素损失、有机质降解率和发芽率指数影响较大。连续通风(通风率为0.36 L·kg-1·min-1)、间歇通风(通风20分钟,停止40分钟,通风率为1.08 L·kg-1·min-1)和间歇通风(通风40min,停止20min,通风率为0.54 L·kg-1·min-1)三个处理的氮素损失分别为44.13,32.51和23.00%。通风方式还影响到堆肥产品中的养分含量,间歇通风处理的可溶性盐含量较高,从而降低了种子发芽率。猪粪秸秆堆肥的适宜通风方式为间歇通风,通风40分钟,停止20分钟,通风率为0.54 L·kg-1·min-1。3、覆盖可以减少堆肥中水分的散失及NH3的排放量,明显降低堆体的自由空域,并可以推迟NH3排放的高峰期。由于覆盖处理的自由空域较低,氧气不足,有利于反硝化作用的进行,N20的排放量较高。与对照处理相比,混合和覆盖处理的固氮率分别为5.54%和36.11%,发芽率指数分别为80.05%和113.50%,说明覆盖腐熟堆肥可以缩短堆肥时间并且可以提高堆肥品质。4、将氢氧化镁+磷酸、磷酸、磷酸二氢钾+氯化镁和磷酸二氢钙+氯化镁为固氮添加剂应用到堆肥过程中,可以有效的抑制NH3的挥发。pH值越低,水溶性NH4+-N含量越低,NH3的排放量越小,各处理的氮素损失率分别为13.15、11.50、10.69和7.59%。所有处理C/N均呈现下降趋势,固氮剂并没有抑制微生物活性,种子发芽率指数达50%以上,证明所有处理均达到无害化标准。X-射线衍射分析结果表明,各处理均含有鸟粪石,各处理的鸟粪石含量分别为8l、53、46和36%。以堆肥高温期(≥55℃)持续时间、N损失、有机质降解率和种子发芽率作为模糊评价的影响因子,结果表明,添加磷酸二氢钾和氯化镁是堆肥过程中保氮的最佳处理方式。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章引言  8-17
  1.1 研究背景及意义  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-15
  1.3 研究设计方案  15-17
第二章不同通风量和通风方式对氮素损失的影响  17-31
  2.1 前言  17
  2.2 材料与方法  17-18
  2.3 结果与讨论  18-29
  2.4 小结  29-31
第三章覆盖对堆肥过程中氮素损失的影响  31-40
  3.1 前言  31
  3.2 材料与方法  31-34
  3.3 结果与分析  34-39
  3.4 小结  39-40
第四章不同化学添加剂对猪粪堆肥中氮素损失的控制  40-53
  4.1 前言  40
  4.2 材料与方法  40-41
  4.3 结果与分析  41-53
  4.4 小结  53
第五章结论  53-55
  5.1 不同通风条件对堆肥过程中NH_3和N_2O排放的影响  53-54
  5.2 覆盖对堆肥过程中氮素损失的影响  54
  5.3 不同化学添加剂对猪粪堆肥中氮素损失的控制  54-55
参考文献  55-62
致谢  62-63
个人简介  63

堆肥化过程中氮素气体排放规律及原位控制技术研究

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