环境工程毕业论文 - 图文

南京林业大学本科生毕业论文

固态发酵试验主要测定的项目有：含水率、总有机质、总氮和总磷。

2.2微生物菌剂在禽畜粪便堆肥中的应用

2.2.1 堆肥装置与材料

（1）堆肥方式和装置：本实验采用实验室堆肥方式，堆肥装置根据实际堆肥所需要的条件自行设计，如图

1-螺母 2-法兰 3-底座 4-废气吸收装置 5-搅拌器 6-堆肥主体 7-出水管 8-鼓风机

图2 堆肥装置结构图

该实验装置是由有机玻璃制成，尺寸为35×10cm，可分为四部分：第一部分为堆体，有效体积为30L，中间配有手动搅拌器，进行秸秆与粪便的堆肥；第二部分在底部，呈倒锥形，主要作用是盛废液；第三部分为尾气吸收装置；第四部分为通风装置，安装在堆体底部，通过鼓风机通风。

（2）材料：本实验所需要的堆肥材料有禽畜粪便和秸秆，禽畜粪便来自于南京浦口区某养猪场。秸秆为小麦秆，用铡刀铡成2-3cm的秸秆段。

实验材料的理化性质如所示。

表6 实验材料理化特性

材料 禽畜粪便 麦秆

含水率/% 70.9 17.2

有机质/g·kg-1

359 398

11

C/N 14.36 62.9

pH 7.5 /

全氮/g·kg-1

27.9 6.3

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根据各组分的含水率和C/N比，确定加入各组分的相对量，使其起初含水率控制在50%-60%之间，C/N比值在20：1-30：1之间

2.2.2 实验菌剂

所用堆肥微生物菌剂为本实验室自制，由固态发酵试验得出，自制的液态微生物菌剂中，组合4（微生物种类最多的一组）效果最佳，其特点是来源性广、针对性较强，将该菌剂应用到实验室堆肥中。堆肥所用菌剂是通过各种途径筛选出来的，主要包括：

（1）真菌：①酵母菌②白腐菌（菌库购买，后经筛选）③纤维素降解菌

（2）细菌：①解磷菌②解钾菌③固氮菌④发酵禽畜粪便菌⑤复合微生物菌剂（④和⑤通过市场购买，后经筛选获得）⑥大肠杆菌

2.2.3 实验室堆肥方案设计

本实验堆肥装置采用小型堆肥装置，堆肥主体体积约30L。由于体积较小，因此保温必须做好，方法是在堆肥装置表面加保温材料（内层为保温玻璃棉，外层为保温泡沫，外观如图3）。首先，在堆体底部铺一层麦秆，然后加禽畜粪便和微生物菌剂（各种微生物按1：1比例混合），依层重复加入，大约加到堆体的3/4处。把通过液体培养基富集培养得微生物菌剂均匀地喷洒在禽畜粪便表面。

本实验设置三个组，分比为空白对照组，添加市场微生物菌剂组和添加实验室菌剂组。每天定时对堆体填料进行翻堆，并记录堆体中部温度的变化，每隔3d取样测定。

图3 堆肥装置外观图

2.2.4 堆肥样品的采集

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在第0、4、8、12、14、16和20天，在位于堆体的中间部分取样20g左右。样品充分混合后，分成新鲜样品和待风干样品两类。其中，新鲜的样品储存于冰箱中备用，待风干样品置于阴凉通风处进行自然风干，风干后储存于干燥器内备用。新鲜样品用来测定样品的含水率，风干样品用来测定pH值、有机质、总氮和总磷等。

2.2.5 测定项目

（1）测定项目

本实验的主要测定项目主要有：温度、pH值、含水率、总有机质、总氮、总磷和纤维素酶活性等，以及腐熟前后秸秆的红外对照。 （2）主要实验仪器

赛多利斯普及型PH计，PB-10，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司； 赛多利斯BSA系列电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司； 紫外可见分光光度，TU-1810，北京普析通用仪器有限责任公司； 原子吸收分光光度计，TAS-990，北京普析通用仪器有限责任公司； 循环水式多用真空泵，SHB-Ⅲ，郑州长城科工贸有限公司； 数显恒温水浴锅，HH-4，国华电器有限公司； 调温电热器，上海平环燃烧设备工程技术有限公司； 总有机碳分析仪，TOC-V CPN，日本津岛制作所； 环境扫描电子显微镜，Quanta200，美国 FEI；

红外光谱仪，VERTEX80，德国布鲁克（Bruker）公司； 冰箱，海尔公司制造。

2.2.6测定方法

（1）温度的测量

堆体温度通过插在堆体中的温度计读取，温度计测量位置在离底部1/3、中间和离上部1/3处，读取时间为每天上午10：00，记录后取平均值。实验室温度通过室温温度计读取。

（2）含水率的测定

称取新鲜样品2-3g。精确至0.001g，置于105℃恒温干燥箱中，记录前后样品的质量。 （3）pH值的测定

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称取5g风干样品，按照样品：蒸馏水=1：10（m/V）进行浸提，振荡20min后过滤，用pH测量仪测定其pH值。[18]

（4）总有机质的测量

称取风干样2-3g，精确至0.001g，采用重铬酸钾容量法测定。 （5）C/N的测定

总有机碳（TOC）的测定方法如下：称取5g风干样，使用1mol/L的KCl溶液进行浸提，浸提比例为1：20，振荡20min后过滤，稀释100倍后使用总有机碳分析仪进行测定。

总氮（TN）的测定方法如下：

①试样溶液的制备：称取过φ1mm筛的风干样品0.5-1.0g（精确至0.0001g），置于开氏烧瓶底部，用少量水冲洗粘附在瓶壁上的试样，加5ml硫酸和1.5ml过氧化氢，小心摇匀，瓶口放一弯颈小漏斗，放置过夜。在加热套上升温至硫酸冒烟，取下，稍冷加15滴过氧化氢，轻轻摇动开氏烧瓶，加热10min，取下，稍冷后再加5-10滴过氧化氢并分次消煮，直至溶液呈无色或淡黄色后，继续加热10min，除尽剩余的过氧化氢。取下稍冷，小心加水至20ml-30ml，加热至沸腾。取下冷却，用少量水冲洗弯颈小漏斗，洗液收入原烧瓶。将消煮液移入100ml容量瓶中，加水定容，静置澄清后备用。

②测定：吸取消煮液50.0ml于蒸馏瓶内，加入200ml水。于250ml三角瓶加入10ml硼酸-指示剂混合液承接于冷凝管下端，管口插入硼酸液面以下。向蒸馏瓶内缓慢加入15ml氢氧化钠溶液。加热蒸馏，待流出液体积约100ml时即可停止蒸馏。用硫酸标准溶液滴定流出液，由蓝色刚变为紫色即为终点。记录消耗溶液的体积。不加试样作为空白对照。总氮的计算公式为：

式中：

c—标定标准溶液的摩尔浓度，单位为摩尔每升（mol/L）； V0—空白试验时，消耗标定标准溶液的体积，单位为毫升（ml）； V—样品测定时，消耗标定标准溶液的体积，单位为毫升（ml）； 0.014—氮的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol）； m—风干样的质量，单位为克（g）；

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c（V-V0）?0.014?D?100N%=m(1?X0)