英语翻译，中英文对照翻译---（初始低碳氮比好氧堆肥化处理猪粪稻草）中文部分

初始低 碳 /氮比好氧堆肥化处理猪粪稻草 摘要 用 两个试点堆肥进行实验以探讨 初始 低 C/N 比对堆肥 化处理猪粪稻草的物理 化学参数 。 结果表明 ， 1号 2 号箱 高温持续时间足够长 ， 以满足卫生标准 ,猪粪可以达到成熟阶段 . 1 号 含有较多的猪粪 ，少 量 干稻草 ， 与 2 号相比 具有较高的氮素损失 (8%), 较 短高温期 ， 较长成熟期 (约 2 周 )。 不过 ， 经济分析表明 ， 对于较低的初始碳 /氮比 (20)，每吨鲜猪粪 可以减少 使用 172 公斤稻草 相对于 较高的碳 /氮比 (25)， 而且 更 多的猪粪可以被处理掉 。 因此 ， 一个较低的初始碳 /氮比 (20)可以用来腐熟 猪粪稻草 。 关键词 ： 猪粪 ； 固体废物 ； 碳 /氮比例 ； 曝气 ； 堆肥 1. 引言 在中国 ， 猪粪 在农业领域 是主要的有机肥料 。 但是 ， 大量的猪粪深加工属 劳动密集型产业 ， 是难以适用于 附近 有限土地 ，同时， 未处理的 猪粪 由于病原体、不稳定的营养素、运输和保存困难等原因使其使用 也是有限的 。 不久前 ， 国家 制定了相应 的家畜和家禽 产 业 生产标准以 及专业立法 ， 因为未经处理排放的 猪粪已 引起周围的 环境问题 ，包括 ： 恶臭污染 ， 甲烷 气体 排放 ， 氮和磷的排放 水路 污染 ， 高氮和磷的排放导致 水体 富营养化 , 并 且 影响 水生物的 生长和多样性 。 因此 ，对环境无害和实际可行的技术 ,被称为动物废弃物处理与利用 。 堆肥处理 ， 实质上是一种 好氧生物工艺 ， 利用天然微生物分解转化有机物变成腐殖质类产品 ， 该工艺过程 可消灭病菌 ,将 氮氨 由 不稳定 形态转换为 稳定有机形 态 ,减少垃圾量 , 并 能够 满足农业 对化肥的季节性 需求 。 显然 ， 堆肥有潜力成为有效的处理猪粪 的新方法 。 中国每年大约 产 稻谷 0.2 亿吨 ， 同时生产了 大量的稻草 ， 它含有丰富的氮钾碳硅 。 如果稻草通过堆肥再生，其 中的养分可循环使用 ，同时可以节省大笔稻草的处理费用。 因此 ,稻草是一种潜在的 堆肥 替代原材料 。 要想使 堆肥 运行成功 ， 关键是 温度 、 通气 、 水分和养分 等因 素 应适当控制 。 碳 /氮比是影响 堆肥工艺和堆肥质量 的重要因素 。 方老师于 1999 年发现 初始的 最佳堆肥 碳 /氮比为 25-30， 黄 老师于 2004 年利用锯末做原材料，比较了 初 始 30 和 15 碳 /氮比率 的效果 。 朱 能武 老师在 2004 年 成功的 通过实验得出结论： 堆肥处理猪粪稻草 最佳 C/N比 是 25，在实验过程中分别采 用自然 通风系统和鼓风通 系统 .不过 到目前为止，人们 初始 低 c/n 比对堆肥化处理猪粪稻草 效果还没有完全掌握 . 尽管 稻草 在中国 地 方上的使用不会 有太大的困难 , 但 较低的 初始 碳 /氮比 ， 可以减少 稻草需 求量， 提高猪粪的 处理 量 。 此项研究的目 的是探讨 较 低 的 初始 C/N 比 堆肥 化处理 猪 粪 稻草的物理 和化学参数以及经济上的 可行性 。 2. 方法 2.1. 实验系统 概况 实验装置包括堆肥箱 (长、宽、高分别为 2 米 ,1.5 米 , 和 1.6 米 )，鼓风机 (空气流量 :1131m3/h； 压力 :994 帕 ； 功率 : 1.5 千瓦 )， 测温传感器 ,工业控制计算机 ,自 动 程控软件。 堆肥箱上架雨棚以阻止 阳 光照射和 雨 水流入 ，同时 设计 专用风箱，利用 铸造铁穿孔板代替传统穿孔管(比例缝隙铸造铁孔板为 6%)， 空气导流板安装在 风箱 里 ， 以 确保空气流动均匀 。 只要堆肥箱核心温度 达到设定值或 运行 时间 到达 设 定值 ，计算机会自动控制风机开启。 通过测温传感器 收集 模拟信号，被收集的信号通过 A/D 设备 转换成数字信号 ， 被传送到 中心 控制电脑 ，信号 经 D/O 设备 转换 ， 然后传输给 继电器 ， 软件 系统每小时会 自动储存 实验 温度数据 。 2.2. 操作方法 实验 时间 从 2002 年 6 月至 2002 年 9 月 ， 稻草通过切削机切 为 5厘米的长， 然后捣碎 ， 根据碳氮比 20 和 25 与猪粪 均匀混合， 初始含水 量 调整到 60%左右 ， 然后放入堆肥箱 ， 在堆肥过程中 监测和调整 含水量 ， 维持 在 45-65%。 堆肥高速阶段 约 21 天 ， 固化期 约 42 天 。 在加热阶段 ， 停止鼓风 。 在 高温期 和冷却期 采用间歇性鼓风 。 在高温期 ，鼓风机 基于时间 -温度参数 进行控制 ， 若堆肥箱 温度达到设定限制温度 ， 鼓风机会一直运行 ， 直到 堆肥箱 温度低于设定值 。 整个工艺操作以确保高温期足够 长以摧毁病原体 ，自动程控 软件 控制着鼓风机的工作周期 。 如果堆肥箱 温度 在 高温期温度 范围 内 , 鼓风机 将从 30-60 分钟调整到 0.5-3 分钟 ； 当堆肥箱温度下降到 冷却期区间 温度，鼓风机将 从 1-3 分钟调整到 60 分钟 。 2.3. 取样 温度取自堆肥箱的不同地点 ， 包括底 部 ,核心和 表 面 温度 ， 同时计算机会对 环境温度 进行 监测 ， 该系统 每十秒钟采集一次 数据 ， 每隔1 小 时 自动记录一次数据， 每次取样 约 4 公斤 分别在第0,1,3,7,14,21,28,35,49,63 天 采集样品。 每份 样品分成两部分 ， 每一部分 2 公斤 ， 其中一部分 在 4条件下保存，另一部分 晾干 ， 然后通过1 毫米筛 孔 。 2.4. 分析方法 分别测定新鲜样品中的 水分含量 、 总有机物 (TOM)、 pH 值 、 氨氮 、 硝氮 、 水溶性碳 (WSC) 、 水溶性氮 (WSN)、 大肠杆菌 、 蠕虫 卵数 、 发芽指数 (GI)， 分别测定风干样品的 总氮 (TKN)、 总有机碳 (TOC)、有机质 (OM)和 腐殖质 (HS)。 所有分析 都测定三次求平均值 。 原料及堆肥混合物 含水 量 是 将样本在 105干燥 24 小时后测定的 。 灰分是将样品在 550的 烤炉 中烘烤 8 小时后测定的 ,而总有机物测定 分为灰重 和干重 。 pH 值测定采用 pH 值数值测定仪 ， 将样品用两倍体积的蒸馏水溶解，机械搅拌 1 小时， 然后取上清液 稀释至 110(干重 /体积 )测定。 无机氮利用 2mol/lKC 萃取后测定，氨氮通过在碱性 （氧化镁） 条件下蒸馏测定 。 同样的程序可 用于 硝氮的测定 。 在酸性条件下利用重铬酸钾法测定总有机碳、有机物 和 水溶性碳 。 总氮、腐殖质、水溶性氮和发芽指数可以分别按照 1992 年南京农业大学鲁老师发明的方法测定。 大肠杆菌 数 和蠕 虫卵 数的 检测 可以 根据 1987年 CEPA 中的方法测定 。 分别将 TOC 与 TKN、 WSC 与 WSN 的比值作为 固体碳 /氮比和水溶性碳 /氮比 . 按照 2001 年 Sanchez-Monedero 与 Solano 提出的理论可以计算氮的 损失 。 3. 结果与讨论 有机碳 、 总氮 、 C/N 比 、 pH 值 和未处理 猪粪 含水率分别为3.715g/kg、 122.73g/kg、 16.34%、 7.39%和 66.11%， 其中稻草 的各项指标为 399.4g/kg、 5.21g/kg、 76.58%、 7.87%和 13.57%。 3.1. 物理变化 经过两天发酵 ， 猪粪 的颜色变为褐色，凝结在一起已经生蛆并且发出 浓烈的恶臭 , 吸引 了大量的苍蝇 。 白色真菌出现在 第 3 天 ， 苍蝇消失 在 5天 。 到第九天 ， 堆肥箱 内的猪粪变白 ， 只闻到轻微的臭味，不过 ， 内部的猪粪 仍然 是褐色 。 到 第 15 天 ， 他们就变得松散容易 -碾碎 ， 具有 芳香的腐殖质 味 。 到第 63 天 ， 1 号、 2 号堆肥箱内 混合物的体积分别减少了 62.46%和 65.71%， 重 量 减轻 59.26%和 61.78%。最后 堆肥 都达到了预期效果 ， 不过 外观上 2 号混合物的 特征 明显优于1 号箱 的 。 3.2. 温度 ,pH 和湿度 概况 堆肥 箱经历了三个典型阶段 ： 采暖期 、 高温期和冷却期 (见 图 1(a)和 (b)项 )。 在采暖期 ， 耐寒耐热微生物都趋向于升高堆肥箱 的温度 。由于生物降解 有机物 ,温度升高 到 40-50 。 1 号 2 号堆肥箱核心分别经过 1 小时 3.6 三小时 达到 55 。 在高温期 , 温度超过耐热 微生物 的上限和促进耐高温 微生物 大量繁殖 。 研究表明 , 1 号 2 号箱的 高温期( 50 )分别为 306 小时 和 286 小时 。 当 500 小时后堆肥箱温度开始随 环境的温度 下降 ， 由于有机物的消耗，堆肥箱的温度逐渐 降低 ， 核心温度 变化 （ 见表 1） 。 在整个发酵过程中， pH 值趋于稳定 ， 最后似乎是相同 的 ， 从起初的 第 1天 至 第 7 天 ， pH植明显升高， 而后逐渐下降 ,在固化 阶段 稍微上升 。 1 号 2号箱混合物的起始 pH 值为 7.30 及 7.36，第 1 天和第7 天的 峰值分别为 7.85 和 7.94，最后的 pH为 8.01 和 8.03， 最后的堆肥 的 pH 植满足预期 标准 。 总的 来说 ， 两箱的 水分含量 都 下降 。 1 号 2 号箱混合物 初始含水量 分别为 61.24%和 62.19%， 随着发酵含水率 逐渐下降 。 由于在夏天进行实验 ， 水流失是相当快 的 ， 为了维持 微生物的活性，在第 3、 5、8、 12 天同时给两箱进行人工加水 以保持 4565%含水率。 图 1 堆肥箱温度随环境温度变化曲线 (a) C/N=20% (b) C/N=25% 表 1 1 号 2 号堆肥箱核心温度 堆肥箱编号 记录时间（ h） 温度上升速率 /h 最高温耗时（ h） 最高温（） 1 5.1 3.69 306 60.0 2 3.6 4.39 286 60.0 3.3. 其它因数 在高速阶段 ， 总有机碳 (TOC)、 有机质 (OM)含量明显下降 。 同时水溶碳 (WSC)和 水溶氮 (WSN)含量 逐渐下 降 ， 但 在第 7 天 水溶性碳 /氮比率达到峰值（见表 2） 。 与此同时，由于总有机碳的消耗速率大于总氮 (TKN) ，这就造成总氮 (TKN)含量 增加 。 1 号 2 号箱 混合物总氮 (TKN)初 始 含量分别为 218.73 和 15.07g/kg， 高速增长期含量分别为 17.64 和 17.91g/kg,处理 后含量分别为 19.30 和 18.62g/kg。 1 号 2号箱 固体碳 /氮比例 分别由 20.16 下跌 至 15.02 以 及 由 24.94 下跌 至14.16； 水溶性碳 /氮比例 分别由 7.90 下降 至 5.15 以及由 8.54 下降 至4.57(见图 2)。 . 图 2 固体碳 /氮比与水溶性碳 /氮比变化曲线 总有机物 (TOM)含量 随着发酵逐渐下降， 并在冷却期 达到稳定。实验表明，总有机物 减少 主要发生在第一 天至 第 21 天 。 经过 21 天的堆肥 发酵 ， 总有机物 损失 为 79.33%， 经过 63 天的堆肥发酵，总有机物损失为 92.58%。造成这种结果的 可能原因是总有机物在前 21 天进行大量的分解。 然而 ， 总有机物 很难 被全部分解 ， 如木质素 ， 但在冷却期 会逐渐 分解。 2 号堆肥 氨氮含量 先上升然后逐渐 下降 (见 图 3 (a)。 1 号堆肥 氨氮 含量 在第 7 天 达到峰值 ， 2 号堆肥 由于总有机物的分解氨氮含 量于第 3 天 达到峰值，经过发酵 的 1 号 2 号 堆肥 氨氮 含量分别为 0.46 和0.37g/kg， 氨氮含量起始 减少然后增加 (见 图 3(b)。 1 号 2 号堆肥的起始氨 氮含量 均为 43 mg/kg 而 经过发酵后的 1 号 2 号堆肥的氨氮含量分别为 66.34 和 67.02mg/kg， 增加的 氨 氮含量可能 是由硝化菌的活动造 成的。 据报道 ， 堆肥过程 将 分解 的 有机物变成腐植质 。实验表明， 与初始混合物相比 腐殖质碳 含量会 略有下降 (见 表 2)， 这种现象可能是由于 腐殖质 的特性造成的 。 与自然状态下形成的腐殖质相比，由微生物在短时间内发酵形成的腐殖质可能分解不完全 。 然而 ， 经过堆肥发酵而来的腐殖质碳与有机碳的比值会升高。 在堆肥发酵过程中，发芽指数 (GI)会逐渐升高， 1 号 2 号堆肥最后的发芽指数 (GI)分别 为 87.35%和 99.66%。 人们普遍认为当发芽指数 (GI)达 到 80-85%时，堆肥中的有害毒素将被除去。 众所周知 ， 如果高温持续时间够长 ， 病原体和寄生虫将被杀死 或部分 被杀 死亡 ，实验表明， 经过七天的堆肥 发酵， 1 号 2 号堆肥大肠杆菌存活率分别为 0.36 和 0.53， 满足规定的 标准 。 经过 63 天的堆肥发酵所有蛔虫卵被灭活，这对于 按照无害化处理粪便的卫生标准无疑是一种可行的方法。 根据堆肥 成熟的指标 ， 1 号 2 号 堆肥成熟 的周期分别是 63 天和49 天。在整个处理过程中， C/N=20 的氮损失 不但 比 C/N=25 氮损失处理 高， 而且 堆肥的成熟周期也将滞后两周。 填充剂 添加不但影响堆肥的通 气 性能而且 和 处理猪粪 数量 成本有有关。 在美国一鼓风堆肥处理猪粪车间， 锯末填充剂 成本占总成本的 40%，最佳 的碳 /氮比范围是 25%-30%。 尽管以 初始 C/N