本书围绕农业废弃物好氧发酵，重点介绍了碳氮转化、快速发酵、智能一体化设备、有害物质控制、高值功能环保产品等关键技术及产品研究进展，包括好氧发酵过程中碳氮转化和微生物学机制，好氧发酵原料配方及工艺优化，高温和低温堆肥微生物菌系构建，堆肥智能传感器筛选与改进，基于物联网一体化的好氧发酵智能自控技术，好氧发酵过程中有害物质（重金属、抗生素、病原菌等）的动态变化、影响机制及控制技术，好氧发酵一体化在线监测与智能型设备（立式、卧式及槽式堆肥反应器）研制，好氧发酵产物高值化利用技术及农业废弃物好氧发酵技术示范与工程化应用。
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第1篇 过程与机理
第1章 好氧发酵过程中微生物群落结构及多样性分析 2
1.1 概述 2
1.1.1 畜禽粪便产生及处理现状 2
1.1.2 好氧发酵工艺发展现状 2
1.1.3 好氧发酵过程中国内外微生物多样性研究进展 4
1.2 单一原料筒仓式堆肥反应器好氧发酵过程中微生物群落结构及多样性 6
1.2.1 基本情况介绍 6
1.2.2 猪粪反应器好氧发酵过程中理化指标变化规律 8
1.2.3 小结 16
1.3 添加菌剂对条垛式牛粪堆肥过程中微生物多样性的影响 17
1.3.1 条垛式牛粪堆肥试验点情况介绍 17
1.3.2 条垛式牛粪堆肥试验处理 17
1.3.3 条垛式牛粪堆肥过程中微生物多样性研究 18
1.4 全国堆肥样品微生物群落结构、核心微生物组及潜在病原菌调研 24
1.4.1 全国有机肥企业调研基本情况介绍 24
1.4.2 调研样品理化及腐熟度指标结果分析 24
1.4.3 调研样品微生物群落结构结果分析 26
1.4.4 调研样品多样性及核心微生物组结果分析 26
1.4.5 调研样品潜在病原菌相对丰度结果分析 28
1.4.6 小结 28
1.5 结论与展望 30
参考文献 30
第2章 好氧堆肥发酵过程中基于整合宏组学的功能微生物作用机理分析 33
2.1 概述 33
2.1.1 驱动好氧堆肥发酵过程的功能微生物群落 33
2.1.2 整合宏组学技术的发展及应用 34
2.1.3 整合宏组学技术揭示好氧堆肥功能微生物群落的研究进展 34
2.2 农业废弃物条堆堆肥功能微生物群落组成及作用机理 34
2.2.1 试验设置 34
2.2.2 检测方法 35
2.2.3 天然玉米秸秆堆肥中的功能微生物群落 36
2.2.4 小麦秸秆堆肥中的功能微生物群落 43
2.3 畜禽粪便条堆堆肥功能微生物组成及作用机理 46
2.3.1 试验设置 46
2.3.2 检测方法 46
2.3.3 天然鸡粪条堆堆肥中的功能微生物群落 47
2.3.4 天然牛粪条堆堆肥中的功能微生物群落 52
2.4 发酵罐堆肥功能微生物组成及作用机理 56
2.4.1 试验设置 56
2.4.2 检测方法 57
2.4.3 发酵罐堆肥中功能微生物群落的组成及演替 57
2.5 结论与展望 65
参考文献 65
第3章 猪粪秸秆联合堆肥过程中温室气体排放规律及原位控制 70
3.1 概述 70
3.1.1 有机废弃物现状 70
3.1.2 高温堆肥的基本原理 71
3.1.3 堆肥化过程中温室气体和氨气排放规律 72
3.2 强制通风系统中温室气体排放规律及影响因素 74
3.2.1 温度变化 75
3.2.2 化学指标变化 77
3.2.3 NH3排放规律 78
3.2.4 CH4排放规律 79
3.2.5 N2O排放规律 80
3.2.6 物料平衡分析和温室效应分析 81
3.3 条垛翻堆系统中温室气体排放规律及影响因素 83
3.3.1 温度变化 84
3.3.2 发芽指数变化 85
3.3.3 NH3排放规律 87
3.3.4 N2O排放规律 88
3.3.5 CH4排放规律 89
3.3.6 物料平衡分析和温室效应分析 90
3.4 磷酸和镁盐添加对堆肥温室气体排放的影响 91
3.4.1 温度变化 92
3.4.2 NH3排放规律 92
3.4.3 CH4排放规律 93
3.4.4 N2O排放规律 94
3.4.5 晶体分析 95
3.4.6 物料平衡分析 96
3.5 硝化抑制剂和酶抑制剂对堆肥温室气体排放的影响 97
3.5.1 温度变化 98
3.5.2 NH3排放规律 98
3.5.3 N2O排放规律 100
3.5.4 CH4排放规律 101
3.5.5 物料平衡分析 102
3.6 腐熟堆肥覆盖对堆肥温室气体排放的影响 102
3.6.1 温度变化 103
3.6.2 NH3排放规律 104
3.6.3 N2O排放规律 104
3.6.4 CH4排放规律 105
3.6.5 物料平衡分析 106
3.7 结论与展望 107
参考文献 107
第4章 竹炭对牛粪堆肥氮素损失的影响 112
4.1 概述 112
4.2 竹炭对牛粪堆肥腐熟规律的影响 113
4.2.1 竹炭对牛粪堆肥温度的影响 113
4.2.2 竹炭对牛粪堆肥 pH的影响 114
4.2.3 竹炭对牛粪堆肥含水率的影响 115
4.2.4 竹炭对牛粪堆肥 C/N的影响 115
4.3 竹炭对牛粪堆肥 NH3排放通量的影响 116
4.4 竹炭对牛粪堆肥过程氮素损失的影响 116
4.5 竹炭对牛粪堆肥微生物群落结构的影响 117
4.5.1 细菌群落差异 117
4.5.2 真菌群落演替 121
4.6 结论与展望 126
参考文献 127
第2篇 关键技术
第5章 农业废弃物高温堆肥原料数据库及配方研究与应用 130
5.1 概述 130
5.1.1 农业废弃物的现状 130
5.1.2 堆肥原料的来源 132
5.1.3 国内外研究进展 132
5.1.4 研究意义与内容 134
5.2 堆肥原料调研 135
5.2.1 调研地点分布 135
5.2.2 样品采集和分类 135
5.2.3 测试指标和方法 136
5.2.4 堆肥原料理化性质 136
5.2.5 动物粪便养分含量变化趋势 159
5.2.6 基于 C/N对原料进行划分 159
5.2.7 基于 pH对原料进行划分 160
5.2.8 基于堆肥总养分和 N/P2O5值调整堆肥用量 160
5.3 堆肥原料养分数据库 161
5.3.1 数据来源 161
5.3.2 数据库结构 161
5.4 堆肥原料配方软件 163
5.4.1 功能结构 163
5.4.2 模块参数 164
5.4.3 计算方法 165
5.4.4 对外接口 166
5.4.5 实现效果 167
5.5 堆肥原料配方设计 174
5.5.1 原料选择 174
5.5.2 配方设计 174
5.6 结论与展望 177
参考文献 178
第6章 农业废弃物好氧发酵智能感知技术研究进展 179
6.1 概述 179
6.2 国内外研究现状及存在问题 180
6.2.1 研究现状 180
6.2.2 存在问题 187
6.3 堆体多点温度传感器 188
6.3.1 结构设计 188
6.3.2 传感器精度校准 188
6.3.3 响应时间测试 189
6.3.4 堆体温湿度一体传感器 189
6.4 堆体含水量传感器 190
6.4.1 研发原理 191
6.4.2 结构设计方案 192
6.4.3 传感器电路设计方案 192
6.4.4 传感器探头建模与仿真模拟 193
6.4.5 堆体含水量采集系统性能试验 196
6.5 堆体O2传感器 198
6.5.1 单点堆体O2传感器 199
6.5.2 多点堆体O2传感器 200
6.6 堆体臭气传感器 203
6.6.1 硬件结构 203
6.6.2 器件选型 203
6.6.3 堆体臭气部分采集电路设计 204
6.6.4 软件设计流程 209
6.6.5 堆肥数据融合 211
6.6.6 气体传感器校准 217
6.7 结论与展望 219
参考文献 220
第7章 农业废弃物好氧发酵智能控制关键技术 223
7.1 概述 223
7.1.1 农业废弃物好氧发酵过程控制技术与装备研究进展 223
7.1.2 课题主要研究内容与技术路线 227
7.2 多点好氧堆肥试验装置的结构设计与优化 230
7.2.1 好氧堆肥环境的控制 230
7.2.2 多点好氧堆肥试验装置的设计 231
7.2.3 试验材料与方法 238
7.2.4 样品测定的方法 239
7.2.5 多点好氧堆肥试验装置性能验证及优化 240
7.3 基于 BP神经网络的好氧堆肥过程控制研究 246
7.3.1 试验方案设计 246
7.3.2 BP神经网络的建立与拟合结果 246
7.3.3 好氧堆肥过程控制模型预测性能验证试验 248
7.4 好氧堆肥智能控制系统的研发与试验 249
7.4.1 下位机控制器的设计与开发 249
7.4.2 好氧堆肥数据库的设计 252
7.4.3 上位机监测软件的开发 253
7.5 好氧堆肥过程智能控制系统性能测试与验证 256
7.5.1 好氧发酵自动控制系统的验证试验设计 256
7.5.2 试验结果与分析 257
7.6 结论与展望 259
参考文献 260
第8章 好氧发酵过程重金属溯源及减控技术 264
8.1 概述 264
8.2 全国畜禽粪肥重金属含量调研及溯源 265
8.2.1 调研方法 265
8.2.2 全国畜禽粪肥重金属含量 265
8.2.3 不同原料粪肥重金属含量 265
8.2.4 畜禽粪肥重金属溯源 267
8.2.5 畜禽粪肥重金属风险评价 268
8.3 重金属形态变化及影响因素分析 269
8.3.1 不同发酵工艺对重金属形态变化的影响 269
8.3.2 好氧发酵过程重金属形态变化特征 272
8.3.3 好氧发酵工艺参数对重金属形态变化的影响 273
8.4 生物炭钝化重金属机理研究 275
8.4.1 温度对生物炭吸附重金属特性的影响 275
8.4.2 腐殖质对生物炭钝化重金属的影响 279
8.4.3 好氧发酵过程生物炭钝化重金属机理分析 282
8.5 生物炭强化重金属钝化效果分析 284
8.5.1 不同种类生物炭对好氧发酵过程重金属钝化效果的影响 284
8.5.2 不同生物炭添加量对好氧发酵过程重金属总量和形态的影响 287
8.5.3 生物炭与腐殖酸对好氧发酵过程重金属钝化效果的影响 292
8.6 炭基螯合钝化材料研发 296
8.6.1 微生物强化生物炭钝化效果研究 296
8.6.2 生物炭改性处理对重金属钝化影响研究 297
8.6.3 钝化材料制备条件研究 300
8.6.4 钝化材料的保存条件 303
8.7 结论与展望 303
8.7.1 结论 303
8.7.2 展望 304
参考文献 304
第9章 好氧发酵过程氨的排放异位控制技术研究 306
9.1 概述 306
9.1.1 有机废弃物堆肥化过程中 NH3的排放 306
9.1.2 常用的异位 NH3处理方法 306
9.1.3 生物法研究进展 308
9.2 好氧发酵过程 NH3的排放异位吸收设施设计与原异位耦合技术优化 313
9.2.1 试验地点与设备 313
9.2.2 试验处理及测定方法 315
9.3 好氧发酵过程 NH3的排放异位及原异位控制耦合研究 317
9.3.1 好氧发酵过程 NH3的排放异位控制试验结果分析 317
9.3.2 好氧发酵过程 NH3的排放原位与异位耦合控制试验结果分析 323
9.4 结论与展望 326
9.4.1 结论 326
9.4.2 展望 326
参考文献 326
第3篇 核心设备及产品
第10章 好氧发酵一体化堆肥设备研发 330
10.1 概述 330
10.1.1 研究背景 330
10.1.2 国内外研究现状 332
10.1.3 国内需求 334
10.2 立式堆肥反应器 335
10.2.1 工艺原理与设计依据 335
10.2.2 研制进展 336
10.2.3 试验目的、方案、结果与分析 337
10.3 卧式堆肥反应器 339
10.3.1 工艺原理与设计依据 339
10.3.2 研制进展 340
10.3.3 试验结果与分析 340
10.4 槽式堆肥反应器 345
10.4.1 工艺原理与设计依据 345
10.4.2 研制进展 346
10.4.3 试验结果与分析 348
10.5 结论与展望 350
10.5.1 结论 350
10.5.2 展望 350
参考文献 350
第11章 农业废弃物好氧发酵产物生产栽培基质研究进展 352
11.1 概述 352
11.1.1 国内外农业废弃物基质化利用研究现状 352
11.1.2 农业废弃物基质化利用现存问题及相应对策 353
11.2 水稻秸秆静态发酵工艺研究 354
11.2.1 水稻秸秆静态发酵试验设置 354
11.2.2 水稻秸秆配伍酸解氨基酸液静态发酵研究 357
11.2.3 水稻秸秆配伍冲施猪粪水静态发酵研究 359
11.2.4 纤维素降解菌促进秸秆静态发酵研究 362
11.3 利用腐熟秸秆研制常规育苗基质 365
11.3.1 常规育苗基质研制方案 365
11.3.2 添加硫酸铵发酵产物替代草炭研制的育苗基质育苗效果 366
11.3.3 添加氨基酸液发酵秸秆粉研制的育苗基质育苗效果 369
11.3.4 添加猪粪水发酵秸秆粉研制的育苗基质育苗效果 374
11.4 复合菌群生物育苗基质研制 379
11.4.1 生物育苗基质研制方案 379
11.4.2 不同生物育苗基质对番茄生长的影响 380
11.4.3 不同生物育苗基质对黄瓜生长的影响 382
11.5 结论与展望 385
参考文献 386
第12章 农业废弃物好氧发酵产物生产生物有机肥研究进展 387
12.1 概述 387
12.1.1 农业废弃物的肥料化利用与有机肥应用现状 387
12.1.2 生物有机肥概述与应用现状 388
12.2 复合微生物肥料产品研制及效果评估 388
12.2.1 复合微生物肥料产品的制备方法与效果评估方案 388
12.2.2 复合微生物肥料产品研制 390
12.2.3 复合微生物肥料产品效果评估 394
12.3 复合微生物肥料造粒工艺优化 399
12.3.1 造粒工艺优化方案 399
12.3.2 原料粉碎细度对肥料成粒的影响试验结果 400
12.3.3 复合微生物肥料配方对肥料成粒的影响试验结果 402
12.3.4 无机氮磷钾对肥料成粒的影响 403
12.4 结论与展望 404
参考文献 404
第13章 农业废弃物好氧发酵产物的环境修复利用研究 406
13.1 土壤重金属污染及修复技术概述 406
13.1.1 土壤重金属污染现状 406
13.1.2 土壤重金属来源 407
13.1.3 土壤重金属污染的危害 408
13.1.4 重金属污染土壤的修复技术 409
13.1.5 有机肥对土壤污染物的影响研究概述 413
13.2 污染土壤的稳定化研究——以镉铅污染土壤的钝化为例 419
13.2.1 材料与方法 420
13.2.2 堆肥钝化土壤 Pb、Cd的效果及机理研究 423
13.2.3 堆肥钝化土壤 Pb、Cd的复合强化研究 432
13.2.4 堆肥复合强化方案的植物验证 440
13.3 堆肥对镉铅污染土壤的植物修复强化研究 449
13.3.1 材料与方法 451
13.3.2 腐殖酸和堆肥对土壤有效态镉和有效态铅的影响 453
13.3.3 堆肥腐殖酸对东南景天修复镉铅污染土壤的影响 469
13.3.4 小结 475
13.4 结论与展望 476
13.4.1 结论 476
13.4.2 展望 477
参考文献 478
第4篇 应用示范
第14章 北方农业废弃物好氧发酵技术研究 492
14.1 北方农业废弃物好氧发酵技术研究背景 492
14.1.1 北方农业废弃物产排特征 492
14.1.2 北方农业废弃物好氧发酵技术现状 493
14.2 北方农业废弃物好氧发酵试验 494
14.2.1 试验材料 494
14.2.2 试验方法 494
14.2.3 指标测定 495
14.3 添加剂对猪粪好氧发酵过程的影响与机制 496
14.3.1 添加剂对猪粪好氧发酵过程的物理作用机制 496
14.3.2 添加剂对猪粪好氧发酵过程的化学作用机制 497
14.3.3 添加剂对猪粪好氧发酵过程的生物作用机制 497
14.4 菌剂菌渣对猪粪好氧发酵过程的调控 498
14.4.1 菌剂菌渣对猪粪好氧发酵进程的影响 498
14.4.2 菌剂菌渣对猪粪好氧发酵过程中病原微生物的控制 498
14.4.3 菌剂菌渣对猪粪好氧发酵过程中抗生素的控制 499
14.4.4 菌剂菌渣对猪粪好氧发酵过程中重金属的控制 499
14.5 重金属钝化功能性有机肥 499
14.5.1 我国农田重金属污染问题 499
14.5.2 粪便堆肥及对农田重金属的影响 499
14.5.3 重金属钝化功能性有机肥研发 500
14.6 结论与展望 503
14.6.1 结论 503
14.6.2 展望 504
参考文献 504
第15章 北方农业废弃物好氧发酵技术工程化应用 507
15.1 北方农业废弃物好氧发酵工程化应用现状 507
15.1.1 北方农业废弃物好氧发酵概况 507
15.1.2 北方农业废弃物好氧发酵工程化设备应用现状 512
15.1.3 北方好氧堆肥过程监测控制技术工程化应用现状 513
15.1.4 好氧堆肥过程恶臭治理技术现状 513
15.2 北方农业废弃物好氧发酵工程化应用发展趋势 514
15.3 北方农业废弃物好氧发酵技术工程化应用案例分析 515
15.3.1 条垛式好氧发酵技术工程化应用案例分析 515
15.3.2 槽式好氧发酵技术工程化应用案例分析 518
15.3.3 密闭式好氧发酵技术工程化应用案例分析 523
15.3.4 方案经济性与环境影响的评价方法 527
15.3.5 北方农业废弃物好氧发酵适宜性评价指标体系的建立原则 543
15.3.6 北方农业废弃物好氧发酵工艺标准化 545
15.4 结论与展望 547
15.4.1 结论 547
15.4.2 展望 548
参考文献 548
第16章 南方农业废弃物好氧发酵技术研究 550
16.1 概述 550
16.1.1 南方农业废弃物的特点及现状 550
16.1.2 南方农业废弃物好氧发酵的现状及特点 550
16.2 生物炭复合除臭菌剂对鸡粪堆肥原位除臭的效果及机制 551
16.2.1 材料与方法 551
16.2.2 结果与讨论 552
16.3 生物炭复合脱硫镁渣对鸡粪堆肥原位除臭的效果及机制 559
16.3.1 材料与方法 559
16.3.2 结果与讨论 559
16.4 添加磷石膏对鸡粪好氧堆肥的影响 566
16.4.1 材料与方法 566
16.4.2 结果与讨论 568
16.5 添加磷石膏对鸡粪好氧堆肥腐殖酸转化规律的影响 571
16.5.1 材料与方法 571
16.5.2 结果与讨论 571
16.6 结论与展望 574
16.6.1 结论 574
16.6.2 展望 575
参考文献 575
第17章 南方农业废弃物好氧发酵技术工程化应用 577
17.1 南方农业废弃物好氧发酵技术应用现状 577
17.1.1 条垛式好氧发酵技术 578
17.1.2 静态堆垛式好氧发酵技术 578
17.1.3 槽式好氧发酵技术 580
17.1.4 密闭发酵罐式好氧发酵技术 580
17.1.5 各好氧发酵技术优缺点分析 581
17.2 南方农业废弃物好氧发酵技术工程化应用案例分析 584
17.2.1 条垛式好氧发酵技术应用案例 584
17.2.2 槽式好氧发酵技术应用案例 588
17.2.3 密闭发酵罐和膜覆盖式好氧发酵技术应用案例 589
17.3 结论与展望 594
17.3.1 结论 594
17.3.2 展望 594
参考文献 594
第18章 环太湖有机废弃物循环利用技术及应用 596
18.1 概述 596
18.2 环太湖有机废弃物循环利用技术及示范工程 596
18.2.1 临湖镇日处理 40吨示范项目介绍 596
18.2.2 有机废弃物产生及特征 601
18.2.3 有机废弃物处理技术及工艺 603
18.2.4 有机废弃物处理核心装备 606
18.2.5 有机废弃物转化产品及应用效果 610
18.2.6 效益分析——以临湖有机废弃物处理利用示范中心为例 619
18.3 有机废弃物循环利用应用案例——生态农场 619
18.3.1 生态农场概念 619
18.3.2 生态农场评价技术规范及建设原则 620
18.3.3 生态农场实例——苏州市临湖水稻生态农场 621
18.4 结论与展望 623
18.4.1 结论 623
18.4.2 展望 623
参考文献 624
京公网安备 11010102004214号