CN116041100B - 一种降低堆肥中硫化氢释放量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种降低堆肥中硫化氢释放量的方法，属于有机固废资源环境污染控制领域。为了如何堆肥的过程中从根本上抑制硫化氢的产生，本发明提供一种降低堆肥中硫化氢释放量的方法，在堆肥过程中加入DL‑炔丙基甘氨酸进行发酵反应。本发明基于抑制剂DL‑炔丙基甘氨酸在猪粪堆肥过程中的应用，实现从源头抑制猪粪好氧堆肥硫化氢生成、释放，改善环境污染。

Description

一种降低堆肥中硫化氢释放量的方法
技术领域
本发明属于有机固废资源环境污染控制领域，具体涉及一种降低猪粪堆肥过程硫化氢释放量的方法。
背景技术
随着经济的飞速增长，人们对能源和食品的需求量逐渐提高，伴随着我国农业水平的不断发展，导致种植废弃物及畜禽粪便等有机固废的排放量日益增多。我国需进一步加强畜禽粪便、秸秆等有机固废资源化利用及农业污染资源综合治理。目前常采用好氧堆肥的方式处理有机固废，堆肥产品可作为肥料，同时堆肥产品富含腐殖酸，具有促进土壤固粒结构形成、改善土壤种植能力、提高作物产量等作用，能够实现有机固废资源再利用的目的。然而，好氧堆肥过程会伴随挥发性污染物如硫化氢的释放，极易造成二次污染。猪粪占据有机固废数量的绝大部分，而由于其基数较大，且含硫量相比其他有机固废明显升高，研究证实猪粪好氧堆肥已然成为硫化氢空气污染的主要产生途径之一。因此，控制猪粪好氧堆肥过程硫化氢气体的排放、改善好氧发酵的生态坏境迫在眉睫。
生物体中H2S生成系统主要以L-半胱氨酸为底物，在裂解酶(如3-巯基丙酮酸硫基转移酶)的催化下，产生内源性H2S，其对于提升生物体抗氧化能力、对抗不良生境条件的毒害和胁迫具有重要作用，该途径常发生在抗生素胁迫条件下。在抗生素胁迫下，内源性H2S生成能够增强病原菌对抗生素的耐性，大大抑制了抗生素的杀菌作用。先前学者们主要针对动、植物细胞施加3-巯基丙酮酸硫基转移酶的抑制剂DL-炔丙基甘氨酸(PAG)来抑制硫化氢的产生，在微生物中的应用也主要针对大肠杆菌等单菌中。然而，酶抑制剂DL-炔丙基甘氨酸在堆肥复杂微生物群落的作用尚不明确，尤其是堆肥骤变的温度胁迫条件，而非专一的抗生素胁迫条件。
以往研究表明，堆肥过程硫化氢排放发生在堆肥前期(即升温期和高温期)，其产生主要是堆体中微生物参与的硫酸盐还原过程，但除此之外，堆肥微生物在应对堆肥温度胁迫时，由半胱氨酸转化生成的内源性硫化氢也是堆肥硫化氢污染的重要来源。目前常采用生物过滤、铁螯合溶液吸附等方式去除已生成的硫化氢气体，不能从根本解决堆肥硫化氢污染问题，即“治标不治本”，不仅造成人力、物力资源的浪费，也无法从根源改善环境污染的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决在堆肥的过程中如何从根本上抑制硫化氢的产生。
本发明的提供一种降低堆肥中硫化氢释放量的方法，在堆肥过程中加入DL-炔丙基甘氨酸进行发酵反应。
进一步地限定，DL-炔丙基甘氨酸加入的量占堆肥物料的质量比例是0.02％。
进一步地限定，所述堆肥物料为易造成硫化氢污染的畜禽粪便猪粪。
进一步地限定，堆肥的方法是选取粪便进行好氧堆肥，取秸秆作为碳源，调节C/N进行发酵。
进一步地限定，所述粪便是鸡粪或者猪粪。
进一步地限定，发酵开始前调节堆肥初始C/N＝25，含水率控制在60％。
进一步地限定，所述C/N＝20～30。
进一步地限定，发酵反应的通气量保持在0.5L/min，通气时间为2-4个小时。
进一步地限定，堆肥终止的判断标准是：发芽指数超过80％，堆肥产品完全腐熟，堆肥停止。
本发明提供一种上述的方法在抑制硫化氢产生中的应用。
有益效果：通过定向调控堆肥微生物代谢来抑制硫化氢生成，即抑制堆肥微生物利用半胱氨酸转化合成硫化氢的途径，从而源头抑制硫化氢生成，降低猪粪好氧发酵硫化氢的释放量。DL-炔丙基甘氨酸(PAG)是微生物利用半胱氨酸转化为硫化氢途径中关键酶3-巯基丙酮酸硫基转移酶(3-MST)的抑制剂，该方法基于抑制剂DL-炔丙基甘氨酸在猪粪堆肥过程中的应用，实现从源头抑制猪粪好氧堆肥硫化氢生成、释放，改善环境污染。
附图说明
图1为6h通气添加下鸡粪累积释放量(a)和猪粪硫化氢的累积释放量(b)；
图2为4h通气条件下硫化氢的释放量(a)及累积释放量(b)；
图3为2h通气条件下硫化氢的释放量(a)及累积释放量(b)；
图4为4h通气条件下氨气的释放量(a)及累积释放量(b)；
图5为2h通气条件下氨气的释放量(a)及累积释放量(b)。
具体实施方式
DL-炔丙基甘氨酸的品牌是麦克林D856236。
实例1：在鸡粪和猪粪好氧堆肥过程中DL-炔丙基甘氨酸的应用
本实验选取多种有机固废进行试验，探究鸡粪和猪粪堆肥过程中DL-炔丙基甘氨酸抑制硫化氢生成的能力。
堆肥实验以鸡粪废弃物、猪粪废弃物以及玉米秸秆作为原始物料，物料分别取自哈尔滨市周边村镇。
将新鲜粪便自然风干，去除粪便中毛发等杂质，备用；选取秸秆作为碳源，裁剪秸秆至1-2cm，备用；购置酶抑制剂DL-炔丙基甘氨酸，称取DL-炔丙基甘氨酸溶解于喷壶中备用。。
一、分别取1.8kg猪粪和鸡粪，利用秸秆进行配比调节堆肥初始物料的碳氮比(C/N，是有机质含量(％)与总氮含量(％)之比)为25，调节初始含水率为60％，并将此含水条件维持整个堆肥过程。
实验共设置两个处理组，一组为正常鸡粪、猪粪堆肥；一组为鸡粪、猪粪堆肥+0.02％抑制剂，每个处理设置三个平行。
二、将溶解好的DL-炔丙基甘氨酸均匀喷洒于步骤一实验组的鸡粪和猪粪表面，均匀混拌，将混合好的物料放置发酵瓶中。
三、堆肥过程中每天通气6h，由于硫化氢气体排放主要在堆肥前15天，本次堆肥共持续15天，直至硫化氢释放量为0。堆肥过程中定期翻堆，补充水分。
四、使用便携式硫化氢测量仪，每日定时测定并记录反应器中堆体硫化氢产量，计算不同处理组在堆肥期间产生的硫化氢累积量。
实验结果见图1，本实例证明在鸡粪和猪粪堆肥过程中添加0.02％的DL-炔丙基甘氨酸均可以显著降低每日硫化氢气体的释放量，堆肥15天后，相比于对照组，鸡粪处理组15天累积硫化氢产量降低了65.45％(累积硫化氢产量是每日硫化氢含量加和，即2天累积硫化氢产量是第一天与第二天测得的硫化氢产量家和，3天累积硫化氢产量是前三天的硫化氢含量加和，15天的累积硫化氢释放量)，猪粪处理组硫化氢产量降低70.33％。在猪粪堆肥中DL-炔丙基甘氨酸作用效果更好。
实例2：不同通气量下DL-炔丙基甘氨酸在猪粪好氧堆肥过程的作用效果
实例一表明，在猪粪堆肥中DL-炔丙基甘氨酸作用效果更明显。由此，本实验以猪粪为原料堆肥，选取家庭养殖的新鲜猪粪，购于哈尔滨市周边村镇。将新鲜粪便自然风干，去除粪便中毛发等杂质，备用；选取秸秆作为碳源，裁剪秸秆至1-2cm，备用；购置酶抑制剂DL-炔丙基甘氨酸，称取360mg DL-炔丙基甘氨酸溶解于喷壶中备用。堆肥反应器直径100mm，高225mm，容积约为1L的发酵瓶，反应器瓶盖设置进气口及出气口，便于通气及测定堆体产生硫化氢含量。每个发酵瓶可放300g原始猪粪物料。
一、取3.6kg猪粪，添加秸秆，调节碳氮比(C/N)至25左右，向混合好的物料中添加灭菌水至含水率为60％，翻拌均匀。
实验共设置两个处理组，一组为猪粪堆肥+0.02％抑制剂，通气量为4h；一组为猪粪堆肥+0.02％抑制剂，通气量为2h，每个处理设置三个平行。
二、将溶解好的DL-炔丙基甘氨酸均匀喷洒于步骤一实验组的物料表面，均匀混拌。将混合好的物料放置发酵瓶中。
三、将堆肥反应器放入培养箱中控温培养，由于硫化氢气体排放主要在堆肥前15天，本次堆肥共持续15天，直至硫化氢释放量为0。堆肥过程中定期翻堆，补充水分。
四、使用便携式硫化氢测量仪，每日定时测定并记录反应器中堆体硫化氢产量，计算不同处理组在堆肥期间产生的硫化氢累积量。
实验结果见图2和图3，本实例证明4h通氧量下的DL-炔丙基甘氨酸累计降低硫化氢45.52％，2h通氧量下的DL-炔丙基甘氨酸累计降低硫化氢25.49％。这表明DL-炔丙基甘氨酸在低通气量条件下的应用效果要弱于高通气量条件，降低硫化氢的作用效果6h>4h>2h。
实例3：DL-炔丙基甘氨酸在猪粪好氧堆肥过程抑制氨气排放
重复实例2中的步骤一至步骤四，步骤一中的对照组为正常猪粪堆肥，处理组为猪粪堆肥+0.02％抑制剂，在步骤四使用便携式氨气测量仪，过程中通气4h，其余操作不变。
实验结果见图4本实验例证明添加0.02％的DL-炔丙基甘氨酸能够显著降低每日氨气气体的释放量，堆肥15天后，相比于对照组，处理组的累积氨气产量降低了30.06％。这表明DL-炔丙基甘氨酸的应用除了能够抑制硫化氢排放，还能抑制氨气排放，这有助于减少氮损失、提高堆肥固氮率，从而得到高品质的堆肥产品。
实例4：低通气量下DL-炔丙基甘氨酸在猪粪好氧堆肥过程抑制氨气排放
重复实例3中的操作步骤，将堆肥过程中通气量降为每天2h,其余操作不变。
实验结果见图5，本实验例证明在低通氧量情况下，本发明也可以明显降低氨气气体的释放量，堆肥15天后，处理组15天累积氨气产量降低了43.20％。

Claims (3)

1.一种降低堆肥中硫化氢释放量的方法，其特征在于，在堆肥过程中加入DL-炔丙基甘氨酸进行发酵反应；以鸡粪废弃物、猪粪废弃物，利用秸秆进行配比调节堆肥初始物料的碳氮比为25，调节初始含水率为60％，并将此含水条件维持整个堆肥过程，添加0.02％DL-炔丙基甘氨酸作为抑制剂，发酵反应的通气量保持在0.5L/min，通气时间为2-4个小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，堆肥终止的判断标准是：发芽指数超过80％时堆肥产品完全腐熟，堆肥停止。
3.权利要求1或2所述的方法在抑制硫化氢产生中的应用，其特征在于，所述抑制硫化氢是抑制堆肥过程中的硫化氢含量。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112735A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 Fuso Pharmaceutical Industries Ltd 鎮痛用組成物
CN102482662A (zh) * 2009-09-03 2012-05-30 罗蒂株式会社 硫化氢生成酶抑制剂
CN106512713A (zh) * 2016-12-09 2017-03-22 建德市环保科技创新创业中心有限公司 一种除臭剂及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112735A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 Fuso Pharmaceutical Industries Ltd 鎮痛用組成物
CN102482662A (zh) * 2009-09-03 2012-05-30 罗蒂株式会社 硫化氢生成酶抑制剂
CN106512713A (zh) * 2016-12-09 2017-03-22 建德市环保科技创新创业中心有限公司 一种除臭剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
堆肥发酵过程中防除臭气技术的研究;于洪久;边道林;李玉梅;孙彬;许学刚;;现代化农业(第11期);第12-14页 *
堆肥过程中臭气的产生和释放过程研究进展;沈玉君;陈同斌;刘洪涛;高定;郑国砥;;中国给水排水(第11期);第110-114页 *
猪粪堆肥过程中NH_3和H_2S的释放及除臭微生物的筛选研究;简保权;朱舒平;邓昌彦;武亮;石海峰;高志刚;石太莉;;农业工程学报(第S2期);第183-186页 *

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