外源添加物在畜禽粪便无害化处理过程中的作用,畜禽无害化处理的最佳设备是什么
外源添加物在畜禽粪便无害化处理过程中的作用
随着世界城市化进程的加快，城市垃圾的处理已经成为世界各国政府面临的棘手问题。目前，大多数国家采用填埋和焚烧。垃圾填埋场侵占土地，导致渗滤液和总金属严重污染环境和地下水资源。垃圾焚烧可以处理，但它会被扔出去
畜禽粪便无害化处理技术规范
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畜禽无害化处理的最佳设备是什么
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畜禽粪便无害化处理技术规范
外源添加物在畜禽粪便无害化处理过程中的作用范文
[概要/S2/]
畜禽粪便无害化处理中添加外源添加剂可以提高处理效率和肥效。本文以畜禽粪便无害化处理为研究目标，通过添加外源物质提高处理效率，筛选最佳浸出剂和降解菌。无害化处理后，分析微生物多样性的变化。主要结论如下:
(1)畜禽粪便无害化处理过程中分别加入壳聚糖、乙二胺四乙酸和柠檬酸钠对畜禽粪便进行浸出，并分别检测浸出液中铜、锌、铅、镉四种重金属的含量，筛选出最佳浸出液。结果表明，乙二胺四乙酸对重金属铜、铅、镉的去除能力最强，浸出5h后的总去除率分别为33.67%、54.66%和58.73%。在重金属锌的去除中，壳聚糖的浸出能力最强，总浸出率为44.14%。从浸出速度分析，壳聚糖在浸出头2h表现出明显优势，铜、锌、铅、镉的去除率分别达到21.45%、39.51%、42.79%和40.53%。总之，壳聚糖在快速浸出中占主导地位，乙二胺四乙酸在总浸出量中占主导地位。在工艺生产中，两种浸出剂可以结合使用，达到更好的浸出效果。
(2)纤维素降解菌株在无害化处理中具有良好的应用前景。利用刚果红培养基直接分离筛选出纤维素降解能力强的菌株X-3，形态学鉴定表明其为具有流动性的棒状细菌。生理生化分析结果表明，甲基红试验和柠檬酸盐利用均为阳性，接触酶试验结果为阴性，氧化发酵试验为氧化型，菌株在5%盐度下生长最好。对菌株X-3进行分子鉴定，并对扩增序列进行测序。得到的序列长度为583 bp。利用NCBI数据库中的BLAST工具进行序列比对，利用MEGA 7.0构建系统进化树。结合形态学鉴定和生理生化检测结果，初步确定菌株X-3为嗜麦芽窄食单胞菌。
(3)利用高通量测序技术，对样品中16 Sr基因的V3-V4区进行测序，比较不同外源添加剂无害化处理畜禽粪便后微生物多样性的变化。α多样性分析表明，抗生素降解菌和纤维素降解菌的同时使用增加了T3类群的物种丰度，表明该生境更适合多种微生物同时存活，堆肥后无害化处理效果最好。在门级分类上，共检测出38个门，其中变形菌占优势(41.3610%~ 45.0427%)，其次是拟杆菌、发酵单胞菌和放线菌。在属分类层面，共检出细菌852种，其中未分类细菌和生殖细胞瘤均为优势细菌。同时，绿色弯曲杆菌和放线菌的存在也表明畜禽粪便不仅能提供肥效，还能净化土壤污染，降解农药残留，显示资源利用优势。
关键词:畜禽粪便、重金属、纤维素降解菌、微生物多样性
摘要
在畜禽粪便无害化处理过程中添加外源添加剂可以提高处理效率和肥效。本文的目的是研究畜禽无害化粪便，通过添加外源物质可以提高处理效率。筛选出合适的清洗剂，高效降解纤维素微生物。无害化处理后分析微生物多样性的变化。主要结论如下:
(1)在畜禽粪便无害化处理中加入壳聚糖、乙二胺四乙酸、柠檬酸钠进行浸出。测定了溶液中铜、锌、铅、镉的含量，筛选出最佳洗脱液。实验结果表明，乙二胺四乙酸对铜、铅、镉的浸出能力最强。浸出5小时后，总去除率分别为33.67%、54.66%、58.73%。壳聚糖对重金属锌的去除能力最强，总浸出率为44.14%。通过对浸提速度的分析，壳聚糖在浸提的前2h表现出明显的优势，铜、锌、铅、镉的去除率分别达到21.45%、39.51%、42.79%和40.53%。综上所述，壳聚糖在快速浸提过程中起主要作用，而乙二胺四乙酸在总浸提量上表现较好。在工艺生产中，两种浸出剂可以结合使用，达到更好的浸出效果。
(2)纤维素降解菌在无害化处理过程中具有良好的应用前景。刚果红培养基分离出纤维素降解能力强的x3菌株。形态学鉴定结果表明杆状杆菌孢子具有运动性；生理生化分析结果表明，甲基红试验和柠檬酸盐利用均为阳性。接触酶是阴性的。氧化发酵试验显示氧化型。其中，盐度为5%时生长速度最好；对X-3菌株进行了分子鉴定，并对扩增序列进行了测序。得到的序列长度为583 bp。利用NCBI数据库中的BLAST工具进行序列比较，并用MEGA 7.0构建系统发育树。结合细菌的形态鉴定和生理生化检测结果，初步确定菌株X-3为嗜麦芽窄食单胞菌。
(3)利用高通量测序技术对16SrDNA的V3-V4区进行测序，比较不同外源添加剂无害化处理畜禽粪便后微生物多样性的变化。α多样性分析表明，抗生素降解菌和纤维素降解菌的同时使用增加了T3类群的物种丰富度，说明该生境更适合多种微生物的同时生存，堆肥后无害化处理效果最好。在系统分类水平上，共检测到38个系统，其中蛋白菌占优势(41.3610%~45.0427%)，其次是拟杆菌、gemmatimonadetes和放线菌。在属分类层次上，共检出852属，其中未分类属和宝石单胞菌属为明显优势属。同时，含氯菌和细菌的存在也表明畜禽粪便不仅能提高肥效，还能净化土壤污染，降解农药残留，显示资源利用优势。
关键词:畜禽粪便、重金属、纤维素降解菌、微生物多样性
目录
第一章导言
根据国家统计局的统计，2016年将有11906.4×104头大牲畜。其中牛的数量为10667.9×104头。市场上猪的数量为68502×104头，年末手头猪的数量为43503.7×104头。[1]年末有30112.0×104只羊。2007-2016年中国畜产品产量变化统计结果见表1.1，肉类产量变化趋势见图1.1。中国水产养殖业发展迅速，规模和数量居世界前列，[2]。然而，随着水产养殖的发展，养殖业之间的不断分离已经导致水产养殖废弃物资源化程度的逐渐降低[3-5]。畜禽粪便的直接排放不仅会污染环境，还会影响人体健康[6-7]，畜禽粪便的污染压力更大[8]。
1.1畜禽养殖废物排放和污染状况
1.1.1畜禽养殖废物排放状况
随着社会的发展，人口在增加，人们对肉、奶和蛋的需求也在增加。研究发现，从2005年到2030年，畜禽产品的产量需要增加2.5倍，以满足人们的基本需求[9]。畜牧业的快速发展给人类带来了大量的畜产品，也伴随着大量的畜禽粪便。郑伟等人(2017年)发现，2006-2014年江苏省畜禽粪便排放总量达到11839.70×104吨，比[10年增长14.38%。陈杰等人(2014年)指出，中国畜禽粪便年产量为21.7×108吨，是工业废弃物产量的2.7倍，仍呈上升趋势，[11]。预计2020年中国畜禽粪便排放量将达到42.44×108吨[12。牲畜粪便的直接排放不仅污染环境，而且是对资源的极大浪费，[13-14]。
1.1.2畜禽粪便和水污染
在中国《第一次全国污染源普查公报》中，污染物排放报告曾显示，畜禽养殖主要水污染物中化学需氧量排放量达到1268.26×104t，总氮排放量达到102.48×104t，总磷排放量达到16.04×104t[15]。畜禽粪便排放带来的大量化学需氧量和生化需氧量(BOD)会造成地表水浊度和黑化，影响水的浊度和色度[16]。未经处理的畜禽粪便含有过多的养分，如氮和磷等。当进入水体时，会导致水质富营养化。当这种富营养化现象超过水体自身的自净能力时，藻类和浮游生物将大量繁殖，水体的生态平衡将被破坏。与此同时，水体中的氧含量将会减少，鱼类生物将会死亡。当氮被氧化成硝酸盐并渗入地下水时，将对人类消费产生不利影响，[17]。此外，受污染的水质难以恢复。一些研究表明，一旦地下水被污染，需要300年才能恢复。此外，畜禽排泄物中含有的病原微生物和寄生虫卵容易导致疾病在畜禽间传播，严重影响畜禽生长，甚至导致死亡。此外，这些微生物容易随水或畜产品进入人体，严重威胁人体健康。
1.1.3畜禽粪便和空气污染
畜禽养殖中未消化的蛋白质营养素会随粪便排出，厌氧发酵后会释放NH3、H2S、胺类等气体。这些有害气体将对[的大气环境造成严重污染。研究表明，年产10.8×104头猪的养猪场平均每小时可产生159kgNH3、14.5kgH2S、25.9kg粉尘和15×108株细菌，污染半径为4.5~5.0公里，对环境造成了严重危害。NH3的挥发与酸雨的形成密切相关。NH3会导致酸沉降，其中约55%是由畜牧业生产造成的[19]。种植过程中会产生大量温室气体，其中甲烷的产生已经对全球变暖造成了15%的影响，[20]。畜禽养殖是CH4生产的主要来源，其中牛和羊等反刍动物是CH4和CO2的重要排放者。[21]。同时，相关研究表明，中国粪便产生的CH4排放量居世界第三位，农业生产产生的N2O中约有30%与畜禽养殖有关，[20-21]。NH3、H2S、CH4等。气味中会降低畜禽的生产性能和抵抗力，减缓生长速度，甚至使它们不愿进食而失去知觉。浓度过高会导致畜禽中毒和死亡，同时也会对饲养者的健康产生一定影响[22】。
1.1.4畜禽粪便和土壤污染
畜禽粪便的土壤污染主要包括重金属污染和抗生素污染。
(1)重金属污染在畜禽饲养过程中添加适量的重金属元素，可以调节动物代谢，增强畜禽抗病能力。例如，添加高含量的铜可以促进畜禽生长，添加高含量的锌可以预防畜禽腹泻。然而，这些重金属在畜禽中的利用率极低，其中很大一部分随着畜禽废弃物排出体外，[23]。据报道，到目前为止，中国每年使用30× 104吨至38× 104吨微量元素添加剂，[24]。其中，畜禽粪便排放的铜、锌含量超过95%的[25]，相关研究表明，畜禽对无机镉的吸收率也相对较低，只有1%~3%的[26]。在中国“第一次全国污染源普查公报”中，关于水污染物排放的报告曾显示铜的排放量为2397.23吨，锌的排放量为4756.94吨。进入土壤的重金属很难被微生物分解，从而在土壤中积累铅不仅能破坏植物叶绿体，阻止光合作用正常进行，[35-36]，还能抑制某些酶的活性，破坏线粒体结构，阻碍植物呼吸的正常过程，[37-38]。铅对人类健康也有很大影响。铅可以改变人体内的红细胞，导致贫血，还可能导致忧郁症和脊髓灰质炎。生理和行为将会影响畜禽粪便无害化处理符合中国生态可持续发展的要求，符合2014年1月1日[73实施的《畜禽养殖污染防治条例》的有关规定，也符合“十三五”发展生态友好型农业[74的有关要求。在畜禽粪便无害化处理中，添加适当的外源添加剂可以显著提高降解效率，也可以提高肥效。因此，本文以畜禽粪便无害化处理为研究目标，对最佳浸出剂和纤维素降解菌进行了分析筛选和鉴定。通过分析畜禽粪便无害化处理过程中微生物多样性的变化，为我国畜禽粪便无害化处理提供了一条可行的途径。。庞金华(1994)在研究钴、锌污染对水稻的危害时发现，随着锌浓度的增加，株高会降低。当锌含量为2000毫克千克-1时，水稻幼苗将变黄，甚至死亡[40】。此外，重金属也对鱼类的健康有害。高浓度重金属溶液会在短时间内降低鱼类的免疫功能[41】。铜、锌和锰的存在也会影响鱼的性别和体长1.5[技术路线/s2/]
。贾午霞等人(2016年)在中国部分城市畜禽粪便重金属含量和形态分布研究中显示，畜禽粪便中重金属铜、锌、铅和镉的平均含量分别为377.51毫克千克-1、1610.4毫克千克-1、6.31毫克千克-1和0.72毫克千克-1
[由于本文是硕士论文，请点击下方链接下载全文] 。从表1.2可以看出，中国[不同地区畜禽粪便中主要重金属的残留状况存在明显差异。结合表1.3，对全国11个省市畜禽粪便中重金属按不同标准进行分析，超标严重，急需进行相关处理。。不仅土壤的成分会改变，而且土壤的结构和功能也会受到影响。作物根系的生长和光合作用的合成将受到抑制，导致作物产量减少或没有产量，(2)抗生素污染抗生素添加到饲料中不仅可以治疗疾病，还可以促进畜禽生长。因此，兽用抗生素已广泛应用于畜禽养殖。近年来，我国饲料抗生素的消费量可达6000吨/年([45%)，四环素类抗生素占[46%的最大比例。然而，一些研究表明，家畜和家禽只能吸收和利用一小部分饲料抗生素，其中大部分将排入环境[47-50]。使用含抗生素的畜禽粪便作为肥料，会诱发土壤微生物的抗性基因，造成严重的生态污染(2)畜禽粪便堆肥并用作肥料是其资源化利用的主要途径。然而，牲畜粪便本身含有纤维素物质，秸秆的引入无疑增加了堆肥过程中水分控制的难度。本研究采用刚果红染色法直接从畜禽粪便中分离出纤维素降解菌株，并根据刚果红培养基中每个菌落周围透明圈的大小筛选出纤维素降解能力强的菌株X-3。X-3的形态学观察表明菌株呈棒状。将X3菌株接种在半固体琼脂培养基中，通过光透射观察。发现穿刺线边缘混浊，表明x3菌株具有移动性。生理生化分析结果表明，甲基红试验和柠檬酸盐利用均为阳性，接触酶试验结果为阴性，氧化发酵试验为氧化型，耐盐试验表明，菌株在5%盐度下生长最好，其次为3%和7%盐度，在10%盐度下生长稍差，几乎不生长。对靶菌株X-3的16SrRNA片段进行测序，得到的序列长度为583bp。利用NCBI数据库中的BLAST工具进行序列比对，利用MEGA7.0构建系统进化树。结合形态学鉴定和生理生化检测结果，初步确定菌株X-3为嗜麦芽窄食单胞菌。。例如，在花园中施用牛粪将使土壤对特定抗生素的抗性提高70%，(3)分析了不同外源添加剂处理畜禽粪便的高通量测序，比较了不同外源添加剂对畜禽粪便微生物多样性的影响，为今后无害化处理提供理论参考。测序共获得273342个有效序列和17424个OTU序列。计算和分析每个样品的α多样性指数。结果表明，T3组的ACE和Chao1指标最高，说明在该环境中添加YH2和X-3试剂对纤维素和抗生素有降解作用，使该环境更适合微生物生长，比单一试剂处理的样品具有更高的物种丰度。复合微生物菌剂的应用加快了无害化进程，使堆肥效果更好。CK组群落结构相对简单，T2组和T3组香农指数相对较高，物种分布均匀。在门级分类上，共检测出38个门，其中变形菌占优势(41.3610%~45.0427%)，其次是拟杆菌、发酵单胞菌和放线菌。在属分类层面，共检出细菌852种，其中未分类细菌和生殖细胞瘤均为优势细菌。拟杆菌是碳循环的主要功能菌，T1和T3组的含量较高。放线菌能降解土壤中的农药残留，调节土壤微生态环境，提高植物抗性。四种样品中放线菌的丰度比为4.0965%~6.6346%，表明处理后的畜禽粪便不仅能提供肥效，还能降解农药残留。T3组的绿色弯曲杆菌明显高于其他三个样本。一些研究表明，绿色弯曲杆菌(Campylobacter viridis)细菌可以利用光合作用产生能量，对土壤环境的污染具有一定的降解作用，表明复合微生物菌剂的使用不仅加快了畜禽粪便的无害化处理过程，而且可以减少土壤环境的污染。通过高通量测序结果和微生物多样性的分析，可以看出外源微生物制剂的加入可以增加堆中物种的多样性，加速无害化处理过程。此外，堆肥过程中纤维素降解菌和抗生素降解菌的联合使用，不仅可以加快畜禽粪便的无害化处理，而且可以调节土壤微生态环境，降解农药残留，减少环境污染，使畜禽粪便在资源利用方面显示出优势。。抗生素对环境的影响主要是破坏生态系统的平衡，威胁人类健康5.2创新点。研究表明，1毫克千克-1的四环素可以抑制土壤中的酶活性(1)采用高通量测序技术分析处理后畜禽粪便的微生物多样性。本课题采用高通量测序的方法提取和鉴定不同处理畜禽粪便的宏基因组，系统分析微生物的种类和数量，从微生物结构多样性的角度分析畜禽粪便无害化处理过程中微生物的变化。。同时，四环素类抗生素由于与叶绿体结构相似而抑制其活性，从而抑制植物的生长，影响植物根系的生长和植物的发芽率。。锌、镉、铅、铜等重金属一旦通过食物链进入人体，就会减缓儿童的认知能力，并对人体神经系统、呼吸系统和内分泌系统产生一定的影响湛杰等人(2015年)在四环素[55的分布和毒性降解研究中也发现四环素可以抑制铜绿微囊藻的光合作用，并影响藻类的生长。刘绍等人(2017年)发现四环素类抗生素也对人类健康构成巨大威胁。四环素类抗生素进入人体后会影响人体的代谢功能，甚至引起耐药菌，最终导致没有药物治愈[56】。俞晓文等人(2018)发现，由于土壤中四环素类抗生素的过量存在，土壤微生物多样性会发生变化，降低其分解其他有机物质的能力，抑制土壤呼吸和土壤酶活性，畜禽粪便的直接排放不仅污染环境，而且是对资源的浪费。目前，畜禽粪便的无害化处理和资源化利用是国内外科学研究的热点问题。。。研究表明，植物对铜的毒性反应最为敏感，植物的高度与重金属铜的浓度呈负相关。1.2畜禽粪便无害化处理技术研究。过量的铜还会抑制氨基酸的合成畜禽粪便含有大量的氮、磷等营养物质，可作为肥料施于农田，促进作物生长。然而，土壤的自净能力有限。一旦土壤中氮、磷等营养物质的含量过高而不能超过其自净能力，就会改变其物理和化学性质，堵塞土壤空间隙，降低土壤的降水和透气性，导致作物产量下降(1)在畜禽粪便无害化处理过程中，加入壳聚糖、乙二胺四乙酸和柠檬酸钠对畜禽粪便进行浸出。分别测定浸出液中铜、锌、铅和镉的含量，筛选最佳浸出液。结果表明，壳聚糖+乙二胺四乙酸可以达到最佳浸出效果的理论参考，但连续使用壳聚糖和乙二胺四乙酸可能会在两种浸出剂之间产生拮抗作用或影响彼此原有的浸出能力，因此在接下来的研究中，这一理论结果可以应用到实际生产过程中，以确定结果的可行性。此外，畜禽粪便中的病原微生物和寄生虫卵可以在环境中长期存活甚至繁殖(2)为实现畜禽粪便的资源化利用，应根据实际情况，从养殖空之间的分配到畜禽粪便的无害化处理，形成一个完善的体系，使畜禽粪便不污染环境，得到最大限度的利用。一个地区的自然环境容量是有限的。如果当地畜禽养殖业得不到控制，污染物随意排放，超过当地环境容量的限度，将对当地生态造成巨大破坏，不仅污染环境，而且影响当地经济的发展。同时，许多布局不合理的畜禽养殖企业空也会给自然保护区、居民小区和公共场所带来污染，增加污染防治的难度。畜禽养殖布局的合理规划空以及畜禽养殖数量和规模的控制对区域发展有着深远的影响，而畜禽养殖布局的合理也对畜禽养殖的良好发展起到了不可替代的作用。对于集中养殖区，可以采用集中处理。例如，有机肥料厂可以建在大量排放畜禽粪便的地区。畜禽粪便可收集并循环利用成有机肥，实现废物利用。这不仅可以减少畜禽粪便对环境的污染，还可以带来经济效益，降低环境污染防治成本。其他分散的畜禽养殖区可采用分散处理，或小农户可设置沼气池和发酵燃料，基材也可用作种植肥料。农村个体畜禽养殖者的粪便可以直接发酵成有机肥并投入农田耕作。，对生态环境造成污染，病原微生物极易通过富集进入食物链，对人畜健康构成威胁。无害化处理工艺是合理利用畜禽粪便中的原有营养物质，将重金属残留量控制在合理范围内，减少污染，同时将其作为农业生产的有机肥，实现资源化利用。根据国内外研究进展，畜禽粪便无害化处理技术可分为饲料、肥料和能源参考。，导致人类中毒、溶血性贫血、昏迷和严重病例中的死亡1.2.1觅食；栅藻细胞对镉污染很敏感。重金属镉可破坏栅藻细胞叶绿体，使栅藻细胞细胞质萎缩。镉一旦沿着食物链进入人体，就会形成镉蛋白，对人体某些器官造成损害，干扰酶系统的正常运行，导致骨质疏松，甚至导致癌症[33-34]。
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畜禽粪便中含有的营养物质和矿物质元素使喂养动物成为可能。然而，由于其致病微生物、重金属和农药残留，在使用前必须对其进行处理。程文鼎等人(2006)发现，沸石生物处理剂处理的畜禽粪便各项指标均符合相关卫生标准。处理过的饲料用于喂养家畜和家禽。结果表明，该方法不仅可以降低饲料成本10.31%~12.04%，而且可以提高饲料转化率3.73%~5.16%，[由于硕士论文篇幅较长，本页不显示全文。全文请点击以下链接下载全文] 。牲畜粪便也可以通过饲养蛆和蚯蚓等低等动物作为饲料资源。研究表明，饲喂鸡粪的蛆中粗蛋白含量可达61.4%，并含有多种必需氨基酸[62]。马燕华等人(2018年)在畜禽粪便无害化处理技术研究中发现，新鲜蚯蚓含有约35%的蛋白质。蚯蚓分解的畜禽粪便是一种比较好的园艺肥料，也可以作为水产养殖的辅助材料，如养鱼[63】。
1.2.2施肥
畜禽粪便施肥是指将经过处理的畜禽粪便用作肥料。畜禽粪便富含氮、磷、钾等有机物，是[的宝贵资源。该方法的优点是相对干燥，易于包装和推广，对作物[65]的生长发育具有重要意义。给畜禽粪便施肥最常见的方法是堆肥，它通过微生物和畜禽粪便之间的相互作用使粪便无害化。一些研究表明，在堆肥过程中添加适当的微生物菌剂可以达到更好的堆肥效果。丛林(Jungle)(2013年)在用微生物菌剂堆肥畜禽粪便过程中养分和成熟度的动态变化研究中，发现用外源微生物菌剂处理的堆肥初始温度迅速升高，有机物分解加快，堆肥周期缩短[66]。宋文中的研究(2018年)表明，添加微生物制剂可以提高堆肥产品的质量，促进芍药的生长[67]。堆肥后的畜禽粪便、致病菌、寄生虫等有害物质可以很好的去除，实现畜禽粪便的无害化处理，净化和提高环境质量。
1.2.3激励
通电技术是指以厌氧发酵为核心的能源环保项目[68]。畜禽粪便的能量转化通常包括作为燃料和发酵气体生产的能量供应。一些研究表明，加州将利用燃烧牛粪产生的热量来驱动发电机发电，发电机每天可以处理900吨牛粪，并为[20，000名当地居民供电。在我国以前的牧区，蒙古人和藏族人使用牲畜粪便作为燃料也很常见，[69]。利用畜禽粪便作为沼气发酵也是解决能源短缺的重要手段之一。据估计，2009年畜禽粪便产生的沼气为1198.44×108m3[70]。相关研究表明，仅2013年，南平市猪粪资源可产甲烷1.10×108m3，牛粪资源可产甲烷0.20×108m3，鸡粪资源可产甲烷0.80×108m3[71]。据估计，2015年华东地区畜禽粪便产生的沼气量为135.1×108m3[72]。沼气发展速度慢，但发展潜力大。如何经济高效地实现畜禽粪便沼气发酵也是今后亟待解决的问题之一。
1.3研究目的和意义
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1.4研究内容和方法
以壳聚糖、乙二胺四乙酸和柠檬酸钠为浸提剂，对畜禽粪便进行浸提。对粪便中的重金属残留进行淋洗，并选择有效的淋洗剂。堆肥是畜禽粪便无害化处理的重要方法。在堆肥过程中，微生物将大分子有机物发酵分解成氨基酸、葡萄糖等。，并产生氮、磷、钾和其他能被植物直接利用的化合物，[58]。保持适当的水分含量是保证畜禽粪便顺利堆肥的先决条件，但纤维物质会吸附水分，阻碍水分子的运动，因此添加适当的外源微生物剂降低纤维素含量，可以更好地完成畜禽粪便的堆肥，实现无害化处理。本研究采用刚果红染色法从混合堆肥土壤样品中分离筛选纤维素降解能力强的菌株，并进行形态鉴定、生理生化检测和分子鉴定。堆肥的本质是一个通过多个微生物群落的联合作用分解有机物的动态过程，这些微生物群落具有非常快的群落结构演替[58]。16SrDNA测序技术获得的细菌信息相对丰富。利用高通量测序技术分析畜禽粪便无害化处理过程中的微生物多样性，比较不同外源添加剂处理后畜禽粪便的微生物群落组成，为今后无害化处理提供参考。
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第2章重金属去除和浸出剂筛选
2.1材料和方法
2.1.1实验材料
2.1.2浸出剂制备
2.1.3实验设计
2.1.4研究方法
2.1.5重金属检测和计算
2.2结果与分析
2.2.1三种洗脱液对畜禽粪便重金属铜去除效果的比较
2.2.2三种洗脱液对畜禽粪便重金属锌去除效果的比较
2.2.3三种洗脱液对畜禽粪便重金属铅去除效果的比较
2.2.4三种洗脱液对畜禽粪便重金属镉去除效果的比较[/br//
第3章畜禽粪便中纤维素降解菌的分离、筛选和鉴定
3.1材料和方法
3.1.1样品材料的分离和纯化
3.1.2菌株鉴定
3.1.3菌株鉴定
3.2结果和分析
3.2.1菌株筛选
3.2.2菌株鉴定
3.3本章摘要
第4章不同外源添加剂对畜禽粪便中微生物多样性的影响
4.1材料和方法
4.1.1样品材料
4.1.2主要试剂和仪器
4.1.3研究方法
4.2结果和分析
4.2.1 OTU分析
4 . 2 . 2α多样性分析
4.2.3样品微生物群落结构分析
第5章结论和前景
5.1结论
(1)畜禽养殖过程中重金属元素的添加可以提高畜禽的抵抗力，促进畜禽的生长，但畜禽对这些重金属的利用率很低，其中很大一部分是随着畜禽废弃物排放的，这不仅会污染环境，还会影响人体健康。因此，当务之急是清除畜禽粪便中的重金属残留，然后再进行循环利用。在畜禽粪便无害化处理中，分别加入壳聚糖、乙二胺四乙酸和柠檬酸钠对畜禽粪便进行浸出。分别测定浸出液中铜、锌、铅和镉的含量，筛选最佳浸出液。对于铜污染严重的畜禽粪便，三种浸出剂的浸出效果为乙二胺四乙酸>壳聚糖> ck >柠檬酸钠。乙二胺四乙酸浸出效果最好，总浸出率为33.67%，但壳聚糖在快速浸出中占主导地位，前2h壳聚糖浸出率达到21.45%，而前2h其他三组浸出率仅为8.8% ~ 15.65%。对于锌污染严重的畜禽粪便，三种浸出剂的浸出效果依次为壳聚糖>乙二胺四乙酸> ck >柠檬酸钠。壳聚糖的浸出效果最好，第2小时总浸出率为44.14%，最高浸出率为23.42%，其余3组的第2小时浸出率为6.47% ~ 12.73%。对于铅污染严重的畜禽粪便，三种浸出剂的浸出效果分别为乙二胺四乙酸>壳聚糖> ck >柠檬酸钠。乙二胺四乙酸浸出效果最好，总浸出率为54.66%，但壳聚糖在快速浸出中仍占主导地位。壳聚糖在第一小时和第二小时的浸出率分别为19.79%和23.00%，明显高于其他三组。对于镉污染严重的畜禽粪便，三种浸出剂的浸出效果依次为乙二胺四乙酸>柠檬酸钠>壳聚糖> ck。乙二胺四乙酸浸出效果最好，总浸出率为58.73%，壳聚糖在快速处理中占主导地位，前2h总浸出率达到40.53%。虽然壳聚糖在快速浸出中占主导地位，但乙二胺四乙酸在总浸出量中占主导地位。在工艺生产中，两种浸出剂可以结合使用，达到更好的浸出效果。在重金属锌的去除中，壳聚糖可以作为浸出剂，因为壳聚糖不仅处理锌污染畜禽粪便速度快，而且效率高；在重金属铜和铅的去除中，可以选择壳聚糖+乙二胺四乙酸的组合来实现快速有效的处理。然而，可以选择壳聚糖+乙二胺四乙酸组合或壳聚糖+柠檬酸钠组合来达到去除重金属镉的良好处理效果。这两种方案可以结合经济成本和操作方便进行选择。
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(2)多种处理方法的组合本课题采用三种处理方法的组合来完成畜禽粪便的无害化处理，即:①在畜禽粪便无害化处理过程中分别加入壳聚糖、乙二胺四乙酸和柠檬酸钠对畜禽粪便进行浸出，并分别检测浸出液中铜、锌、铅和镉的含量，筛选出最佳浸出液。(2)筛选纤维素降解菌株，降解堆肥过程中的纤维素含量，保证堆肥顺利进行。(3)堆肥过程中同时添加抗生素降解菌和纤维素降解菌，增加堆肥的物种丰富度，加快无害化处理过程。
5.3展望
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