张 研，牛统娟，王 智，刘 涛，赵梦洁，刘伟东，宁小敏，张巨亭，胡建宏*

(1.西安职业技术学院，陕西 西安 710077；2.西北农林科技大学 动物科技学院，陕西 杨凌 712100；3.西北农林科技大学 资源环境学院，陕西 杨凌 712100；4.西安市畜牧技术推广中心，陕西 西安 710061；5.西安市清凉山牧业有限公司，陕西 西安 710308)

畜禽粪污资源的处理由于处理技术、效果及成本等因素的限制，还未能得到全面解决，已成为限制畜牧业绿色发展的主要原因。而从目前的实践效果分析，畜禽粪污处理的最佳方法是经过一定的资源化处理后与种植业相结合，形成无污染的生态农业循环体系，实现经济发展和绿色生产的双赢局面。

双氰胺(DCD)是常用的硝化抑制剂，使用DCD可通过阻断氨单加氧酶(一种主要由亚硝化单胞菌介导的酶途径)来有效抑制硝化作用，抑制畜禽粪污中亚硝化细菌的活性，从而抑制铵态氮向硝态氮的转化，降低硝态氮的流失速度[1-2]，DCD处理后的畜禽粪污作为有机肥施用于土壤中，可降解为二氧化碳、氨气以及水分，不会造成土壤污染[3]。在猪粪堆肥过程中，氮素以N2O的形式损失[4]。Oliveira等[5]的研究表明，在猪粪与木屑共堆肥中添加DCD可有效降低氮素的流失(16%～33%)。Jiang等[6]在猪粪秸秆堆肥过程中添加DCD，可将N2O的排放降低至76.1%～77.6%。综上所述，DCD在畜禽粪污无害化处理过程中可能促进氮含量的增加。

目前，将双氰胺作为硝化抑制剂用于养殖污水处理的研究较少。本试验在养殖污水中添加1%硝化抑制剂DCD，研究采样当天(第0天)和第0、1、2、3、7、14天养殖污水中总氮及其他各成分含量变化，以期为养殖污水资源化利用添加剂的选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用养殖污水取自陕西省西安市某牧业有限公司固液分离后的液体部分；DCD购于广东省光华科技股份有限公司，分析纯标准。初始性质见表1。

表1 养殖污水初始性质Table 1 Physical and chemical characters of liquid waste

1.2 试验设计

本试验于2019年7月至9月在西北农林科技大学进行。试验共设2个组，分别为空白对照组和1%双氰胺处理组，每个组设置3个重复。每个重复取2 L固液分离的液体部分于广口瓶中，处理组中加入1%双氰胺，对照组不添加，作空白对照。混匀后密封瓶口，在室温下静置，每12 h摇匀一次。试验期14 d。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 取样 液体样本分别于采样当天(第0天)和第1、2、3、7、14天充分混匀后进行采集，每次取样50 mL并立即存放在-20 ℃冰箱中，待试验周期结束后进行各指标的测定。

1.3.2 各理化指标测定方法 样品经0.22 μm过滤膜过滤后，使用MP521型pH计和电导仪测定pH和EC值；用烘箱在105 ℃下烘干，测定含水量；总氮采用半微量开氏法测定；总磷使用钼锑抗比色法进行测定；总钾含量使用原子吸收分析法测定。

1.4 数据处理

本试验使用SPSS 18.0和EXCEL统计软件进行数据处理。使用EXCEL软件进行数据的整理和图表制作，利用SPSS 18.0软件进行方差分析，并采用邓肯氏法比较各组数据间的差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 DCD对猪场养殖污水中总氮含量的影响

如图1所示，在添加DCD后，总氮的含量呈上升趋势，从第2天开始试验组与对照组之间表现出极显著性差异(38.21±0.96 vs 65.50±18.83，P<0.01)，且处理组的总氮含量趋向于稳定。

图1 养殖污水中总氮含量的变化

2.2 DCD对猪场养殖污水中钾含量的影响

如图2所示，在添加DCD后，钾含量在整个试验期间保持稳定，且DCD处理组与对照组之间无显著差异(P>0.05)。

图2 养殖污水中钾含量的变化Fig.2 Changes of potassium content in liquid waste

2.3 DCD对猪场养殖污水中总磷含量的影响

养殖污水中的总磷含量变化如图3所示。在处理前2 d，总磷含量呈现上升趋势，其中第1天DCD处理组中总磷的含量显著高于对照组(P<0.05)；从第3天开始，养殖污水中总磷的含量迅速下降，到第7天总磷的含量趋于稳定。总之，总磷含量呈现上升后降低趋势，在第2天达到峰值，但是两组在处理前后均无显著变化(P>0.05)。

图3 养殖污水中总磷含量的变化Fig.3 Changes of total phosphorus content in liquid waste

2.4 DCD处理对猪场养殖污水中pH和电导率(EC)的影响

养殖污水中pH和EC值的变化如图4所示。在自然发酵过程中，所有组的pH始终呈现弱碱性，均在7.7～8.4之间，且无显著差异(P>0.05)。处理前7 d，养殖污水的电导率高于4 000 μs/cm，第14天时DCD处理组和对照组的电导率均降低到4 000 μs/cm以下。处理14 d后的养殖污水可正常施用。

图4 养殖污水中pH值的变化Fig.4 Changes of pH value in liquid waste

3 讨 论

近年来，随着我国畜牧业规模化的快速发展，畜禽养殖粪污对环境的污染问题日益凸显。在《第一次全国污染普查公报》中，仅畜禽养殖中产生的尿液就有1.6×108t[7]。在2018年和2019年公布的中央一号文件[8-9]中均提到要发展生态循环农业，推进畜禽粪污无害化处理和资源化利用。在当前打好污染防治攻坚战的背景下，畜禽粪污资源化利用势在必行。

图5 养殖污水中EC值的变化Fig.5 Changes of EC in liquid waste

本试验中使用水解后对土壤无污染的DCD进行猪场养殖污水的无害化处理，其产物可作为氮肥来源施入农田，以期在降低环境污染的同时提高作物的生长状况。卢红玲等[10]在牛场养殖污水中添加硝化抑制剂处理进行施肥后可提高百合的生长发育状况，较等量化肥增产12%[11]，CaCN2处理后显著提高了总氮含量，这与本试验的结果类似，CaCN2添加于污水中由于其水解形成尿素态氮，提高了总氮的含量，但污水中铵态氮的含量没有变化[10]。双氰胺溶解于养殖污水显著增加了总氮的含量，同时作为硝化抑制剂抑制污水中硝化细菌的硝化作用，抑制了污水中的铵态氮向亚硝化态氮和硝态氮的转化，增加了污水中铵态氮的含量[12]。

本试验发现使用双氰胺处理前后养殖污水中的钾含量无显著差异，说明在本试验中双氰氨处理对污水中的钾含量无影响，与卢红玲[10]的试验研究结果一致，可能是因为粪污中钾盐较稳定，双氰胺的作用不会引起钾含量的变化。本试验中双氰胺处理前后总磷含量无显著差异，与卢红玲等[10]的试验研究结果不一致，这可能是因为卢红玲等的试验中使用的是CaCN2，可与磷酸盐形成沉淀，而本试验所用的双氰胺不与磷酸盐生成沉淀，所以处理前后总磷的含量无显著变化。在处理前2 d总磷含量显著提高，可能是因为养殖污水中存在的微生物使有机物质的矿化，使得其中的碳转化为CO2而损失，氢转化为H2O而损失，氮转化为NH3而损失，只有磷保留在污水中，并因为“浓缩效应”而是磷含量升高[13]。其中第2天时处理组与对照组的总磷含量最高且无显著差异，而第1天和第3天均有显著差异且相反，这可能是因为在处理初期样品中的微生物处于中温阶段，有机物矿化速度较慢，“浓缩效应”不明显。第2天时达到高温阶段，矿化速度最快，第3天后有机物消耗殆尽，微生物活动减弱，“浓缩效应”减弱而使磷含量降低。且添加双氰胺后污水中氢和氨的含量提高，转化的速度较对照组快。而第2天时两组均处于微生物最活跃时期，从而可能使磷含量在两组中无显著差异。本试验中添加双氰胺处理后的养殖污水的pH升高，张昊青等[14]使用双氰胺处理后红土壤的pH升高，与本试验的研究结果类似，因为双氰胺抑制养殖污水的硝化作用，污水中的NH4+含量升高从而使pH提高，使用CaCN2水解可形成Ca(OH)2使污水pH提高。经此处理的污水施用于田地可改善土壤的酸化、提高土壤肥力。本试验中电导率在处理过程中均保持稳定状态，与卢红玲等[10]的研究结果类似，因为双氰胺为极性分子，本身不导电，所以加入养殖污水中对电导率几乎无影响。

4 结 论

本试验结果表明，经双氰胺处理后的猪场养殖污水总氮含量显著提高，总磷含量、钾含量无明显变化，pH和电导率均在有机肥标准范围内。