全量化收集粪污厌氧发酵失稳过程中微生物群落动态变化及生态集群组装模式

通过高通量测序技术分析了全量化粪污厌氧发酵在稳定、抑制和崩溃3个阶段的微生物菌群动态变化情况,结合微生物互作网络构建,识别互作网络中关键生态集群及组装模式,以期为全量化粪污沼气工程稳定运行提供理论依据和数据支撑。结果表明:(1)在细菌门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,在各样品中相对丰度合计占比为96.0%。(2)在细菌属水平上,相对丰度较高的菌属为瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)、狭义梭菌属类群I(Clostridium_sensu_stricto_1)等。(3)在古菌属水平上,甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷球形菌属(Methanosphaera)和甲烷袋状菌属(Methanoculleus)为优势菌属,在各样品中相对丰度合计占比为96.5%。(4)微生物互作网络分析揭示,全量化粪污厌氧发酵过程中的功能集群主要划分为3个模块(模块1~模块3),微生物群落在厌氧发酵受到抑制时会产生应激性调整;在产气稳定期,模块1占据主导地位,厌氧发酵系统的水解酸化菌与产甲烷菌间的协同良好,无明显的小分子挥发酸累积现象,可稳定水解产酸;在产气崩溃期,模块2、模块3的相对丰度大幅提升,并占据了模块1的生态位;微生物通过增加乙酸、丙酸等挥发性有机酸氧化菌的相对丰度和嗜酸产甲烷能力,缓解小分子挥发酸和氨氮的胁迫。

基于非靶向代谢组技术研究不同水力滞留时间对厌氧发酵中代谢产物的影响

采用GC-MS非靶向代谢组学技术,运用主成分分析、正交偏最小二乘分析、聚类分析、差异代谢物代谢通路分析及火山图分析等方法,对厌氧发酵过程中不同水力滞留时间的代谢产物差异性进行了分析。结果表明:共鉴定出已知命名的代谢物369种,其中有机酸、氨基酸及其衍生物和芳香族化合物三类化合物占比最高,占总代谢物的39.57%;通过构建OPLS-DA模型,设置VIP≥1且P<0.05,FC≥2.0和FC≤0.5为筛选阈值,共筛选出差异代谢产物474种,其中已知差异代谢物48种;随着水力滞留时间的缩短,正戊酸、己酸、苯甲酸和3-苯丙酸呈现显著的先下调后上调的现象。综上,研究结果可为厌氧发酵产沼气的代谢调控提供一定的科学依据。

稻秆规模化高效收储运体系建设与评价——以江西省恒湖垦殖场为例

为加快推进秸秆综合利用、健全秸秆收储运体系,以江西省恒湖垦殖场为研究对象,分别对稻秆收集、存储过程及经济成本进行调查研究,构建适宜万t以上规模稻秆的收储运体系。结果表明:(1)自然条件下晾晒第4 d田间稻秆含水率≤20%,打捆机可入场作业;(2)优化打捆机田间作业参数,保障稻秆质量稳定和安全储存(草捆密度≥150 kg·m-3,含杂率≤5%);(3)优化稻秆堆场设计,提升堆储能力,保障堆场稻秆安全稳定;(4)随着储存时间的推移,稻秆的腐败程度逐渐增加,变异系数以纤维素含量最大,且无膜覆盖大于有膜覆盖,底层大于顶层和中层;(5)围绕稻秆收集、存储、运输等关键环节建立稻秆收储运体系经济模型,评估该体系经济成本,集中型机械收储运模式总经济成本约290元·t-1。这一研究可为建设高效的秸秆收储运体系、秸秆综合利用产业发展提供技术支撑。

城市埋地燃气管道风险安全评价模型及应用

针对城市埋地燃气管道的安全问题,以我国某城市为例,应用模糊数学语言对管道的失效效果及失效可能性进行评价,对其风险等级进行合理的划分。

不同生物炭对赣南稀土尾矿地土壤有机碳矿化特性的影响

为探讨不同生物炭对尾矿地土壤有机碳矿化特性的影响,以赣南稀土尾矿地为研究对象,设置了玉米秸秆、玉米芯、水稻秸秆、稻壳、芦苇秸秆、椰壳、杏壳、核桃壳、竹子及木屑生物炭10种处理,对土壤有机碳矿化及生物炭特征参数进行了研究。结果表明:(1)低有机质(4.07 g/kg)土壤条件下,生物炭的施用促进了土壤有机碳矿化,在培养的第15天后土壤有机碳的矿化速率基本稳定,其中木屑生物炭的土壤有机碳平均矿化速率最强,为CK的3倍,以玉米芯生物炭的土壤有机碳平均矿化速率最弱,较CK无显著差异。(2)二项式拟合曲线结果表明,生物炭pH值、C含量及N含量与土壤有机碳累计矿化量的拟合值R^(2)分别为0.7417、0.4524和0.6148。(3)通过对木屑和玉米芯生物炭的红外光谱及比表面积、孔径分析可知,玉米芯生物炭较木屑生物炭具有更加丰富的有机官能团和较大的BET比表面积、孔径和总孔体积。综上所述,外源生物炭的添加促进了赣南稀土尾矿地土壤有机碳的矿化,其中以玉米芯生物炭的土壤有机碳平均矿化速率最弱,且生物炭适宜的特征参数在减弱土壤有机碳矿化方面具有良好的潜力。

进料浓度对猪粪混合稻秆厌氧产甲烷特性的影响

为研究猪粪(Pig manure,PM)与稻秆(Rice straw,RS)的组配比例与进料的固形物(Total solid,TS)浓度对中温条件下厌氧产甲烷特性的影响,通过批次厌氧发酵试验摸清不同挥发性固体(Volatile solids,VS)配比(PM/RS=1∶0、4∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶4、0∶1)下的原料产甲烷规律,并选择VS配比(均以PM/RS计)为1∶1、4∶1的混合原料开展进料浓度(TS分别为4.6%、7.1%、9.6%、12.1%)梯度提升的连续厌氧发酵试验。结果表明:批次发酵试验中VS配比为4∶1时产甲烷性能表现最好,产甲烷潜力(P值)、反应动力常数(k)、最大产甲烷速率(Rm)及甲烷产率达到峰值时间(t_(max))分别为380.3 mL·g^(-1)VS、0.098 d^(-1)、37.2 mL·g^(-1)VS·d^(-1)、4.4 d。连续发酵试验中,在水力停留时间为30 d、VS配比为4∶1时连续产甲烷性能更优,甲烷产率、产甲烷潜力转化率和容积产甲烷率分别达到354.8 mL·g^(-1)VS、93.3%、0.88 L·L^(-1)·d^(-1)。但混合物料中猪粪比例越高,发酵系统的氨抑制风险也越高。在进料浓度达到12.1%条件下,VS配比为4∶1时的游离氨浓度是VS配比为1∶1时的1.47倍,达到223.2 mg·L^(-1)。研究表明,猪粪与稻秆混合原料VS配比为4∶1(配比后的C/N=22^23∶1)时,可提高发酵原料转化效率和容积产甲烷率;同时,进料TS浓度低于12.1%(有机负荷率为2.87 g VS·L^(-1)·d^(-1))可降低厌氧发酵中的氨抑制,保证沼气工程稳定运行。

江西农村沼气物业化管理服务体系研究

发展农村沼气,对于减少温室气体排放,推动低碳农业发展有着重要意义。本文从新农村建设的背景入手,探讨了适合当前江西省农村沼气发展的物业化管理服务体系,以期为服务"三农"、建设和谐秀美乡村提供参考。

木聚糖酶生产菌Saccharothrix variisporea YJ的筛选、发酵条件及酶学性质研究

以Azo-xylan为底物,利用双层平板法从堆肥中筛选到可降解木聚糖的菌株,16S rRNA测序分析显示该菌株与糖丝菌属(Saccharothrix variisporea)的同源性最高(99.33%),命名为S.variisporea YJ。研究发现以酵母提取物或(NH4)2SO4作为氮源、甘蔗叶作为碳源、初始pH值7.0、发酵温度40℃、发酵时间5 d时,发酵液中木聚糖酶的酶活性最高。酶学性质研究表明该木聚糖酶的最适反应温度及pH值分别为55℃和8.0,在55℃以下及pH值4.0~10.0的范围内保持较高稳定性。Na+能有效提高木聚糖酶活性,Mg^(2+)和Mn^(2+)没有明显影响,Cu^(2+)则严重抑制木聚糖酶活性。此外,发酵液还可以直接对天然底物玉米芯进行降解。

沼液在甘蔗叶循环利用中的应用研究

研究了沼液在甘蔗叶循环利用中的应用潜力和途径。在厌氧发酵产沼气实验中，用沼液浸泡长度1～2 cm甘蔗叶5 d的效果最好，沼气总产量为1101．2 L，甲烷含量为57．8％，沼气总产量较对照提高了106．0％。在甘蔗叶快速降解实验中，采用沼液淋洒甘蔗叶＋猪粪复合物料方法的降解效果最好，物料降解率达83．15％，较对照提高了36．7个百分点。

尿素氨化预处理对稻秆厌氧发酵产气特性的影响

水稻秸秆作为一种重要的生物质资源,将其用于厌氧发酵产沼气是中国大力倡导的生物质固废处理方式之一,但稻秆复杂的木质纤维结构使其不易被厌氧生物菌消化利用,导致厌氧发酵效率低下。为了提高稻秆厌氧发酵效率,本研究使用不同质量分数(3%、4.5%、6%)尿素对稻秆进行氨化预处理,并采用环境扫描电镜(SEM)及视频光学接触角测量仪分别对预处理前后的稻秆形态结构及亲水性进行观察测定,以探明尿素预处理对稻秆产气效率影响的内在原因,考察不同质量分数尿素氨化预处理对稻秆厌氧发酵产气特性的影响。SEM结果显示,预处理能够破坏稻秆的致密结构,增大微生物作用面积。接触角测定图像表明,尿素氨化预处理破坏了稻秆表面的蜡质层,表面由疏水性变为亲水性,使其更易被微生物利用,说明稻秆中木质素-纤维素结构的变化是影响其产气效率的内在原因,通过对各实验组进行对比,发现4.5%尿素氨化预处理产气效果最佳,累积产气量达到17 053 mL,比对照组提高了50.67%,并相对缩短了产气周期。

沼液施用3种能源植物对稀土尾矿区重金属迁移的影响

为掌握沼液施用能源植物对废弃稀土尾矿土壤重金属迁移的影响,选用御谷、芒草、构树3种能源植物作为修复植物,开展了沼液施用盆栽试验,采用单因子污染指数法(P_(i))、内梅罗综合污染指数(P_(综))和Hakanson潜在生态危害污染指数法(RI)评价了8种土壤重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb)的污染风险,结合尾矿土壤和能源植物中重金属含量的分布特征,分析了重金属在植物中的富集、转运及积累特性。结果表明:沼液施用后,土壤P_(Cu)、P_(Zn)、P_(Pb)、P_(综)、RI_(芒草)、RI_(构树)相对于CK均呈增长趋势,而RI_(御谷)则呈下降趋势;沼液施用能明显影响植物对重金属的富集系数(BF)、转运系数(TF),其中,御谷的BF、TF(Zn除外),芒草的BF(Ni、Cu、Pb)、TF(Zn、Hg、Pb)显著下降,而构树的BF、TF明显提高;沼液施用能提高能源植物的生物量,尤其是对御谷的促生作用最显著,导致御谷的重金属总积累量在3种能源植物中最高。由此可知,“沼液+御谷”组合可降低沼液农用带来的重金属污染风险,对尾矿区土壤重金属的去除效果最好,可用于尾矿区的生态修复。

浅析长距离输送管道通球方案编制

长距离输送管道在山川众多及水系发达地区敷设时,往往随地形变化使用很多转角弯管。如果管道通球方案编制不当,在实际操作时往往会遇到卡球情况,这将严重影响管道的竣工投产。本文结合某长输天然气管道工程（以下简称甲工程）实际谈谈长距离输送管道在多弯管条件下如何编制通球方案。

燃气工程结算审核之我见

如何能准确、合理地确定工程造价,减少建设单位与施工单位之间结算纠纷,维护双方的经济利益,是工程结算审核工作的一项重要课题。本文列举了工程结算审核过程中常见的问题,提出了一些具体实用的工程结算造价审核方法,仅供大家参考。