纳米气泡水与沼液联合浸泡对水稻秸秆厌氧产气性能的影响

文章以水稻秸秆为研究对象,采用4种浸泡溶剂(去离子水、纳米气泡水、沼液、纳米气泡水联合沼液)对水稻秸秆进行5 d厌氧预处理,研究了不同浸泡预处理对挥发性脂肪酸含量、木质纤维素含量以及甲烷产率的影响。结果表明:纳米气泡水和沼液浸泡均促进了水稻秸秆的水解过程;纳米气泡水联合沼液组的处理效果最为突出,挥发性脂肪酸含量达到了6470 mg/L,纤维素和半纤维素降解率分别达到了12.1%和23.7%,最大累积甲烷产率提高了19.5%。

发酵罐内通入空气去除H_(2)S同步提升产甲烷效率研究

餐厨垃圾高温厌氧消化沼气中含有高浓度的H_(2)S,在使用前需要将其去除。对连续运行了230d的高温厌氧消化反应器进行研究,考察了不同有机负荷、通入空气量和沼气顶空循环对H_(2)S去除效果的影响,并分析了向反应器顶空通入空气后厌氧消化性能的提升效果。实验发现,在水力停留时间15d和沼气顶空停留时间2.8h的条件下,恒流量连续通入3倍理论空气量可去除78%的H_(2)S。进一步采用沼气顶空循环,H_(2)S体积分数从平均0.2%下降至0.01%以下,去除率达到95%。在通入空气的工况下,餐厨垃圾高温厌氧消化的甲烷产率提高了8.5%,达到310mL/g(以COD质量计);沼气容积产气率提高了10.5%,达到4.2L/(L∙d)。乙酸和丙酸的浓度与对照反应器相比没有显著变化,均维持在较低浓度水平。总体而言,在反应器内脱除H_(2)S的工艺方法操作简便,成本低廉,具有广阔的工程应用前景。

水热预处理对猪粪厌氧消化系统中磺胺嘧啶降解的影响

为进一步了解水热预处理对猪粪连续厌氧消化过程中磺胺嘧啶(sulfadiazine,SDZ)降解机制的影响,以及对厌氧消化系统性能的影响效果。该研究以猪粪为对象,对比研究了水热预处理对厌氧发酵模式下SDZ的降解变化规律与途径及其对猪粪产气性能的影响。研究结果表明:水热预处理(150℃)使中温连续厌氧反应器中的SDZ的综合去除率显著提升(P<0.05),由40.5%~58.5%提高到54.4%~75.2%;并且通过中间降解产物推测SDZ的生物降解途径主要包括SDZ水解、羟基化、硫脱氧、氨基氧化、嘧啶环裂解等;在厌氧消化性能方面,水热预处理使稳定运行后反应器的日产沼气量提高了约34.05%(P<0.05)。此外,对反应器中微生物群落分析后,发现Syntrophomonas、Sedimentibacter与SDZ的降解高度相关,并且经过水热预处理后Sedimentibacter的相对丰度较未水热预处理显著提升。因此,水热预处理耦合厌氧消化工艺具有同步提高SDZ降解和厌氧消化性能的作用,有助于进一步提高沼液的生态安全性。

酒糟厌氧消化产甲烷特性与微生物菌群结构分析

酒糟是酿酒生产过程中的副产物,以酒糟为研究对象,分别考察不同底物总固体(Total solid,TS)质量分数(0.5%、1%、1.5%、2%)、接种比(接种污泥与酒糟的挥发性固体质量比)(0.25、0.5、0.75、1、1.5)和温度(25、37、50℃)条件下酒糟的厌氧消化产甲烷特性。结果表明,随着TS浓度的增加,产甲烷量逐渐增加,2%TS条件下可获得最大的累计产沼气量(532.8 mL/g)和产甲烷量(294.7 mL/g)。接种比是影响厌氧消化系统的重要因素,随着接种比的增大,系统累计产沼气和产甲烷量呈先增加后减少的趋势,在接种比为0.25和0.5的条件下,系统发生崩溃,并未产甲烷,当接种比为1时,获得最大的累计产沼气和甲烷量。当TS质量分数为2%、接种比为1.5、发酵温度为50℃的条件下,获得最大的累计产沼气量为559.4 mL/g,相较37℃条件下提高了10.2%,而获得的累计产甲烷量为284.0 mL/g,相较37℃并未显著提升(P>0.05)。利用修正的Gompertz模型进行产气动力学分析后,发现TS质量分数越高、接种比越大、温度越高,产甲烷迟滞期越短。同时对不同温度反应体系中的微生物群落进行了分析,发现Bacteroidetes和Firmicutes为优势菌门,随着温度的升高,产甲烷菌逐渐由氢营养型代替乙酸营养型。因此,TS浓度、接种比和温度是厌氧发酵重要因素,初步确定2%TS、接种比为1的中温酒糟厌氧发酵产甲烷性能相对较好。

户用炉具使用生物质炭化燃料的排放特征及其减排效果评估

文章对比研究了核桃壳和竹子两种生物质原料及其炭化燃料、颗粒燃料在户用炉具中使用时的排放特征和炊事热效率;探究了炭化燃料排放颗粒物的粒径分布;运用SEM观察了竹炭燃料燃烧排放PM_(2.5)和PM_(0.4)的微观形貌。测试结果表明:同颗粒燃料相比,两种炭化燃料基于单位有效能量的排放因子(PM_(2.5)和NO_(X))分别降低了75.5%~78.7%和56.3%~67.5%;相比原始生物质燃料,两种炭化燃料基于单位有效能量的排放因子(PM_(2.5)和NO_(X))分别降低了94.2%~95.1%和62.5%~71.6%;相比颗粒和原始生物质燃料,核桃壳炭化燃料的CO排放因子降低了29.3%~43.1%,但竹炭燃料的排放因子未降低。此外,炭化燃料炊事热效率高于颗粒和原始生物质燃料炊事热效率。颗粒物粒径分布显示,炭化燃料燃烧所排放的颗粒物以细颗粒物为主,其粒径分布峰值在0.4μm以下,占PM_(10)总质量的50%左右,而粒径小于2.5μm的颗粒物则占PM_(10)总质量的80%以上。

餐厨垃圾高温高负荷厌氧长期运行工艺效果研究

高温厌氧处理餐厨垃圾具有处理效率高、病原菌灭活效果好和有机物利用率高的优点。在高温(50±1)℃条件下处理实际餐厨垃圾,水力停留时间(HRT)为10 d,有机负荷(OLR)为10.2 kgCOD/(m^(3)∙d),连续运行95 d。试验结果表明,系统pH稳定在7.6左右,总有机酸浓度约170 mg/L,并未出现有机酸积累现象。甲烷的容积产气率达2.8 L/(L∙d),单位化学需氧量(COD)的产甲烷量可达280 mL/gCOD,COD去除率约82%,有机物转化效率为87%。研究表明,高负荷下餐厨垃圾的高温厌氧消化可达到较高的产气水平和有机物去除率,系统稳定性良好且有机物转化效率高,具有较高的工程应用潜力。

IAA对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响

废水中高浓度的盐会抑制微藻的生长,通过添加外源植物激素吲哚乙酸(IAA)来促进微藻在盐胁迫下的生长,同时考察不同微藻和盐离子种类对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响。结果表明,流加模式下培养28 d,小球藻、链带藻、四尾栅藻的最高生物量分别为0.55、0.66、0.75 g/L,总氮和氨氮去除率分别为70.7%、88.5%、79.7%和90.7%、92.6%、92.4%,总磷去除率均达到90%以上。四尾栅藻在模拟高盐废水培养24 d后,高质量浓度IAA(20 mg/L)对其生长效果最好,生物量最高可达0.403 g/L,低质量浓度IAA(≤2 mg/L)对其无明显促进作用甚至抑制生长;高质量浓度IAA(20 mg/L)的总氮和氨氮的去除效果最好,去除率分别为20%和44.1%;总磷去除率为97.2%,其余5组总磷去除率均维持在15%左右。此外,不同种盐条件下四尾栅藻生物量分别为0.667 g/L(空白组)、0.750 g/L(Cl^(-)组)、0.898 g/L(NH_(4)^(+)组)和1.037 g/L(NH_(4)^(+)+Cl^(-)组),各组氮磷去除效果无明显差别,总氮和氨氮去除率分别在30%和50%左右,总磷去除率90%以上。以上研究表明高浓度IAA在盐胁迫条件下对四尾栅藻生长有明显的促进作用,且NH_(4)^(+)和Cl^(-)混合盐离子组获得的四尾栅藻生物量最高。

猪粪中温单级与高温-中温两级厌氧消化效率比较分析

为探究畜禽粪便两级厌氧消化的产气性能及厌氧消化效率,以总固体含量为10.0%的猪粪作为原料,研究猪粪高温(55℃)-中温(37℃)两级厌氧消化工艺的长期连续运行性能,并与中温(37℃)单级厌氧工艺进行比较。结果表明,在近600天长期试验的前期(1~100d),高温反应器酸化反应占主导地位,甲烷含量仅为36.3%,两相工艺挥发性固体(VS)的甲烷产率达0.314L/g,VS去除率达到60.2%,比单相工艺提高了16%。在长期试验的后期(215~575d),高温反应器甲烷化效果增强,甲烷含量达到55.9%,pH也升高到7.51,挥发性脂肪酸浓度相较前期下降了220%。该阶段两级工艺的甲烷产率为0.294L/g,比同时期的单级厌氧提升了19%,对应的VS去除率提高了41%。猪粪在长期的两级工艺运行中,第一级的高温罐并不能维持长期的酸化状态,反而长时间呈现出较为明显的产甲烷效果,但第二级的中温罐长期处于相对稳定的产甲烷状态。总体而言,高固体猪粪两级厌氧消化工艺比单级厌氧工艺具有更高的甲烷产率及更好的有机物去除效果。

高固体浓度鸡粪厌氧消化氨氮耐受性能研究:以长期实验为例

以高固体鸡粪(total solid,TS 15%)为研究对象,利用3个全混式厌氧反应器(CSTR),在有机负荷(OLR)分别为1.5、2.3和4.5 gVS·L^(-1) d^(-1)挥发性固体,水力停留时间(HRT)分别为60、40和20 d的条件下,通过长期连续试验考察高固体鸡粪厌氧消化产气性能。试验结果表明,当有机负荷为1.5 gVS·L^(-1) d^(-1)(R1),发酵液总氨氮(TAN)浓度达到7.5 g·L^(-1),反应器甲烷产率仍高达0.33 L·g^(-1) VS,并且总挥发性有机酸(TVFA)保持在较低水平(<0.5 g·L^(-1));而当有机负荷升高至2.3 gVS·L^(-1) d^(-1)(R2),TAN浓度为7.2 g·L^(-1),反应器仍可保持较高的甲烷产率(0.31 L·g^(-1) VS),但是出现明显的有机酸积累(6.4 g·L^(-1));进一步增加有机负荷至4.5 gVS·L^(-1) d^(-1)(R3),运行至100 d后,反应器产气停止。另外,以反应器运行稳定阶段的出料沼液作为接种物测定污泥的比产甲烷活性(SMA),R1和R2反应器的SMA值分别为0.048和0.039 gCOD·g^(-1) VSS·d^(-1),SMA值与其他低氨水平鸡粪厌氧反应器相当。通过主成分分析以及文献对比发现,较低的OLR有利于提高微生物对氨氮的耐受能力,对于高固体鸡粪厌氧消化,相对较低的OLR(<3 gVS·L^(-1) d^(-1))是必要的。通过合理调控有机负荷,可以实现高固体鸡粪连续稳定厌氧处理。

ICP-AES法测定高纯氧化铕中稀土杂质元素

研究了锌粉还原 5709萃淋树脂分离富集 ICP AES法测定高纯氧化铕中14个稀土杂质元素的方法,用ICP AES法测定稀土元素工作曲线下限为(以氧化物计)镧为0.05mg·L-1,铈、镨、钇为0.25mg·L-1,钕、钐、铽、镝、钬为0.1mg·L-1,铒、铥、镱、镥、钇为0.05mg·L-1,回收率为90%～106%。方法简便、准确、快速,可用于99.99%氧化铕中14个稀土杂质元素的测定。

水热预处理对猪粪厌氧消化及沼液生态安全性的影响

为进一步提高猪粪在厌氧消化过程中水解性和产甲烷性能,同时增加猪粪沼液还田利用途径的生态安全性,该研究采用水热的方式对猪粪进行预处理,探究了不同温度(70、90、120、150和170℃)水热预处理对猪粪的理化特性和厌氧消化产甲烷性能的影响,并对其沼液的生态安全性进行评估。结果表明,不同温度水热处理30 min条件下,猪粪SCOD(Soluble Chemical Oxygen Demand,溶解性化学需氧量)增加了3.9%~43.6%;经150℃水热处理后的猪粪获得最高的产甲烷量(398±40)mL/g(以VS计算,Volatile Solid,挥发性固体),相对于未经处理猪粪的产甲烷量显著提高了5.6%(P<0.05)。猪粪经150℃水热预处理和厌氧消化后的沼液中重金属Hg、As、Pb、Cr和Cd含量均满足《农用沼液(GB/T 40750—2021)》的限量要求;粪大肠杆菌的含量满足《粪便无害化卫生要求(GB7959—2012)》;土霉素大幅度降低,恩诺沙星、磺胺嘧啶和诺氟沙星的含量均低于检测限。因此,适当的水热预处理(150℃)不仅能够提高猪粪的厌氧消化产甲烷性能,并且能够进一步加强粪污无害化处理和降低沼液还田利用的环境风险。

热红外波段大气透过率和程辐射的估算方法

文中对M ONTRAN模型内嵌6种大气模式的主要特性差异进行分析,并以中纬度夏季大气模式为例,分析了主要参数(如水汽、臭氧以及气温等)对估算热红外波段大气透过率和程辐射的影响。论文最后对利用探空数据构造完整大气模式进行了研究。

火焰原子吸收光谱法测定污泥中铜锌铅镉镍

污水处理厂污泥进行自然风干 ,筛分制备污泥样品 ,经烘干、硝酸 氢氟酸 高氯酸消解后 ,用火焰原子吸收光谱法测定污泥中铜、锌、铅、镉、镍含量。方法简便、快速、实用 ,具有较高的精密度和准确度。相对标准偏差为 0 .8%～ 6 .0 % ,加标回收率为 95 %～ 10 3%。

蜂窝塑膜温室覆盖材料性能试验研究

蜂窝塑膜是一种新型温室覆盖材料。实际生产试验表明,使用该材料较好地解决了温室保温与透光的矛盾,为生物的生长创造了更为有利的环境。与普通单层塑料薄膜覆盖温室相比,在覆盖层成本提高较小、不过多影响透光率的情况下,使用蜂窝塑膜覆盖材料大大提高了温室的保温能力,减轻了农民的劳动强度,创造了明显的社会与经济效益。因此,该材料具有广泛的应用前景。蜂窝塑膜温室覆盖材料性能试验测试结果证明了理论分析的正确性,为该材料结构的进一步优化提供了依据。

星载红外辐射计海上辐射校正方法研究

以FY-1D卫星的热红外通道为例,利用2003年黄东海海上试验站点及其周围海域对辐射校正原理进行了分析研究,包括对现场辐亮度的测量、星地光谱匹配、大气辐射传输计算、辐射校正系数获取等方面的研究。

养猪场发展沼气工程效益探讨

规模化养猪场粪污和冲洗水的集中排放，如不进行适当处理，必然会对环境带来很大压力，沼气工程是规模化养猪场粪污处理的有效工程措施。现阶段规模化养猪场沼气工程主要分为能源环保模式和能源生态模式两种工艺路线。能源环保模式的关键是粪污减量化，通过固液分离的方法将固态粪分离出来，分离出的粪渣生产有机复合肥，

畜舍自然通风理论的研究进展

在我国目前的生产力条件下,在畜禽生产中必须尽量采用自然通风畜舍,合理组织自然通风和改善畜舍围护结构的传热特性是创造良好畜舍小环境的重要措施。本文考察了国内外有关畜舍自然通风理论的研究进展,并利用一些文献中的试验结果对自然通风理论的合理性进行了验证,从而为我国设计自然通风畜舍提供了理论依据。

农田施用沼液增产提质效应及水土环境影响

总结和归纳了国内外部分关于沼液农田施用增产提质效应及对水土环境影响的研究成果,表明沼液对于提高作物产量与品质、促进植物种子萌发、防治病虫害、提高土壤养分含量具有积极作用,但大量施用时对于水土环境存在污染风险。说明在沼液施用程中,应充分考虑作物及农田对于沼液的承载能力,在对土壤及地下水没有污染的前提下选择用量,对其在农产品生产中的安全性进行系统、定量的监测和安全评价,这样既能节省对化肥的需求,减少农民的生产成本,又为沼气工程处理沼液提供了科学指导,有利于预防农田消纳沼液时潜在的环境风险发生。

微量元素对沼气厌氧发酵的影响

厌氧发酵是一项多种微生物参与的处理有机废弃物的技术,目前正成为处理、利用城市垃圾、工业有机废水、畜禽粪便和污水厂剩余污泥最有效、前景最广阔的手段之一。在此过程中微生物生长不仅需要碳(C)、氮(N)、磷(P)、硫(S)等大量元素,而且需要多种微量元素。微量元素是维持厌氧微生物生长代谢和厌氧发酵酶系统活性的重要组成成分。微量元素铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等能够促进产甲烷菌的生长和激活酶的活性,进而加快甲烷的生物合成。微量元素的刺激和拮抗作用对沼气工程的稳定运行起重要作用,在其他影响厌氧发酵的因素都正常的条件下,其不足往往会是导致厌氧发酵系统运行稳定性和产气量下降的首要原因。该文一方面对微量元素在厌氧发酵系统中的生物效应,产甲烷菌对微量元素的需求,微量元素在甲烷合成途径中的作用进行了归纳;另一方面还着重对Fe、Co、Ni等微量元素对厌氧发酵的影响的国内外研究现状进行了总结,其不仅能够提高挥发性脂肪酸转化效率,消除挥发性脂肪酸的累积现象,提高甲烷产气量,而且能够拮抗钠离子、氨氮等的抑制作用,进一步维持厌氧发酵的稳定运行。然而高固体有机废弃物厌氧发酵过程中对微量元素的需求量的研究还不健全,而且当前外源添加微量元素潜在的环境风险也认识不足。通过综述微量元素对厌氧发酵的影响可能会对维持沼气工程的稳定运行有着一定的借鉴意义。

组合家庭人工湿地系统处理北方农村生活污水

该文对组合家庭人工湿地系统处理北方农村生活污水进行了为期10个月的试验研究(包括冬季)。湿地床上部铺设了0.5m的生物质保温层,使在冬季最低气温-15℃的低温下,系统温度仍维持在7℃以上,保证了系统的正常运行。结果表明,化学需氧量(CODcr)、生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、总固体悬浮物(TSS)和浊度的平均去除率分别为93.0%、96.0%、88.4%、87.7%、97.0%和89.6%,出水体积质量平均值分别为36.0、11.8、3.5、0.6、3.8mg/L和浊度9.1NTU,满足国家排放二级标准。组合家庭人工湿地系统是一种适合农村分散式家庭污水处理的新途径。