锯末覆盖对沼液贮存过程温室气体排放的影响

为有效控制沼液贮存过程中的温室效应,以锯末为覆盖材料,探究在沼液贮存过程中不同覆盖厚度(2、4 cm和6 cm)对氨气(NH_(3))和温室气体[氧化亚氮(N_(2)O)和甲烷(CH_(4))]排放、微生物群落结构的影响,以综合温室效应为评价指标,筛选出经济有效的降低温室效应的覆盖厚度。结果表明:锯末2、4 cm和6 cm覆盖对NH_(3)减排率分别为37.5%、19.4%和24.2%;对N_(2)O减排率分别为-84.7%、41.9%和44.6%;对CH_(4)减排率分别为-18.7%、16.3%和23.7%。从微生物群落结构来看,各覆盖处理均降低了与碳、氮循环相关的微生物丰度,减弱了沼液内部有机质的分解和温室气体的产生。然而,随着覆盖厚度的增加,锯末材料沉降腐解增强,对碳、氮循环功能削弱效果逐渐降低,但是对气体逸出的吸附和阻碍作用仍然随着覆盖厚度的增加而增强,沼液产生的总CO_(2)当量也逐渐减小。综合各种温室效应贡献气体排放情况,不覆盖处理和锯末2、4、6 cm覆盖处理的单位体积沼液35 d产生的总CO_(2)当量分别为10.2、13.0、7.9、7.3 g CO_(2)e·L-1,因此,采用4 cm厚的锯末覆盖沼液是较为经济有效的覆盖方案。

实验室压力容器规范化管理转型困境分析

压力容器的规范化管理是保障高校科研及教学工作顺利开展,保护师生人身及学校财产安全的重要工作。随着相关法律法规的颁布实施,压力容器管理目标的改变也意味着高校的管理方式需要随之改变,但遗留问题对管理工作的转型造成一定困难。通过梳理压力容器管理相关法律法规要求,分析当前高校压力容器管理在转型过程中存在的困境,从主管部门、学校、教师3个方面提出解决方案,为促进高校压力容器管理工作快速转向规范化、标准化提供参考。

沼液一体化综合处理与循环利用工艺

沼液过滤膜浓缩作为沼液处理的一个新方向,得到了广泛关注。该文将可堆肥处理的生物质材料秸秆作为滤料引入沼液的预处理,并对沼液过滤、膜浓缩及秸秆滤料堆肥效果进行了整体研究。研究结果表明,经过秸秆、火山岩、石英砂依次过滤后,可以去除沼液中95%以上的悬浮物,过滤后的秸秆经过简单晾晒,在含水率为75%的情况下,可以正常升温堆肥,高温期可以持续10 d,经过28 d堆置后基本达到腐熟要求,堆肥产品总养分含量接近5%,但含水率下降不明显。经过预处理的沼液进行超滤和纳滤之后,营养物质含量得到不同程度的提升,和未处理的原液相比,氮磷钾含量分别提升了2.6倍、1.9倍和4.5倍,Mg和Fe的浓缩倍数均达到10以上,氨基酸浓度提高了8.8倍,而且纳滤产生的透过液基本可以达到农田灌溉水水质标准。该研究结果为沼液的处理利用提供了参考。

腐熟堆肥为滤料的生物滤池对堆肥气中NH_3的去除效果

为了研究腐熟堆肥作为生物滤池滤料对好氧堆肥过程中产生的NH_3的定量化去除效果,实验设计了将生物滤料进行灭菌和不灭菌两个处理,通过滤池对NH_3的去除率以及滤料物理化学性质的变化,分析腐熟堆肥作为生物滤料对于NH_3的去除机理以及定量化物理吸附作用和微生物转化作用的贡献大小。结果表明,腐熟堆肥作为生物滤料,在一定的滤池高度下可100%去除NH_3。在对NH_3的去除过程中,腐熟堆肥物理吸附作用贡献率为75%~80%,微生物转化作用的贡献率为10%~25%。NH_3在生物滤池中先通过物理吸附作用以铵态氮的形式被固定,然后经微生物转化为硝态氮。滤池最底部滤料承担着去除NH_3的主要作用,随着滤池高度的增加,滤料对NH_3的累积去除量逐渐减少。滤池不同高度与NH_3累积排放量的关系可用拟合方程表示,通过方程计算可知:对于灭菌的滤料,当滤池高度为50 cm时,NH_3去除率可接近100%;而未灭菌的腐熟堆肥滤料仅25 cm高度就可完全去除NH_3。腐熟堆肥∶砂土=4∶6(湿基质量比)混合而成的生物滤料,经过28 d的过滤处理后,滤料未发生酸化现象。

不同曝气条件对滴灌用沼液养分和生物毒性的影响效果

曝气处理在沼液滴灌中发挥着防堵塞和提高施用效果的作用,然而目前我国缺乏以滴灌为目的的沼液曝气研究。文章通过考察氨基酸含量、大量元素和GI指标,研究不同水力停留时间(HRT),气水比(G∶W),pH值条件对过120目筛沼液曝气过程中养分和生物毒性的影响规律及作用强弱。结果表明,在HRT为1 h,G∶W为30∶1,pH值6.5的条件下沼液养分有效性最好,氨基酸含量提高10.45%、水溶性磷含量提高543.75%、总氮降低5.30%,并且生物毒性最低,GI从0%提高到147.3%。通过极差分析发现pH值是整个曝气过程中影响各指标的主要因素,且随着pH值的降低,沼液中氨基酸含量、氮含量、水溶性磷含量以及GI都随之升高。

生物质覆盖对沼液污染气体排放的影响及机制

为探究锯末、园林废弃物和玉米秸秆在相同覆盖质量(650g)下对奶牛场黑膜沼气池发酵产生的沼液贮存过程中污染气体排放的影响,采用动态箱法测试了3种材料覆盖下沼液的氨气(NH_(3))、硫化氢(H_(2)S)、氧化亚氮(N_(2)O)、甲烷(CH_(4))和二氧化碳(CO_(2))的排放量.结果表明,与不覆盖处理相比,覆盖对NH_(3)有明显的减排效果,但N_(2)O、CH_(4)、CO_(2)和H_(2)S的排放量有所增加,从而提高了综合温室效应.总CO_(2)排放当量增幅为:园林废弃物(26.0%)>玉米秸秆(24.7%)>锯末(12.9%).从微生物群落结构来看,覆盖处理抑制了具有化能异养、好氧化能异养、硝酸盐氨化、硝酸盐还原、亚硝酸盐呼吸和硝酸盐呼吸等功能的微生物活性,降低了沼液内部的碳、氮、硫循环强度.与园林废弃物和玉米秸秆相比,锯末覆盖明显降低了沼液内部拟杆菌科(Bacteroidaceae)和紫单胞菌科(Porphyromonadaceae)等细菌的相对丰度,对沼液内部的碳、氮循环抑制作用最大,更好地减弱了沼液内部的有机质分解和污染气体产生.然而,覆盖下的沼液总CO_(2)排放当量却有所增加,这可能是由于材料覆盖厚度较小,导致覆盖的生物质材料腐解对气体排放的贡献大于覆盖材料对气体产生的抑制作用和对气体排放的阻挡、吸附作用.基于上述研究,锯末覆盖材料最难分解以致总CO_(2)当量增加最少,且形成的隔层对沼液内部碳、氮循环的抑制作用最强,表现出较好的温室气体减排潜力.因此,应进一步研究更高厚度的锯末材料覆盖沼液对气体排放的影响,确定合适的覆盖参数,以实现沼液贮存过程中的污染气体减排.

人造沸石负载纳米氧化镁同步脱氮除磷的研究

氮、磷是引发水体富营养化的限制性因素,控制水体中的氮、磷总量可以有效抑制水体富营养化的产生。以人造沸石为研究对象,探究不同改性方法对人造沸石同步去除水中氮、磷的影响。主要工艺为高温碱(NaOH)浸改善沸石结构,高温盐浸(MgCl)负载纳米态氧化镁。结果表明改性的最佳条件为:两阶段的烘干温度45℃;NaOH溶2+3-液浓度0.5 mol/L;MgCl溶液的浓度1 mol/L。对NH-N和PO的去除效率分别可达到83.76%和74.24%。对人造沸石2 4 4的热稳定性进行了实验,其烧失量达40.6%。最后,对吸附饱和的人造沸石进行脱附实验,脱附剂的选择为NaCl、KCl以及+3-两者的混合液。NaCl对NH4+-N和PO43-都有较为明显的脱附效果,脱附率分别可达84.54%和59.35%。

玉米秸秆滤料对猪粪发酵沼液过滤效果

悬浮物含量高是沼液在使用滴灌或膜浓缩处理过程中最主要的技术障碍,因此,如何去除其中的悬浮物是保证沼液能否更好后续资源化利用的关键。为了探索玉米秸秆作为一种预过滤材料对猪粪发酵沼液的过滤效果,通过将玉米秸秆按不同粒径、不同填充方式进行装柱,测定过滤前后液体的悬浮物（SS）、p H值、电导率（E_C）、化学需氧量（COD）、总氮（total nitrogen,TN）、总磷（TP）、总钾（TK）等指标的变化,比较玉米秸秆在不同装填方式下的综合过滤能力。滤柱的运行条件设置为：内径10 cm,装填高度85 cm,沼液进水流量5 L/h。结果表明,上粗下细玉米秸秆自然堆放（JG50＋JG20）在单周期总运行时间、单周期总处理水量以及悬浮物（SS）的去除方面均有较好的表现,其中,单周期总运行时间可达到10～14h,单周期总处理水量为56.65 L,SS去除率可达到60%以上,COD去除率在50%左右。沼液中的氮素主要分布在液相中,过滤后TN的去除率约为10%～15%。玉米秸秆作为过滤材料,在过滤过程中沼液可将其中的K＋浸提溶出,提高滤出液的养分含量,且滤出液K＋与EC具有高度相关性,相关系数〉0.8。该实验验证了玉米秸秆作为沼液预过滤材料的可行性,并为后续进行精密过滤、组合过滤提供了参考。

活性炭分解臭氧机制研究

通过臭氧降解处理器尾气含量测定、温度测定和热量分析等研究了活性炭催化降解O3的效果和作用机制.结果表明,当O3的流量为12.89 mg.min-1,以充填2.0～2.5 mm煤质颗粒活性炭、直径18 mm玻璃柱为降解处理器,O3可以得到充分降解(分解效率始终维持100%),且效果可维持5 h以上.研究中发现活性炭催化降解处理器有升温现象,温度上升至65～69℃左右后,趋于平缓,期间CO2等氧化气体的释放量随温度稳定而减小.降解机制分为3部分:其一为活性炭发挥催化作用,活性炭的强烈吸附能力导致局部位置臭氧的富集和自身降解为氧气;其二为活性炭参与反应,臭氧破坏活性炭表面结构和基团,生成CO2和NOx等产物随尾气释放;其三为臭氧以上述2种机制降解形成氧气和各种氧化物时产热导致降解区域温度升高,进一步促进臭氧热降解.同时,还探讨了根据上述温度变化规律设计降解处理器的可能性.

辅料添加对厨余垃圾生物干化产品燃烧热特性的影响

为达到降低厨余垃圾含水率,使其可作为垃圾衍生燃料进行燃烧的目的,选择玉米秸秆和木本泥炭2种辅料与厨余垃圾进行联合生物干化,研究了辅料添加对厨余垃圾生物干化产品燃烧热特性的影响,以不添加任何辅料的厨余垃圾单独进行生物干化作为对照处理,生物干化周期为21 d。结果表明:单独进行厨余垃圾生物干化时挥发性固体(VS)降解率最高,添加木本泥炭处理时VS降解率最低;对照处理对VS降解损失主要的贡献组分为淀粉、纤维素和脂肪,然而,对于添加玉米秸秆和木本泥炭的处理,纤维素、半纤维素和淀粉是VS降解损失主要的贡献组分。随着生物干化反应的进行,物料的燃烧速率和燃烧率均降低,同时燃烬点推后,但燃点基本保持不变。其中,添加木本泥炭的处理燃点最高,燃烬点最低,燃烧率最高。各处理物料燃烧一级动力学方程拟合效果较好(R^2=0.86~0.97)。生物干化过程使厨余垃圾单独处理第2失重段反应变难,第3失重段反应变易。然而,对于添加辅料的处理,生物干化过程使第2失重段反应变易,第3失重段反应变更难。总体而言,生物干化过程使各处理的表观活化能(E_m)降低了15.9%~29.4%,使得厨余垃圾的燃烧更加容易。以上研究结果可为厨余垃圾燃料化处理提供参考。

畜禽粪便厌氧发酵沼液过膜特性的改善研究

通过对沼液稳定体系的特征性判别以及处理条件正交试验的筛选,实现了既提高过膜通量,又保证了较高营养物保留率的目的。得出结论:1)沼液不是典型单一的胶体或乳状液体系,仅调节pH值对于改善其过膜性能影响不大;2)经药剂处理后,沼液的过膜通量相比原液有不同程度提高,最高可达2377.97%;3)经药剂处理后,沼液中的氨基酸有不同程度的损失,最高可保留65.53%;4)综合考虑过膜通量及氨基酸保留率的最优处理条件为pH=7.5,药剂为FeCl_(3)·6H_(2)O,投加量为0.005 mol·L^(-1)。