添加微藻的水生动植物组合对畜禽养殖场污水净化效应

用正交试验方法研究了添加微藻后的不同水生动植物组合对畜禽养殖场污水的净化效果。结果表明微藻的添加对污水的脱氮除磷效果有促进作用,当小球藻的添加量为1000 mL时,对总氮、硝态氮、总磷的去除效果最好,比未添加小球藻组去除率提高4.8%、32.63%、22.18%;当小球藻的添加量为4.4×10^(6)cell·mL^(-1)时,对氨氮、COD的去除效果较好,比未添加小球藻组去除率提高25.77%、13.30%。其中去除水体总氮、硝态氮效果最佳组合为红鲫鱼270 g·m^(-2),小球藻2.2×10^(6)cell·mL^(-1),田螺400 g·m^(-2),黑藻200 g·m^(-2)。去除氨氮最佳组合为红鲫鱼540 g·m^(-2),小球藻4.4×10^(6)cell·mL^(-1),田螺200 g·m^(-2),添加黑藻和苦草(种植比例1∶1,密度200 g·m^(-2))。去除总磷TP最佳组合为红鲫鱼540 g·m^(-2),小球藻2.2×10^(6)cell·mL^(-1),田螺400 g·m^(-2),黑藻(种植密度200 g·m^(-2))。研究表明,应用正交试验可以优化水生植物组合对畜禽污水净化处理工艺,对于不同的目标污染物,具有不同的最优参数组合,综合考虑各因素对各目标污染物的去除效果的影响,可以选择污水净化工艺的最优参数组合,通过回收沼液养殖的微藻用于水生动植物组合进一步净化养殖场污水,实现废弃物资源化循环利用,对于污水深度处理技术具有良好的应用前景。

养鸡发酵床垫料中氨氮降解菌的分离及鉴定

氨气主要来源于鸡粪,是养鸡场最常见和危害最大的恶臭气体之一,危害鸡的生长与发育,给养殖生产带来损失。使用氨氮降解菌可减少氨气的产生。以(NH_(4))_(2)SO_(4)为唯一氮源,从养鸡场发酵床垫料分离得到4株氨氮降解菌。通过16S rDNA序列分析,菌株FJAT-FJAT-56390和FJAT-56388属于纤维微细菌属(Cellulosimicrobium),与纤维素微水合菌Cellulosimicrobium aquatile strain 3bp(NR146008)同处于系统发育树最小分枝。菌株FJAT-56389则与蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus ATCC 1459(NR074540)最相似。与菌株FJAT-56387最相似的是解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens(MK182997)。采用水杨酸分光光度法测定培养基氨氮浓度变化,结果表明,接菌96 h后,菌株FJAT-54390对氨氮去除率达84%,与FJAT-56387的去除率(79%)无显著差异(p=0.1631),显著(p=0.001)高于其它2株菌对氨氮的去除率(57%和76%),显示菌株FJAT-54390具有较高的氨气减排潜力,值得深入研究。

CSTR处理低浓度豆腐废水的启动研究

为探究全混合式(CSTR)反应器处理豆腐废水的启动实验,在常温条件下对自行设计的CSTR反应器进行了相关实验。结果表明:在启动后的运行时间30 d后,进水COD为3500 mg·L^(-1),水力滞留时间为10 d,COD去除率达到了99.51%,池容产气率达到了0.46 L·L^(-1)d^(-1),甲烷的质量分数达到60.69%。所以,对CSTR高效厌氧反应器的低浓度废水启动方式是可行的,对原豆腐废料的降解方式也是可行的,为今后对CSTR高效厌氧反应器的设计应用提供了一种新型启动方式。

初沉污泥与剩余污泥热水解厌氧消化性能研究

通过分析初沉污泥和剩余污泥的物化性质及厌氧消化性能,研究了热水解对初沉污泥和剩余污泥的影响。研究结果表明,两种污泥中的有机质主要为糖类、蛋白质和脂肪,初沉污泥的脂肪含量高于剩余污泥,而糖类和蛋白质含量则低于剩余污泥。初沉污泥热水解前后厌氧消化产气率分别为365和376 L·kg^(-1)TS,剩余污泥分别为102和273 L·kg^(-1)TS。热水解对初沉污泥的影响并不明显。但经过热水解处理后,剩余污泥的厌氧消化性能得到了显著提升,其VS去除率从29%提高至49%,初沉污泥和剩余污泥的混合污泥也从33%提高至48%。因此,热水解处理在提升污泥厌氧消化性能方面具有显著效果,但需针对不同污泥的特性选择适当的热水解工艺。

江西省农业温室气体排放趋势及减排潜力

掌握农业温室气体的排放规律对我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标具有重要作用。基于江西省2011~2020年农业数据资料,阐明了江西省农业温室气体(甲烷、氧化亚氮)的二氧化碳排放当量在种植业、养殖业和能源消耗领域的排放水平和时空演变规律;并用STIRPAT模型在多情景模式下模拟分析了江西省在2030年和2060年的减排潜力。结果表明:2011~2020年江西省农业温室气体排放总量为3686.91~3967.56万t,呈先升高后下降的趋势;空间上呈现西高东低、南高北低的分布特征。种植业、养殖业和能源消耗年均产生的二氧化碳排放当量占比分别约为71.5%、26.9%和1.6%;种植业中稻田甲烷和农用地氧化亚氮的二氧化碳排放当量的占比分别为72.77%和27.23%;养殖业中动物肠道甲烷、动物粪便甲烷和动物粪便氧化亚氮的二氧化碳排放当量的占比分别为31.53%、43.90%和24.57%。在基准发展模式和低碳发展模式下的预测结果表明,2030年江西省农业温室气体排放降幅将达到国家要求,分别为12.66%和14.91%。因此,在满足江西省农业生产目标的基础上,江西省农业的减排固碳应聚焦种植业和养殖业,特别是控制农业甲烷排放源。在我国“双碳”目标的战略背景下,可以为未来推进江西省农业减排固碳工作的实施提供建议。

中温和高温条件下餐厨垃圾厌氧发酵产气动力学的研究

研究以餐厨垃圾为原料,在中温(37℃)和高温(55℃)条件下开展批次试验。通过测定各项产气指标探究不同温度对餐厨垃圾厌氧发酵产气性能的影响,并采用Gompertz模型和一级动力学模型对中温和高温条件下餐厨垃圾厌氧发酵累计产甲烷量进行拟合。结果表明,高温厌氧发酵最大产甲烷潜能为398.33 mL·g^(-1)VS,高出中温发酵32.37%,高温条件下餐厨垃圾厌氧发酵累积沼气产量和甲烷产量分别为665.89和399.41 mL·g^(-1)VS,显著高于中温条件下的累积沼气产量及甲烷产量。餐厨垃圾高温发酵甲烷生成速率常数k为0.43558 d^(-1),高于中温发酵动力学常数(k=0.31367 d^(-1)),餐厨垃圾高温厌氧发酵产甲烷速率高于中温发酵。综上所述,相较于中温条件,高温条件下餐厨垃圾批次厌氧发酵产气性能更优异。

基于文献计量的近红外光谱领域研究进展与发展前沿分析

近红外光谱作为一种无损、高效、便捷的检测技术,具有操作简单、分析成本低、结果重现性强等优点,是一个具有较强综合性的跨学科研究领域。基于文献计量对CNKI收录的近红外光谱领域1979~2021年的14207篇中文文献,以及WOS核心合集收录的该领域1993~2021年的37244篇外文文献从年度发文趋势、发文机构、资助基金、关键词共现、国际合作情况、热点前沿等角度进行可视化分析。结果表明,近年来,近红外光谱领域的研究在全球范围内总体上呈现出趋冷的态势,相较于一些国家,尽管我国在该领域的研究水平较为成熟,但其研究方向及覆盖领域较为单一。

农村厕所粪污好氧堆肥技术研究进展

农村厕所粪污有效处理作为农村环境卫生核心工作之一,既要遵循无害化与资源化利用理念,又要考虑因地制宜原则。就生态价值与经济效益而言,采用好氧堆肥技术处理厕所粪污具有显著的优势,在农村地区应用广泛。结合“厕所革命”的时代背景,通过文献查阅,总结分析了农村厕所粪污的特性和资源化利用潜力,逐条梳理了好氧堆肥的影响因素,重点从农村厕所类型的研发、联合堆肥处理研究、工艺参数优化、外源菌剂和调理剂的应用等方面探讨了厕所粪污的好氧堆肥技术现状及进展,并对农村厕所粪污堆肥处理研究及工程应用提出了展望,为农村厕所粪污高效资源化利用及无害化处置提供借鉴和参考。

干湿耦合厌氧技术在农业领域减排固碳的优越性

通过对不同厌氧发酵技术比较,提出车库式干发酵技术具有原料适应性强、处理负荷大、过程能耗低、产物后处理简单且基本无废水排放等特点;通过对我国首次实施干湿耦合厌氧技术的河北华电丰宁生物质沼气综合利用项目分析计算,项目投产后可年减排二氧化碳34734 t,可实现土壤固碳1175.5 t;丰宁创新模式对各类可降解有机废弃物接纳性最高、沼液排放量最少,该集成技术在我国生物燃气产业,尤其是我国生物质资源综合利用产业具有较好的推广潜力。

典型电子企业挥发性有机物排放特征及健康评价

通过对区域内特定行业企业进行调研,开展挥发性有机物(VOCs)采样分析,并对VOCs排放特征及健康效益进行评价。结果显示,粉体涂料喷涂主要污染物为烷烃(85.8%),UV漆喷涂主要污染物含氧VOC(91.4%),PU漆涂主要污染物为含氧VOC(72.4%)和烷烃(22.4%)。粉体涂料喷涂能够显著降低排放VOCs的臭氧生成潜势(OFP),粉体材料替代对环境存在一定的正面效益;在健康方面,喷粉车间可能存在致癌风险,UV漆泵房和PU漆泵房均存在一定的致癌风险,粉体材料替代UV漆和PU漆对环境存在一定的正面效益具有非致癌健康风险的正面健康效益;企业存在无组织排放较大,末端治理设施处理效率较低等情况,需加强对VOCs的收集与处理管控。

浅析我国餐厨垃圾资源化利用模式和技术路径

近年来,国家加大对餐厨垃圾处置与资源化基础设施建设的投资力度,推动了餐厨垃圾资源化产业的“减污增效”转型。目前,国内形成以厌氧消化、好氧堆肥为主,生物饲料化、昆虫养殖等为辅的处理技术单元。在实际项目中,单一的技术路径的选择导致餐厨垃圾处理和资源化利用效益低等问题。因此,技术融合和资源化利用模式完善能够充分挖掘并获取餐厨垃圾的资源化价值。基于以上分析,提出了基于水力浆化预处理、三相分离、液相厌氧消化和固相好氧堆肥技术融合、多种资源化技术协同路径,和向能源行业和农业延伸的“环能之道”和“环农之道”相结合的资源化模式。该技术路径和资源化模式的提出对现有项目改造和新项目建设具有重要的指导意义,有利于餐厨垃圾处置与资源化行业的高质量发展。

厨余垃圾含固率对干式厌氧发酵工艺在实际工程应用中的影响及控制

随着垃圾分类政策在全国各城市开始实施,厌氧发酵处理逐渐成为厨余垃圾处理的主流工艺投入使用。主要介绍了干式厌氧发酵工艺在厨余垃圾处理工程实践中的设计参数和运行情况。近2年的实际运行结果表明,干式厌氧发酵系统在高有机负荷、高含固率物料下可以稳定运行,VS降解率、产气率等运行指标都能达到设计水平,但是干式厌氧发酵系统对于原料的含固率和VS都有相应要求。通过对运行数据的整理分析,经过物料衡算建立了物料平衡方程,计算出了干式厌氧发酵系统处理厨余垃圾的污泥产率,为项目的稳定运行和今后同类型项目的设计提供了理论设计依据和工程实践参考。

基于风险因子评价的沼液对小麦安全利用阈值研究

建立沼液安全施用研究方法,探究沼液在不同酸度的土壤中对小麦作物的安全施用阈值,为沼液安全利用提供依据。分析沼液成分,通过室内盆栽试验和田间试验确定对小麦生长产生抑制作用的组分,进而确定各成分最高浓度。结果说明:1)挥发性脂肪酸(VFAs)在酸性土壤、无机离子在碱性土壤对小麦生长的抑制作用更为明显;2)VFAs主要以分子形式抑制小麦生长,VFAs在小麦分蘖期比越冬期更明显抑制小麦生长,温度高促进VFAs水解为分子;3)由于碱性土具有更强的保盐能力,小麦生长易受无机离子影响;4)无机离子主要成分为氮、磷、钾,按照测土配方施用不影响小麦生长。沼液施用至酸性土壤需控制VFAs浓度,pH值7.5的土壤沼液播后底肥、分蘖期至苗期、分蘖后期、越冬期、返青拔节期追肥的VFAs浓度分别不超过45 mmol·L^(-1)、11 mmol·L^(-1)、23 mmol·L^(-1)、30 mmol·L^(-1)、18 mmol·L^(-1),且土壤pH值越低,VFAs安全浓度越低。

基于安卓手机的手持漫透射水质检测管比色系统的研究与应用

为满足现场快速监测需要,研发了基于安卓手机的手持式漫透射水质检测管比色系统,采用了可靠的光源和光路设计,利用3D打印技术制作了与手机适配的附件,实现了塑封挤压吸入式水质检测管测定结果的机器准确快速直读。系统可自动对不同检测项目筛选响应值计算数学模型以获取最佳线性关系的工作曲线。采用氨氮标准物质和环境样品进行验证实验,工作曲线线性相关系数为0.9991,对0.50 mg·L^(-1)标样进行7次重复测定,相对标准偏差为2.68%,检出限为0.08 mg·L^(-1),对工业污水进行加标回收实验,回收率为99%~100%。采用相同的方法同时对COD、Cr^(6+)、Cu、Fe、Mn、F^(-)、PO^(3-)_(4)等7个项目进行了实验,7个项目的工作曲线线性相关系数分别为0.9968、0.9998、0.9992、0.9995、0.9974、0.9993、0.9992。该研究在环境水质快速检测中具有较高实用价值。

中高温条件下羊粪与芒果废弃枝叶混合厌氧发酵产沼气研究

为研究中高温下条件下羊粪与芒果废弃枝叶混合厌氧发酵的产沼气特性影响,选取风干后的羊粪与芒果废弃枝叶进行厌氧发酵产沼气试验。试验设置5个配比:单一羊粪、单一芒果废弃枝叶、羊粪与芒果废弃枝叶(1∶1、1∶3、3∶1)3个配比,在3种恒温温度(35℃、45℃、55℃)下进行厌氧发酵,共计15个处理,发酵周期32天。试验结果表明:相对于芒果废弃枝叶单一发酵,羊粪与芒果废弃枝叶混合发酵可获得较好的产气效果,但相对于羊粪单一发酵,各温度下混合发酵的产气量并没有更好的表现。综合比较,羊粪和芒果废弃枝叶混合发酵在配比3∶1、45℃发酵状态下的发酵完成时间最短为17天,且TS产气率和VS产气率最大,具有一定的产气潜力。

嗜热厌氧菌共培养发酵玉米秸秆产氢的研究

氢能是对环境无害且可以替代化石燃料的可持续性能源。利用嗜热厌氧菌暗发酵木质纤维素生产氢气是一种极具潜力的生物制氢技术,具有清洁、高效和可再生的优势。构建解糖热解纤维素菌和热解糖厌氧杆菌共培养体系,考察两株菌株接种比例、总接种量和底物浓度对玉米秸秆发酵产氢的影响。实验结果表明,在发酵体系初始pH值7.0,培养温度60℃条件下,当解糖热解纤维素菌和热解糖厌氧杆菌接种比例为3∶2,菌种总接种量为6%,秸秆浓度为15 g·L^(-1)时,体系产氢能力最强。此时,发酵体系产氢量累积达到65.6 mL·g-1-秸秆,氢气含量为46.9%,最大产氢速率为1.47 mL·g^(-1)h^(-1)。

生活垃圾热解气化炉结构与污染物控制研究

随着污染物排放要求的日益严格,焚烧成本进一步提高,热解气化技术以其投资小、运行成本低、污染物排放少的特点,成为焚烧的有效补充并受到了广泛关注。主要通过介绍热解炉的结构特点、技术原理、生成物特性来研究生活垃圾热解炉的技术优势,并通过分析生活垃圾热解炉产物的生成环境及生成量来研究生活垃圾热解工艺污染物的排放情况。

产甲烷古菌甲基转移酶研究进展

产甲烷古菌是一类能够通过产甲烷代谢生长的严格厌氧微生物。甲基营养型产甲烷古菌主要通过利用甲基类化合物如甲醇、甲胺、甲硫醚、甲氧基芳香族化合物等产CH 4。除了H 2依赖性甲基还原途径外,其余所有产甲烷途径中均含有MtrA-H甲基转移酶,而甲基营养型产甲烷途径还包含底物特异性的甲基转移酶,负责裂解底物产生甲基并将其转移到一碳载体HS-CoM或H 4MPT。这些甲基转移酶在识别底物的蛋白结构上存在差异,但它们都含有高度保守的类咕啉结合蛋白以及辅因子cobalamin。总结了产甲烷古菌中甲基转移酶的分类、生理功能、结构特征及催化机制的研究进展,并对未来甲基转移酶的研究方向进行了展望。

湖泊水体中溶解氧和高锰酸盐指数多时间尺度相关性的分形测量

深入理解水质指标之间的相关性演化,有助于阐明水华发生及演化机理。为探究湖泊水体中溶解氧(DO)和高锰酸盐指数(I Mn)水质指标的多时间尺度非线性相关性特征及演化规律,应用集合经验模态分解法(EEMD)和多重分形去趋势互相关分析法(MFDCCA),对泸沽湖和邛海湖2022年2月1日~2023年8月31日DO和I Mn之间相关性的长期持续性及多重分形特征进行研究。结果表明:1)泸沽湖和邛海湖DO演化主要受到不同时间尺度上气象条件的影响。前8个模态叠加后构成DO的高频成分模态,可以更好地反映藻类生长对DO的影响,而减少气候季节变化对DO的影响。2)在研究时间尺度内,DO高频分量和I Mn指标相关作用的强度随时间以幂函数形式缓慢衰减,其相关性在一定时高的U形变化。气象条件变化是导致Δh值和藻密度具有互相关关系的主要原因。研究湖泊水体中DO和I Mn之间相关性的多重分形变化模式,可为完善湖泊水体中藻类演化动态及水华预测预警模型提供新的动力参数。

有机废弃物好氧发酵反应器的开发和应用进展

好氧发酵是有机废弃物资源化利用的主要途径。在我国,大规模好氧发酵处理工程正在快速发展。一体化好氧发酵设备适用于中小型规模养殖场粪污处理利用,不仅可以提高堆肥产品质量,还可以解决建设用地限制、降低建设成本,对于促进我国畜禽养殖废弃物资源化利用具有重要意义。通过对国内外立式、卧式和新型好氧发酵设备及翻抛、曝气、控制等关键部件的研究发展现状进行综述,提出好氧发酵设备目前研究进展及存在问题,并提出研究重点。