农村有机生活垃圾与不同原料厌氧共发酵工艺优化

有效处理农村有机生活垃圾(rural organic household waste,ROW)对美化农村环境具有重要意义,在对其进行高浓度厌氧发酵时容易出现酸化和氨氮抑制现象,导致系统稳定性差。目前尚缺乏ROW不同共发酵底物和进料总固体(total solids,TS)浓度对厌氧发酵的影响研究。为提高厌氧发酵性能,减少环境保护压力,本文对ROW不同共发酵底物配比和不同进料浓度下厌氧共发酵特性进行研究,从而优化农村有机生活垃圾厌氧发酵工艺。文中对取自江苏徐州沛县的农村有机生活垃圾和江苏省农业科学院六合动物实验基地的猪粪(PM)、水稻秸秆(RC)进行厌氧共发酵。当发酵底物为ROW和PM时,甲烷产量随着进料总固体含量TS的升高而增加,最高为257.38mL/g VS;当发酵底物为ROW和RC,或者发酵底物为ROW、PM和RC时,进料TS质量分数从8%增加到12%时,甲烷产量随之增加,最高分别为339.59mL/g VS、322.16mL/g VS,当进料TS质量分数继续升高到15%时,二者产量均出现降低且均低于其他实验组,分别为231.17mL/g VS、194.67mL/g VS。在本文所设置实验条件下,最优共发酵进料为:发酵底物为ROW和RC,生活垃圾与挥发性固体(VS)质量比为1∶1,进料TS质量分数为12%,甲烷产量为339.59mL/g VS。

江苏省秸秆综合利用途径利弊分析及收储运对策研究

为推动区域农作物秸秆全量化利用,以稻麦轮作区的江苏省为研究对象,对秸秆还田与离田综合利用进行了利弊分析,围绕秸秆捆型、收储运模式及作业成本角度分析了对秸秆收储运的影响,并针对目前秸秆收储运体系存在问题,从政府引导、设备自给率、资金扶持方向和研发投入等角度提出了对策建议。结果表明,通过文献资料查阅和实地调研发现,秸秆离田方式不仅有利于下茬作物耕种和减少生态环境影响,同时可为种田主体节约成本,增加收入,也为秸秆收储主体通过销售秸秆商品获得经济利润;通过分析打捆秸秆类型对收储运环节的影响,得出大圆捆秸秆是江苏省秸秆收储运作业的优选捆型。同时,针对目前主要的第三方秸秆收储运模式,通过深入分析该模式下不同收储运主体之间的运行机制、秸秆收储运各环节作业成本和利润空间,指出在政策引导及政府行政推动下,秸秆离田收储运是容易实现的,并且收储运成本相对比较稳定且透明,而制约秸秆离田综合利用的瓶颈在于末端秸秆利用形式及终端产品附加值高低。最后,通过剖析现有的秸秆收储运体系问题,并提出有针对性的对策建议,以期为提高江苏省秸秆综合利用效果质量和收储运体系建设提供理论和技术支撑。

高邮市秸秆综合利用现状、问题及对策

随着农村产业结构的调整、农村生活条件的改善,秸秆区域性、季节性、结构性过剩现象激增,随意丢弃和露天直接焚烧的现象严重,不仅造成资源浪费、地力损伤、环境污染,甚至导致火灾及交通事故频发。为了进一步推进高邮市农作物秸秆的综合利用发展,本文对高邮市秸秆产生、利用现状、工作成效和存在问题进行综述,并提出进一步发展的对策建议,以期为秸秆处理利用提供理论支撑。

畜禽养殖业碳排放核算方法研究进展

畜禽养殖业是农业碳排放的重要来源,也是气候变化的重要贡献者。为了量化畜禽养殖业的碳排放,为畜禽养殖业的碳减排提供依据,寻找合适的畜禽养殖业碳排放计算方法成为目前的研究热点。从碳排放到碳足迹,国内外畜禽养殖业的碳排放计算方法正朝着全面化和完整化的方向发展。参考国内外有关畜禽养殖业碳排放的相关文献,介绍OECD(经济合作与发展组织)法、IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)系数法、质量平衡法3种畜牧养殖业碳排放的计算方法及投入产出法、生命周期评价法2种碳足迹计算方法。在3种碳排放方法中,IPCC系数法相较于OECD法具有更全面且准确的优势,而IPCC系数法在计算排放设备更换频繁、自然排放源复杂的情况下没有质量平衡法准确。研究发现,在2种碳足迹的计算方法中,基于过程的生命周期评价法是目前计算碳足迹的主流方法,该方法体现了较高的系统性和完整性,适用于畜禽养殖业碳足迹的计算。

人粪与不同废弃物混合厌氧发酵的效果

采用中温批式发酵方式,研究人粪分别与稻秸、尾菜、牛粪按1∶1、2∶1、3∶1的干物质质量比混合发酵的产沼气效果和无害化处理效果。结果表明,纯人粪发酵40 d的产气率仅140.64 mL·g-1(以总固体计),而通过添加其他有机废弃物进行混合发酵能较好地提高其产气效率,且对产气效率的提升效果表现为稻秸>牛粪≈尾菜。纯人粪经37℃发酵40 d后对粪大肠菌群和蛔虫卵的杀灭率分别达98.18%和100%,混合发酵有利于进一步提高其无害化处理效果,但发酵结束后的粪大肠菌群数值接近于NY/T 2596—2014《沼肥》限值要求,故后续需强化人粪无害化的热处理关键参数研究。

自然沉降作为沼液浓缩膜前预处理的效果初探

膜浓缩技术可实现沼液的减量化和无害化。沼液高悬浮物的特性易导致膜污染,缩短膜寿命,增加运行成本;因此,膜前预处理技术是实现沼液膜浓缩技术应用的关键。以自然沉降作为沼液膜前预处理方式,设置自然沉淀3 h、9 h、12 h、1 d、3 d和5 d等处理,探究不同沉降时间对沼液中悬浮物去除和理化指标变化的影响,并在选定的最佳自然沉降条件下,考查沼液中污染物质的去除情况。结果表明,自然沉降的最佳时间为1 d,此时沼液中悬浮物的粒径主要集中在10~30μm,对悬浮物、化学需氧量和总磷的去除率分别达到38.3%、40.0%、36.5%,但对氨氮和总氮的去除率较低,仅分别为8.7%和20.0%。

沼液膜前预处理及纳滤膜浓缩工艺参数优化

沼液产量大,所含养分浓度较低,制约了沼液商业化生产的发展。膜浓缩技术可同时实现沼液减量化和无害化,有利于推动整个沼液产业化的发展,成为沼液处理未来发展方向。而沼液高悬浮物的特性导致膜污染严重,缩短膜寿命,增加运行成本,因此,膜前预处理技术是实现沼液膜浓缩技术应用的关键环节。为了考察沼液膜前组合预处理技术效果,本文以经过自然沉降处理后的沼液为对象,研究石英砂、火山岩单级过滤、石英砂与火山岩组合多级过滤方式对沼液中悬浮物的去除效果,并对预处理后的沼液开展纳滤膜浓缩工艺参数优化研究。结果表明,石英砂滤料对悬浮物的去除效果较好,火山岩滤料对氨氮的去除效果较好,但综合分析认为以石英砂与火山岩组合滤料对沼液过滤效果为最优;通过对纳滤膜不同浓缩倍数运行比较研究发现,沼液的最佳浓缩倍数为6倍,沼液体积缩减了5/6,养分氮、磷、钾浓度分别提高了2.06、3.10和3.70倍,该结果为获得较好的沼液膜前预处理技术方案和纳滤膜浓缩工艺方案提供技术支撑。

不同投料方式对黑水虻幼虫生长性能的影响

以获得黑水虻Hermetia illucens转化有机废弃物的养殖投喂工艺参数为目标,采用实验室小试模拟试验,以餐厨垃圾为试验原料,研究不同投料方式(1次、2次、3次和4次投料)对黑水虻转化餐厨垃圾过程中幼虫生长性能的影响。结果表明,采用多次投料方式,随着投料次数增加,对转化物料料温波动影响较大,不利于幼虫快速生长;在投虫量和投料量相同条件下,养殖周期为10 d,其中以1次投料处理组的收虫体重、体长、单位面积虫产量为最高,料虫比为最低,与2次投料差异不显著(P>0.05),但与3次、4次投料处理组差异显著(P<0.05);黑水虻转化废弃物前期较低的物料含水率更加有利于虫体生长,而后期物料含水率较高则更为有利。通过生产性能分析发现,从投料回报效果角度考虑生产性能以1次投料为最佳,而从高效率处理餐厨垃圾和投料回报效果两者角度综合分析,生产性能以2次投料为最佳。该结果可为构建黑水虻转化餐厨垃圾标准化生产工艺参数技术体系奠定基础。

CO_2气调贮存秸秆及对厌氧发酵产沼气性能的影响研究

厌氧发酵产沼气是秸秆利用的主要途径之一,而秸秆的有效贮存是保障秸秆沼气工程周年稳定运行的关键。该研究以麦秸为试验材料,研究了含水率为75%的麦秸,在氧分压分别为21%(未气调),17%,13%条件下贮存30天的性状变化,通过中温厌氧发酵试验探索贮存后麦秸的发酵潜力。结果表明,未气调的麦秸贮存30天后,干物质损失率为36.73%;而进行气调的处理组,氧分压分别为17%,13%,其干物质损失分别为12.56%和11.00%,分别较对照组降低了24.17%和25.73%;未气调贮存的麦秸TS产气量分别为66.25±0.53 mL·g^(-1)TS,氧分压为13%的麦秸TS产气量(191.93±1.54 mL·g^(-1)TS)比氧分压为17%的麦秸TS产气量(171.43±1.22 mL·g^(-1)TS)提高了11.9%。结果表明:气调作为麦秸贮存与预处理方法,在技术上是可行的,可以确保沼气工程周年稳定运行的原料供应。

餐厨/厨余垃圾分布式昆虫转化就地处理设备的设计与应用

为了解决餐厨/厨余垃圾在存放、收集、转运及处置过程中存在的问题,利用黑水虻转化率高、周期短和产品附加值高等特点,设计了一种餐厨/厨余垃圾分布式昆虫转化就地处理设备。该设备具有占地面积小,便于分布式建设;自动化养殖,智慧化运营管理,就地资源化循环利用;便于复制推广等优点。通过应用该设备,既解决了餐厨/厨余垃圾收集与转运难题,又节省了收运费用,无论是小区居民及物业,还是垃圾收运单位和处理单位,都可以大大节约成本、降低能耗,并缩短处理流程降低了管理风险,符合“节能减排”、“低碳循环”和“人居环境整治”等国家发展战略政策,具有很好的经济、社会和生态效益。