基于作业成本法的秸秆收贮运成本分析研究--以江苏省为例

偏高的收贮运成本制约着秸秆产业化利用可持续发展。为揭示秸秆收贮运成本的构成,本文以江苏省盐城建湖、扬州高邮、无锡宜兴等3家秸秆收贮企业实地调研数据为样本,采用作业成本法,对小麦与水稻秸秆收贮运成本作了比较分析。结果表明:3家企业小麦和水稻收贮运成本平均为148.5元·t^(-1)和116.8元·t^(-1),麦秸收贮运成本高于稻秸。在麦秸收贮运成本中,田间收集成本占52%,运输成本占21%,贮存成本占27%;水稻秸秆田间收集成本占48%,运输成本占21%,贮存成本占31%。田间收集成本所占比重最高,其次是贮存成本,再其次是运输成本,提高秸秆田间机械化收集水平是降低收集成本最有效途径。

不同有机固体废弃物水解产酸特性研究

在实验室条件下,考察了农村常见的3大类10种有机固体废弃物水解产酸特性及其作为秸秆两相厌氧发酵水解相混合原料的可行性,对原料水解过程中水解液的pH值,COD,挥发性脂肪酸(VFAs)组成及含量进行了分析。结果表明,不同原料水解产酸特性存在较大差异,但也有一定的共性,在实验用10种废弃物中,除白菜残体外,其他9种废弃物水解液中VFAs组成均为乙酸占绝对多数,白菜残体、鸡粪和包菜帮水解液中丙酸含量较高,西兰花秆和西瓜皮中异丁酸含量较高,其他原料水解液中丙酸、丁酸和戊酸含量均较低甚至未检出;在实验用10种原料中,厨余垃圾水解产酸的效果最好,水解液pH值最低达3.64,COD最高达65992 mg·L-1,且VFAs中以乙酸为主,不会对后续产甲烷产生抑制,最适合作为秸秆两相厌氧发酵水解相的混合原料。从各物料水解产酸特性看,这10种废弃物均可作为厌氧发酵产沼气的原料,但厨余垃圾、包菜帮和西兰花秆厌氧发酵产沼气时需提防酸抑制影响产气的问题。

麦秸秸秆花盆堆肥化研究及评价

为探明麦秸秸秆花盆堆肥化过程养分变化规律,为废弃秸秆花盆堆肥化处理提供理论参考,提出将秸秆花盆粉碎物料(Crushed straw flowerpots,CSF)分别与半腐熟有机肥(4份腐熟平菇渣+1份腐熟中药渣+1份新鲜金针菇渣)按照干质量比0∶10(CK)、1∶10(TⅠ)、2∶10(TⅡ)、3∶10(TⅢ)混合进行4种处理堆腐发酵试验,研究秸秆花盆堆肥化阶段理化性状动态变化,并结合综合性腐熟评价指标——种子发芽指数(GI),对其堆腐程度进行评价。结果表明:CSF添加量对堆腐温度、p H及水分变化无显著影响,但显著影响了堆腐发酵产物中有机碳和全氮含量,全氮随CSF添加量的增加显著升高,TⅠ、TⅡ和TⅢ3个处理堆腐结束与初期的全氮含量相比均有所下降,表明添加适量CSF后会发生氮素的降解。氮形态分析发现,CSF的添加可提高堆腐发酵产物中铵态氮相对含量,堆腐初期氨基酸态氮和氨基糖态氮存在上升趋势,适量添加CSF利于植株生长及微生物的活动;反映种子活力的GI指标分析结果显示,TⅠ、TⅡ和TⅢ处理的GI值均高达0.8,表明添加CSF堆腐优于CK,可削弱对种子萌发的毒害作用。

碱处理对互花米草理化特性的影响研究

研究了5%的NaOH溶液固态处理互花米草后,互花米草的物质结构、物质组成以及水浸提液理化特性的变化.结果表明,经5%的NaOH溶液处理48h后,互花米草的木质纤维结构受到破坏,木质素大分子被碎片化,一些含氮的有机物和碳水化合物受到破坏,导致互花米草水浸提液的COD、TN和有机氮含量大幅增加,分别增加了333.90%、45.26%和25.83倍.对纤维素含量和纤维素结晶度的影响不大,但纤维素的结晶区可能发生了一定的重结晶.半纤维素受到较大程度的破坏,半纤维素含量大幅降低了27.65%,产生了一些羧基类物质.碱处理后,木质素的包裹作用被去除,互花米草的生物降解性能提高.

大豆蛋白改性脲醛树脂胶的合成及降解性研究

以碱水解后的大豆分离蛋白(SPI)为改性剂,替代一定量的尿素,制备大豆分离蛋白改性脲醛树脂,以改善脲醛树脂的胶合强度、游离甲醛释放及储存稳定性。分析了SPI的甲醛反应能力,以及改性脲醛树脂的胶合强度、热稳定性和生物降解性。结果表明,当SPI水解时间40 min,甲醛的反应能力达到59.23 mg/g,水解SPI尿素替代率对脲醛树脂的黏结性影响最大;当水解温度85℃,SPI取代尿素质量的15%时,优化后的树脂胶合强度达1.16 MPa。DSC分析表明改性树脂(SPI/UF)与脲醛树脂(UF)相比,比热容差减少了18.7%,SPI/UF树脂具有较好的热稳定性。SPI/UF树脂经微生物接种培养后,20 d时树脂表层有霉菌生成。

麦秸与奶牛场废水高固体混合厌氧发酵产甲烷研究

在实验室条件下,以麦秸和奶牛场废水为原料,设计麦秸与奶牛场废水质量比1∶4(T1)、1∶3(T2)和1∶2(T3)以及对照(麦秸与水质量比1∶4(T4))4个处理,研究发酵过程中日产气量、甲烷含量、发酵前后麦秸理化特性和结构的变化.结果表明,奶牛场废水与麦秸在中温、高固体条件下,厌氧发酵可以正常进行,且产气期延长2周以上,对甲烷含量的影响不大;厌氧发酵初始TS浓度对系统产气的影响较大,麦秸产气量随TS浓度的增加而降低,以T1的产气效果最好,麦秸TS产气量为0.41 L.g-1,较T4提高了17.14%,平均甲烷含量为48.78%;厌氧发酵后,麦秸半纤维素含量大幅降低,纤维素含量少许降低,降低幅度均为T1>T2>T4>T3,木质素含量稍有增加,各处理间无显著差异(P>0.05);FTIR和XRD的结果表明,厌氧发酵后,麦秸纤维素结晶区的相对含量增加,混合发酵可以促进厌氧微生物对麦秸纤维素结晶区的破坏.将麦秸与奶牛场废水(质量比)1∶4混合发酵产沼气是可行的,且促进了厌氧微生物对麦秸有机物的分解破坏,提高了麦秸产气量.

不同墙体结构日光温室保温效果的研究

为明确墙体结构对日光温室保温性能的影响,以3种不同墙体结构的日光温室为研究对象,计算了日光温室各组成元素的热工性能,分析了不同结构温室的墙体温度分布、温室内空气温湿度以及土壤温度分布。研究结果表明,厚度为0.6m的秸秆块墙体的热阻是平均厚度4.0m土墙体热阻的2.54倍,土墙体导热系数和蓄热系数分别是厚度为0.6m秸秆块墙体导热系数的16.91倍和11.42倍;墙体温度梯度显示土墙体厚度方向上的温度衰减速率最小,其次是0.6m厚秸秆块墙体,0.46m厚秸秆块墙体温度衰减速率最大。试验期间,SBWG1、SBWG2和SWG中空气的平均温度分别为3 0.8℃,3 2.1℃和3 2.6℃,温室中土壤在0 cm、1 0 cm和2 0 cm处温度(2月份)分别为26.2、14.1、13.9,25.2、16.5、15.1、27.2、17.5、17.2℃。秸秆块墙体日光温室在保温性能及湿度调解方面优势明显,在蓄热性能和土壤温度方面需要提高,以达到土墙体日光温室的保温效果。

秸秆供应链物流网络系统研究概况及几点思考

建立健全秸秆供应链物流网络系统,是实现秸秆利用产业化发展的前提和保障。本文综述了相关文献,比较分析了秸秆收储运分散型和集约型2种物流模式的特点,集约型是分散型物流模式的继承和发展,从长远角度来看,集约型物流模型更有利于降低物流成本,提高秸秆供应链网络的经济收益;概述了秸秆储运选址的定性和定量分析方法,认为秸秆选址布局需要定性和定量分析方法相结合;提出了秸秆物流模式选择的三级评价指标体系、秸秆供应链物流网络可靠性评价方法,为秸秆物流模式选择提供一个系统全面的决策方法;同时,提出应加强秸秆物流网络系统化、智能化、信息化研究建议,推进秸秆的产业化、市场化演变。

水解大豆分离蛋白改性UF的合成工艺及性能研究

采用正交试验法探讨了大豆分离蛋白(SPI)的水解酸碱度、水解时间、水解温度及其用量对改性UF(脲醛树脂)胶粘剂性能的影响,并分析确定了合成该改性UF胶粘剂的最优方案。结果表明:当水解底物浓度为12.5%(即SPI/水质量比为1∶7)、碱用量(即固态NaOH/绝干SPI质量比)为1%、水解时间为40 min、水解温度为85℃和水解SPI对尿素的替代率(即绝干SPI水解物/尿素质量比)为15%时,改性UF胶粘剂的性能满足GB/T 14732—2006标准要求;改性UF胶粘剂大多数指标的变异系数<5%,说明该最优方案具有较好的稳定性和可靠性;FT-IR表征结果表明,SPI与甲醛-尿素共聚体系发生了化学反应。

豆粕粉制备胶合板用生物质胶黏剂的研究

采用氢氧化钠和乙醇改性剂处理豆粕粉(SBM),用硫脲作交联剂,选用十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂制备出具有较好耐水性能的木材用胶黏剂。研究p H、乙醇、硫脲及SDS用量对杨木胶合板耐水胶合强度的影响,并结合浴比(物料质量比)因素,探讨退粘剂(硫酸)对反应体系黏度和胶合强度的作用机理。借助扫描电子显微镜(SEM)分析手段阐明退粘剂对豆粕粉胶黏剂黏度及耐水性增强效应。结果表明:当p H13、乙醇用量15%、硫脲用量7%及SDS为5%,浴比为1∶3.5(豆粕粉质量为基准)时,耐水胶合强度可达0.98 MPa,当加入0.5%退粘剂后,黏度由84 520 m Pa·s降低至1 239 m Pa·s,胶接强度增加18.07%。SEM结果发现豆粕粉胶黏剂固化断面胶接致密,有效改善了胶液黏度和耐水胶合性能。

不同因素对秸秆两相厌氧消化的影响

两相法是有机固废物厌氧发酵的主要工艺,该文以稻秸为发酵原料,在实验室条件下比较了单相与两相法两种工艺下的产气量,研究了不同接种物对秸秆水解酸化的影响,pH值、曝气处理对相分离的效果,以期为秸秆两相法厌氧发酵工艺提供基础参数。研究结果表明,在总固体(TS)质量分数8%、35℃条件下,与秸秆单相厌氧发酵相比,采用两相工艺能将沼气中甲烷含量平均由50%提高至66%,但对秸秆原料产气量没有显著影响,接种毛头鬼伞菌(编号为0901)及厌氧污泥可以加快稻秸水解,与对照相比,稻秸半纤维素、纤维素降解率分别提高了2.11倍和8.91倍,间歇曝气不仅不能抑制产酸相产甲烷,还影响总产气量,调节酸化相pH值6.0,可以有效抑制秸秆产酸相的产甲烷,水解酸化相产气所占系统比例由79.52%下降到18.88%,甲烷相产气比例由20.48%提高到81.12%,以上研究为秸秆两相厌氧发酵控制技术提供有益参考。

基于集约化农区种养结合的猪粪处理模式生命周期评价

以规模生猪养殖-无公害种植基地为研究对象,采用生命周期评价的方法,比较了基于种养结合的粪污直接还田、处理(堆肥、厌氧发酵)后还田以及非种养结合(肥料出售)3种情景模式的环境影响潜力。评价结果表明:通过种养结合将粪污进行农田利用,替代化学肥料的施用,对环境有积极的正效应;基于种养结合模式的养殖场粪污利用过程中,其处理后还田的环境影响潜力(2.03 kg当量·人-1·a-1)显著低于直接还田模式(3.02 kg当量·人-1·a-1),同时具有一定的经济效益;粪便处理环节的环境影响潜力占整体的比例最高(>50%),其中液体粪污处理方式的选择和优化是难点和重点。建议规模化养殖场配套足够的农田以消纳养殖粪污,并发展以沼气工程为纽带的种养结合循环农业模式。

稻秸沼渣矿化特征及对青菜生长和品质的影响

以稻秸沼渣和商品有机肥为原料,采用室内培养和盆栽实验方法,研究了稻秸沼渣中碳、氮等养分释放特性以及对蔬菜产量和品质的影响.结果表明,稻秸沼渣施入土壤后可明显提高土壤有机碳矿化速率和微生物生物量碳,秸秆发酵半年的沼渣的矿化特性优于发酵一年的秸秆沼渣.秸秆沼渣有机氮的矿化特性主要表现为氮的固定,秸秆厌氧发酵越充分,沼渣矿化时有机氮越不容易被固定.相比商品有机肥,添加稻秸沼渣青菜的产量略低,但显著提高了青菜中维生素C和水溶性糖含量,降低了硝酸盐含量,提高了青菜品质.因此,秸秆沼渣农肥化对提高蔬菜产量和品质有很好的效果.

不同生长期互花米草的理化特性及厌氧发酵特性

为了解不同生长阶段互花米草的理化特性及厌氧发酵性能,找出互花米草的最佳收获期,进行了不同生长阶段互花米草的中温厌氧消化试验。结果表明,随着生长期的延长,互花米草中易分解有机物含量下降,木质纤维素含量增加,木质纤维结构发育逐渐成熟,坚韧度增加,纤维素的结晶度提高,C/N增加,互花米草的可生物降解性能降低,但由于金属阳离子含量降低,对厌氧微生物产生抑制的风险降低。互花米草直接厌氧发酵的厌氧生物转化率较低,最高的为5月份采收的互花米草,为42.55%,最低的为11月份采收的互花米草,仅为18.76%。从互花米草生物量以及产气稳定性等角度综合考虑,选择8月份作为互花米草的最佳采收时期。

规模化猪场废水处理过程中四环素类和磺胺类抗生素的降解特征

针对畜禽养殖场废水处理过程中抗生素的残留水平及其消减特征等问题,以苏南地区典型规模生猪养殖场为研究对象,探讨了冬季和夏季猪场废水处理各环节中四环素类(TCs)和磺胺类(SAs)抗生素的浓度及降解特征。结果发现,现有沼气工程进料浓度高,水力停留时间短,对土霉素(OTC)、金霉素(CTC)和强力霉素(DOX)的去除率分别为12.9%~69.3%、20.4%~60.9%和25.3%~55.0%,对磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲嘧啶(SM)和磺胺氯哒嗪(SCP)的去除率分别为13.8%~18.2%、46.8%~61.8%和18.1%~48.7%。冬季出料沼液中抗生素浓度远高于夏季,其中ρ(CTC)、ρ(SD)和ρ(SCP)平均值分别为0.887、0.492、和10.160μg·L^(-1),直接还田存在生物安全风险。沼液后处理(如沉淀池和水生植物塘)对大幅降低沼液中TCs和SAs有积极作用,且夏季去除率(>90%)高于冬季,是沼液无害化处理和农田安全利用的重要措施。厌氧–好氧生物处理组合工艺是养殖废水中抗生素(特别是SAs)有效降解的重要手段。

碱后处理对互花米草沼渣理化特性的影响研究

以互花米草厌氧发酵后的沼渣为原料,采用紫外扫描、FTIR、XRD、1H-NMR、13C-NMR和其他一些常规分析手段研究了5%NaOH溶液固态处理前后,互花米草沼渣的物质结构、物质组成以及水浸提液理化特性的变化.结果表明,经5%的NaOH溶液处理48 h后,互花米草沼渣的骨架结构并未受到破坏,只是某些官能团的结构受到破坏;碱处理后,互花米草沼渣中木质素碎片化,木质素的芳香环结构受到不同程度的破坏,但木质素含量稍有增加;碱处理破坏了互花米草沼渣中纤维素的结晶结构,形成可被厌氧微生物破坏的类似结晶区结构,结晶区的比例增加,纤维素相对含量增加;碱处理后,互花米草沼渣中羧酸盐破坏严重,沼渣中羧基碳含量降低,烷烃类物质也受到一定的破坏,半纤维素相对含量降低;碱处理后,互花米草沼渣中烷基碳和芳香碳含量均降低,烷氧碳含量增加,芳香度降低,表明碱处理后互花米草沼渣的脂肪族特性增强,可生物降解性能提高.

秸秆块墙体日光温室在苏北地区应用效果试验

为探讨秸秆块构建日光温室墙体的可行性，分析了小麦秸秆块对空气水分吸附解析性能及其导热性能，并在苏北地区建造了一座小麦秸秆块墙体日光温室，以土墙体和砖墙体日光温室为对照，监测了3种温室室内外空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度及作物产量。结果显示，小麦秸秆具有相对稳定水吸附与解吸性能，高空气湿度下小麦秸秆吸附空气水分，低空气湿度下小麦秸秆所吸附的水发生解吸作用，秸秆含水率与所处空气湿度呈正相关。与砖墙和土墙相比，秸秆块墙热传导率、体积热容和热扩散系数显著低于前两者，这种热工特性利于隔热保温但不利于蓄积热量。田间监测发现，秸秆块墙体温室内平均气温和土温比土墙体温室分别低2.1和1.1℃、比砖墙体温室分别高1.3和1.2℃，但整个冬季秸秆块墙体温室最低气温为9.6℃，最低土温为12.1℃，可以保障所定植彩椒安全越冬；冬季覆膜条件下，秸秆块墙体温室室内空气湿度最低，砖墙和土墙温室空气湿度比秸秆块墙体温室平均高出10个百分点，秸秆块墙体秸秆含水率在12.5%～23.6%区间波动；土墙体、砖墙体和秸秆块墙体日光温室的彩椒产量分别为6375，7130和6833 kg。秸秆块替代土壤、红砖等常规建材构建日光温室保温墙体具有可行性，有利于节约土地资源和实现秸秆综合利用。

猪粪沼液施用对土壤氨挥发及玉米产量和品质的影响

猪粪沼液含有大量的养分,如氮、磷、钾、氨基酸、腐植酸等,但如果不及时施用,也会带来水体富营养化问题。沼液替代化肥是目前最有效的利用方式。采用田间试验方法,在春、夏两季玉米上,研究了猪粪沼液不同用量与不同运筹对土壤氨挥发损失以及玉米产量、品质等的影响。结果表明,夏玉米基施猪粪沼液氨挥发量大于春玉米,沼液的氨挥发量明显大于化肥,且沼液施用量越大,氨挥发量越大;由氨挥发导致的氮素损失量占施肥量的0.17%~2.16%,平均为0.88%。在春玉米中,单独施用化肥以及化肥与沼液各50%配施处理的产量分别为901.55 kg.667m？2和892.71 kg.667m？2,显著高于其他处理;纯化肥处理可溶性糖为103.69 g.kg？1,显著低于其他处理;纯化肥处理皮渣率为9.87%,显著高于其他处理;其他品质指标各处理间无显著差异。在夏玉米中,总体产量不如春玉米,纯化肥处理产量为523.47 kg,显著高于其他处理,化肥与沼液各50%配施处理的产量仅次于纯化肥处理,为513.41 kg。纯化肥处理的玉米品质总体上高于纯沼液处理,但沼液和化肥各50%处理玉米品质与纯化肥处理无明显差异。可见,对玉米植物而言,以50%沼液替代化学肥料,在技术上可行,可以获得与化肥处理相同的玉米产量与品质。

厌氧发酵对猪与奶牛两种粪污固液相中磷含量的影响

阐明畜禽粪便厌氧发酵过程中磷在固、液相中含量变化,对畜禽粪便养分管理极为重要。以猪粪和奶牛粪为发酵原料,在中温([37±2)℃]条件下,采用连续流动搅拌反应器(CSTR)进行了130d厌氧发酵试验,分析厌氧发酵过程中磷元素的总量及其在固体和液体中的分布变化。结果表明,猪、牛粪发酵后总磷损失率分别为2.96%和2.44%。猪粪和牛粪沼渣(即总出料的固体与残留在反应器内的固体总和)中的总磷量分别为进料(含本底值)总磷量的95.95%和91.96%。与进料相比,猪粪发酵后随沼液排出的总磷在液体中的含量降低了77.35%,在固体中的含量降低了29.95%;而牛粪总磷在液体中的含量降低了79.47%,在固体中的含量增加了38.66%。猪粪和牛粪发酵后的沼液中可溶性磷含量降低了79.04%和78.77%。经厌氧发酵后,猪、奶牛粪中的磷元素会由液相向固相迁移。

秸秆块墙体日光温室保温蓄热性能分析

为研究以农作物秸秆为墙体材料的日光温室(以下称秸秆块墙体日光温室)的保温蓄热性能,以秸秆块墙体日光温室为研究对象,以空心砖墙体日光温室为对照,监测了两种墙体材料温室中空气、墙体、土壤和温室各界面温度变化,分析了两种墙体材料日光温室的保温蓄热性能。结果表明:秸秆块墙体在晴天和阴天时均具有很好的保温性能,空心砖墙体晴天夜间时散失的热量是秸秆块墙体的1.5倍,阴天夜间时散失的热量是秸秆块墙体的1.3倍;秸秆块和空心砖墙体日光温室阴天时室内最低气温分别为5.4℃和5.8℃,晴天时室内最低气温为6.0℃和7.4℃;秸秆块墙体温室中40 cm以上土壤平均温度(14.00±2.61)℃高于空心砖墙体温室(13.55±1.73)℃。温室结构中各界面表面温度主要受太阳辐射强度的影响,秸秆块墙体温室中10 cm以上土壤层和空气的蓄热量比空心砖墙体温室中的大,秸秆块墙体的蓄热量比空心砖墙体的蓄热量小。