两步预处理对厌氧消化产酸纤维酶解和沼气发酵的影响

对厌氧消化产酸纤维(挥发性脂肪酸生产废渣)进行了酶解糖化和沼气发酵实验研究,探索了乙酸氨水两步预处理对木质纤维素降解、葡萄糖浓度、木糖浓度和沼气产率的影响。结果表明:乙酸氨水两步预处理进一步降解了厌氧消化产酸中的半纤维素和木质素,而且纤维素回收率较高,为77.47%~81.44%,其中4%乙酸处理和10%氨水处理实验组的纤维素质量分数达到56.82%,半纤维素质量分数仅为7.94%;在上述预处理条件下,酶解糖化效率最高,葡萄糖质量浓度达到47.46 g/L,葡萄糖得率为67.73%;同时在此乙酸氨水两步预处理条件下的沼气产率明显优于单独乙酸和单独氨水预处理,获得的最高沼气产率为414 mL/g,有效提高了厌氧消化产酸纤维的产气效率。     

超声预处理对牛粪厌氧消化特性影响

为了研究超声预处理对畜禽粪污厌氧消化的影响、优化超声预处理工艺，以牛粪为研究对象，结合修正的Gompertz方程分析厌氧消化的产气潜力和动力学过程，并采用宏基因组测序分析微生物群落的结构与组成。结果显示，适宜强度的超声预处理可有效破坏大分子有机质底物结构，对牛粪厌氧消化有一定促进作用。在200 W、400 W超声20 min时，两组VS沼气产率最高，提升效果分别为7.88%、8.04%;两组反应器中甲烷含量可提高至60%及以上。修正的Gompertz模型可以很好预测不同超声预处理下牛粪的产甲烷潜力(相关性系数R²>0.99)。在200 W超声20 min, TS、VS去除率分别可达41.56%、52.78%,比对照组提高了6.59%、7.08%;超声预处理厌氧消化后样品中优势微生物菌群丰度均高于未预处理组，其优势菌群主要为厌氧消化过程中产甲烷相关的微生物。研究表明选取超声预处理对提高牛粪厌氧消化效率有积极影响，同时还能减少病原微生物在环境中的传播风险。     

秸秆沼气生产关键技术——秸秆能源化技术系列(一)

<正>通过厌氧消化可以把秸秆转化成沼气。秸秆高效厌氧消化生产沼气需要解决3个关键技术问题:1秸秆预处理技术秸秆的木质纤维素含量较高,不易被厌氧菌消化,厌氧发酵产气量低,经济效益差,这是导致秸秆不能被大规模用于沼气生产的主要原因之一。一个简单有效的解决方法就是在厌氧发酵前,对秸秆进行物理、化学或生物预处理,把秸秆预先转化成易于消化的"食料",以显著提高秸秆的生物消化性能、产气率和经济性。常用的预处理方法有物理、化学与生物方     

离子液体预处理对马铃薯茎叶厌氧消化的影响

马铃薯茎叶是一种丰富的木质纤维素生物质资源,但其高结晶度、稳定的刚性结构使其不易水解酸化,微生物在短时间内难以直接高效利用。研究了离子液体和助溶剂对马铃薯茎叶进行预处理后其木质纤维素结构组分变化及厌氧消化产沼气的变化。结果表明,预处理后的马铃薯茎叶木质素质量分数降低31.8%~43.9%,离子液体脱除马铃薯茎叶木质素能力由高到低依次为[C_2mim]Ac、[C_2mim]Ac/DMSO、[C_4mim]Cl/DMSO、DMSO、[C_4mim]Cl。离子液体中阴离子可与纤维素羟基上的氢质子形成氢键作用,降低其结晶度,长链分子断裂成短链分子,使厌氧消化的启动滞后期较未处理马铃薯茎叶提前9 d,累积产沼气量提高3.2%~76.3%,最高产甲烷体积分数提高14.3%~25.1%。各处理组累积产沼气量和最高产甲烷体积分数分别为:T5(7.21 L,69.2%)、T4(5.12 L,64.5%)、T2(5.07 L,65.7%)、T3(4.35 L,64.3%)、T1(4.22 L,63.2%)。经无机盐-离子液体双水相体系回收DMSO、[C_2mim]Ac和[C_4mim]Cl,回收率分别为95.1%、91.8%和89.6%。     

稻秸厌氧消化纤维制取乙醇实验研究

对利用厌氧消化纤维制取乙醇进行了实验研究,探索了不同温度、总固体质量分数等厌氧发酵条件对厌氧消化纤维产乙醇特性的影响。结果表明,中温低浓度(37℃,6%)厌氧发酵得到的厌氧消化纤维,在预处理过程纤维素损失较低,酶解过程葡萄糖得率较高,为33.17%,乙醇产率为41 g/kg。为提高乙醇产率,对预处理条件进行了优化,对酸、碱预处理方式进行了比较,结果显示,厌氧消化纤维产乙醇采取碱预处理更为有利。在温和温度(60℃)条件下,采用1%~3%的Na OH预处理6 h至24 h后,失重率降低至22%~56%,纤维素回收率高达80%以上,酶解葡萄糖产率升高,乙醇得率显著提高。通过优化预处理参数,3%Na OH在60℃预处理6 h可以获得最大乙醇产量(87 g/kg),有效地提高了厌氧消化纤维产乙醇的效率。     

复合菌系预处理和强化对玉米秸秆沼气发酵效率的影响

为探讨复合菌系预处理和强化对提升玉米秸秆沼气发酵效率的影响,文章分别从纤维素酶活、纤维素降解率、表面结构特征、沼气发酵效率等方面系统分析了人工构建的好氧复合菌系AMC对玉米秸秆的预处理效果;同时研究了基于厌氧复合菌系ANMC的生物强化对玉米秸秆沼气发酵效率的影响。研究结果表明:AMC处理组和ANMC处理组的累积甲烷产量为233. 09 mL·g~(-1)VS和242. 56 mL·g~(-1)VS,相比对照分别提高了6. 89%和11. 23%;其中,ANMC处理对秸秆厌氧发酵过程中甲烷含量具有明显的提升作用。     

多元混合物料协同厌氧消化产甲烷性能研究

为研究农牧废弃物多元混合物料协同厌氧消化对产甲烷性能的影响,文章以牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆为发酵原料,分别设定了单一原料、两种及3种混合原料发酵组,在中温(37℃±1℃)和固体质量分数为12%条件下进行厌氧消化实验。结果表明:混合厌氧消化的协同作用贡献率为25.84%~39.83%,显著提高了产甲烷能力。三物料混合厌氧消化产甲烷性能明显优于两种混合物料,当牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆VS混合比例为1∶0.4∶0.6时,累计甲烷产量达到最大值20713 m L,比其他单一物料和混合物料厌氧消化甲烷产量提高了11.86%~23.65%。修正的Gompertz方程能较好反映物料厌氧消化产甲烷过程,拟合结果的R2在0.9872~0.9986之间。该研究结果可为农牧废弃物多元混合物料厌氧消化产沼气工程提供参考。     

微需氧生物预处理对稻草秸秆厌氧消化的影响

为提高稻草秸秆在厌氧消化过程中的产气能力,试验采用两相厌氧发酵反应器中产生的水解酸化液对秸秆进行生物预处理,考察了空气供应量对预处理后秸秆成分及预处理后秸秆厌氧产气特性的影响,同时还研究了除菌水解液、乙酸溶液及未处理水解液对秸秆预处理的影响。结果表明,经预处理后的稻草秸秆中的VS,TS,木质素、纤维素和半纤维素的降解率都随空气供应量的升高而升高。但降解率的提高并没有使预处理过后秸秆的产气量得到提高,当空气供应量达到95 m L·g-1VS·d-1时,累积产气量达到最高为384.9 m L·g-1TS,比未处理秸秆提高了83%,且产气速率常数(kt)达到最高为0.1132 d-1。水解液中的微生物菌群在预处理过程中起关键作用,且除微生物外还有一些有机酸能促进秸秆的降解。     

氨水-氢氧化钾复合预处理提高菌糠厌氧消化性能的研究

针对菌糠酶水解性能和厌氧消化性能低的问题,文章开展了氨水-氢氧化钾(氨-钾)复合预处理提高菌糠厌氧消化产气性能的研究。结果表明:预处理试剂添加浓度为2%NH 3+4%KOH,35℃预处理3天条件下,稻草、玉米秸和麦秸3种菌糠甲烷产率分别提高20.0%,22.4%和16.7%,甲烷转化速率分别提高67.5%,145%和126.9%,生物降解性分别提高34.0%,39.1%和38.4%。预处理过程中3种菌糠半纤维素溶解,纤维素结晶结构被破坏,结晶度指数分别降低10%,13.6%和15.3%,预处理浸出物中SCOD含量分别提升50.4%,33.9%和36.7%;还原糖和VFAs含量分别提高至未处理的2.2,1.9,2.6倍和5.3,5.5,5.7倍。氨-钾复合预处理能够通过预水解作用提高菌糠厌氧消化性能,且对玉米秸菌糠提升效果最明显。     

葡萄糖的两步法厌氧消化

前言有机污染物的厌氧生物稳定法有其显著的优点:生物量增长少,动力消耗少以及能得到可燃性气体——沼气。但由于传统处理工艺存在着处理时间长和工艺运转不稳定这两大缺点,使它的运用受到了限制。人们一直在研究新的厌氧处理工艺。七十年代初,一些国家的学者提出了两步法厌氧处理工艺(简称“两步法”),并进行了实验室规模的研究工作。而国内两步法工艺的研究还刚开始。所谓两步法厌氧消化(图1),就是复杂有机物分解为甲烷和二氧化碳的过程大致可分为两个阶段:第一个阶段是水解和酸化过程,即复杂有机物被一些兼性厌氧微生物水解成简单的可溶性有抗物分子,接着再被分解为甲烷细菌可利用的醋酸、二氧化碳和氢。第一阶段     

畜禽粪便重金属的赋存特征及去除技术进展

畜禽粪便被当作有机肥广泛应用于农业生产。随着含有重金属的饲料添加剂等在畜禽养殖中的广泛使用,重金属残留于畜禽粪便中。由于重金属具有较强的生物毒性和环境污染,导致畜禽粪便在后续资源化利用过程中,尤其是农田利用过程中存在严峻的环境风险和生态安全。因此,畜禽粪便重金属污染逐渐成为了关注的焦点,但目前关于畜禽粪便重金属及其处理方法等仍少见报道。文章就畜禽粪便重金属来源、赋存形态及重金属处理方法进行综述,以期提高人们对畜禽粪便重金属污染的重视,并为后续开展粪便重金属污染治理提供参考。     

灌溉方式对宁夏枸杞园土壤碳库特征及枸杞生长的影响

通过3年田间定位的枸杞灌溉试验,分析了滴灌和漫灌2种灌溉方式对旱区枸杞园土壤活性有机碳库及枸杞生长的影响。结果表明,滴灌对土壤总有机碳含量影响整体呈现出提升的作用,碳库管理指数高于漫灌处理,尤其是0~10和10~20cm表层土壤中易氧化态有机碳含量显著增加,分别提高12.99%和18.67%,且在120~140cm土层易氧化态有机碳有明显累积,提高幅度达到38.17%。采用滴灌和漫灌两种灌溉模式,枸杞总产量无明显差异,但滴灌模式下水生产率较漫灌提高112.12%,且果实等级率也有所提高。因此,针对研究区域枸杞生产管理现状,通过滴灌模式,有利于土壤有机碳质量提升,培肥枸杞果园土壤,能够满足生长需求,对实现长期可持续生产提供科学依据。     

KOH/NH_3·H_2O复合预处理稻草厌氧消化优化研究

文章提出一种KOH/NH_3·H_2O复合预处理稻草进行厌氧消化的绿色环保高效预处理方法,既能使稻草木质纤维素更好地进行生物降解产生物甲烷,同时能调节厌氧消化过程中的C/N,节省营养元素调配成本,且厌氧消化后产生的沼渣含K可直接用作沼肥,不会产生环境污染。运用正交实验法对预处理剂浓度(1%KOH+1%NH_3·H_2O,2%KOH+2%NH_3·H_2O,2%KOH+4%NH_3·H_2O,4%KOH+2%NH_3·H_2O)、预处理温度(20℃,30℃,40℃,50℃)、水添加量(稻草干重的3倍,6倍,9倍,12倍)、预处理时间(1 d,2 d,3 d,4 d)进行了优化筛选,试验结果表明,复合预处理稻草厌氧消化甲烷总产量为8738～10492 mL,比未预处理稻草(7343 mL)提高了19.0%～42.9%,效果明显(p<0.05)。对1%KOH+1%NH_3·H_2O复合预处理与2%KOH,2%NH_3·H_2O单试剂预处理稻草厌氧消化性能进行了比较。试验表明,复合预处理组累积产甲烷量及单位VS产甲烷量分别为10404 mL,244 mL·g^-1VS,比未处理稻草提高41.7%,比2%KOH预处理组提高19.4%,比2%NH_3·H_2O预处理组提高16.4%;1%KOH+1%NH_3·H_2O复合预处理组T₈₀为34 d,比未预处理,2%KOH,2%NH_3·H_2O单试剂预处理组分别提前9 d,7 d,2 d。KOH/NH_3·H_2O复合预处理能够促进稻草厌氧消化产甲烷,缩短厌氧消化周期,增加沼渣沼液肥效。     

基于不同环境下的河南省典型区域土壤田间持水量研究

土壤田间持水量是衡量土壤墒情和干旱程度的一个重要指标。由于田间持水量的测定环境不同,如季节、环境等因素,可能导致相同区域的土壤其测定结果也不相同。通过颗粒分析实验,确定了全省122处人工墒情站的土壤类型,并从中选取了3个不同土壤类型的站点开展不同季节不同环境下的田间持水量试验。结果表明:①从全省范围来看,河南省的土壤以壤土类型为主,在防汛抗旱时要充分考虑该种土壤类型的蓄水特性;②通过分析试验数据可以得到,其田间持水量与干容重呈现线性反比关系;③3种土壤在不同的季节及实验室温度环境下,田间持水量测定结果差别不大,因此可以得出田间持水量基本不受温度季节的影响的结论。     

青海省民和县农村饮水安全评价指标体系研究

研究了青海省民和县农村饮水安全评价指标体系,以《农村饮水安全评价准则》(T/CHES18-2018)中的评价指标作为一级指标,结合民和县实际情况,选取、分析了影响民和县农村饮水安全的14个二级指标。运用层次分析法和熵权法得到各评价指标权重,运用模糊综合评价得到了民和县农村饮水安全状况。研究结果表明:①对民和县农村饮水安全评价影响较大的8个指标分别为水质净化与消毒设施(备)配套率、实际供水能力、水质达标率、自来水普及率、水源保证率、取水时间/距离达标率、水质监测能力和供水保证率;②通过模糊综合评价法计算,民和县农村饮水状况得分为76.1335,表明民和县农村饮水处于安全状态。同时,还提出了需要完善配套设施、强化水源保护等民和县农村饮水安全工程建设与管理方面的几点建议。     

组合浮岛对富营养化水体生态修复的研究

以传统浮岛技术为基础,设计辅以微生物固定化技术和曝气充氧技术的组合浮岛系统,采用静态试验和现场观测相结合的方式,考察组合浮岛与传统浮岛在低温条件下对污染水体的处理效果。静态试验结果显示,组合浮岛对NH4^--N和COD Cr处理效果较好,NH4^--N去除率为99.70%,COD Cr去除率为65.78%,由于组合浮岛的小试溶解氧较高,TN去除效率低于传统浮岛。现场观测显示,10月30日至11月10日期间,搭载组合浮岛的试验河段COD Cr、NH4^--N、TN的平均去除率分别为21.49%、18.51%、13.44%,而同期搭载传统浮岛的对照河段为0%、1.21%、-1.03%。静态试验和现场观测结果均表明生态浮岛在引入微生物载体和曝气装置后,对富营养化水体的修复起到良好效果。     

基于污泥厌氧消化的吸收式热泵-高温水源热泵供热系统研究

文章依据青岛某污水厂现有污泥中温厌氧消化沼气热电联产系统,计算得出污泥高温厌氧消化下相关数据,设计采用吸收式热泵-高温水源热泵供热系统供热,并对污泥高温厌氧消化系统进行综合评价。得到结论:污泥高温厌氧消化系统比污泥中温厌氧消化系统产气量多,净发电量大,系统需热量大;采用吸收式热泵-高温水源热泵供热系统为污泥供热,可充分回收发电机组烟气热能和中水热能,提高一次能源使用率;污泥高温厌氧消化系统与污泥中温厌氧消化系统相比,年电费收益较小,环境效益大。     

自动挡车辆避免换挡循环的方法

通过车辆换挡过程的动力学分析,提出了换挡循环坡度范围的概念,指出了在特定换挡规律下产生换挡循环的必然性,最后结合动力学分析提出了一种避免换挡循环的方法。实践应用中证明,这种方法是可行的、可靠的。     

基于LS-DYNA的车辆与道路中央护栏碰撞仿真研究

通过对车辆在相同行驶初速度下,以不同角度与两种常见形式护栏进行的碰撞仿真实验,观察不同情况下车身主要碰撞部件形变情况和护栏损毁情况。利用HyperMesh进行模型的建立以及参数设置,使用Ls-Dyna运算求解,并通过HyperView对结果进行后处理、查看并分析。得出如下结论:与矩形管护栏相比,m型护栏在碰撞过程中对车辆的拦阻和保护效果更好,碰撞后无碎片散射,对对向车道行车安全影响更小。     

便携式土壤墒情采集器设计

针对目前土壤墒情采集器存在兼容性差、精度低以及稳定性差等问题,设计了一种便携式多通信接口的土壤墒情采集器。基于FD阻抗变换原理的土壤湿度传感器和数字温度传感器可同时测量土壤的温湿度;多种通信接口设计可满足不同需求的无线数据传输。GPS用于传感器地理位置信息获取,通过蓝牙或GPRS网络可将测得土壤信息发送至手机及远程服务器,也可直接存储。试验结果表明,所设计的便携式土壤墒情采集器,具有响应速度快、稳定性高、成本低等优点,可实现土壤温湿度的便携式采集与数据的多途径传输。