制备工艺参数对菌丝体生物质材料性能的影响

为获得菌丝体生物质材料优化性能的最佳工艺参数,该研究以最小缓冲系数和弯曲强度为评定指标,通过3因素3水平正交试验研究了菌种接种量、基质颗粒度和水添加量对平菇菌丝体材料性能的影响。研究结果表明,正交试验9组菌丝体材料中菌丝平均直径最大为1 641 nm,最小为520 nm,前者约为后者的3倍,表明不同工艺参数显著（P<0.05）影响菌丝生长状态。影响菌丝体材料力学性能的最大因素是颗粒度,其次是水添加量和接种量。最佳工艺参数为接种量10%、颗粒度10 mm和水添加量60%,对应菌丝体材料的最小缓冲系数最低为4.17、弯曲强度最大为417.43 kPa,与发泡聚苯乙烯泡沫的弯曲强度相近。研究结果可为菌丝体材料制备工艺参数与性能的优化提供基础。     

废液添加量对麦草废渣颗粒燃料成型及性能的影响

为了提高麦草制浆过程废弃物的资源化利用价值,采用液压压缩成型方法将备料工段麦草废渣和生物机械制浆废液混合处理后放入模具在室温、成型压力为10 MPa和保压时间3 min条件下制备成直径为13 mm的麦草废渣颗粒燃料,并在密封袋中进行平衡。探究了废液添加量（麦草废渣和废液混配质量比）分别在1:1、1:5、1:10、1:15和1:20时对麦草废渣颗粒燃料的密度、抗跌碎性、横向抗压强度、径向抗压强度和抗渗水性的影响,以此来表示废液添加量对麦草废渣颗粒燃料的成型效果的影响。同时通过对其灰分、实际燃烧时间和燃烧热值测定,分析研究其燃烧性能,最后综合考虑成型效果及燃烧性能,优化出麦草废渣颗粒燃料在混合制备过程的中试验参数。结果表明：当麦草废渣和废液混配质量比为1:10时,制备的麦草废渣颗粒燃料的物理化学性能较优,其松弛密度高达1.21 g/cm3,抗跌碎值达到98.88%,横向抗压强度为69.71 MPa,径向抗压强度为1.23 MPa,抗渗水能力为10 min,灰分为21.83%,燃烧火焰在点火后110 s后熄灭,热值为14 689 J/g。研究可为生物质颗粒燃料的制备提供数据参考。     

鱼油微胶囊射流空化制备工艺优化及理化性质研究

研究目的是以大豆分离蛋白为壁材,对射流空化制备鱼油微胶囊的工艺进行优化。采用喷雾干燥法,研究壁材添加量、乳化剂添加量、芯材添加量及射流空化处理时间对乳液稳定性和鱼油微胶囊包埋率的影响,通过响应面试验分析各因素,得到最优微胶囊制备工艺,并对制备的微胶囊产品同市售产品的结构、理化特性及稳定性进行对比分析。结果表明:在壁材添加量3.21%、乳化剂添加量0.21%、芯材添加量19.70%、射流空化处理时间11.25 min工艺条件下得到的乳液稳定性较好,鱼油微胶囊的包埋率达到94.14%。微胶囊产品微观结构呈球形颗粒,结构致密,颗粒形态完整,粒径小,表面含油率较低,包埋效果好;水分含量为3.07%,溶解度为96.30%,休止角为40.39?,溶解性较好;差示扫描量热分析结果显示,微胶囊热溶解温度较高,可用于常温贮藏。包埋后的鱼油经加速贮藏试验表明微胶囊化可以提高鱼油的氧化稳定性,延长鱼油贮藏期。     

污泥及秸秆生物质固体燃料制备中试工艺及燃烧特性

为实现污泥的无害化和资源化处置,该文利用处理量为24t/d的中试试验台,进行了化学调理剂添加比例、脱水时间、秸秆尺寸等工艺参数对污泥制备固体燃料性能影响的研究。结果表明:以Fe3+和Ca2+为调理剂,污泥及秸秆等生物质制备固体燃料最佳的铁钙比及燃料压滤最优时间分别为1∶4～1∶2和6h;化学调质法制备的污泥固体燃料存在一个脱水极限,在脱水压力为1.2MPa、秸秆或木屑添加质量比为10%时,污泥固体燃料的质量含水率最低为40%～50%;同等条件下,秸秆越长,燃料脱水性能越好;燃料着火点低,约500K,完全燃烧温度范围窄,燃烧性能好,可做替代燃料使用。该文研究成果对降低污泥处理成本、实现污泥的无害化、资源化处置具有重要的理论意义和实用价值。     

赤泥颗粒对韭菜吸收污染土壤中铅锌的抑制效应研究

采用盆栽试验方法,通过添加赤泥颗粒修复铅锌污染土壤,按照火焰原子吸收分光光度法测定不同时期种植韭菜的土壤中重金属的含量,分析赤泥颗粒对土壤中重金属的钝化行为与机理,确定赤泥颗粒对土壤修复和对韭菜生长促进最佳的添加量。结果表明,赤泥颗粒能缓释OH-,促进重金属铅、锌化学形态转化和抑制生物吸收。铅、锌污染土壤修复的最佳赤泥颗粒添加量为5%,此时,土壤中铅、锌的生物有效态含量在修复期内分别降低了41.03%、26.55%;结合铅锌污染土壤修复与韭菜生长影响,初步确定赤泥颗粒的最佳施用量为1%,此时,土壤中铅、锌的生物有效态含量在修复期内分别降低了24.81%、15.9%;赤泥颗粒对铅锌污染土壤的修复能力大小为铅〉锌。     

无机改良剂对皖南植烟红壤氮矿化的影响

以皖南植烟旱地红壤为研究对象,通过模拟试验分析了无机改良剂(T20、G20、硅藻土)对土壤氮矿化及硝化作用的影响。试验采用室内恒温间歇淋洗好气培养法(Stanford法),研究无机改良剂添加量处理(1%,2%,5%和10%)对皖南植烟红壤氮矿化的影响。结果表明,3种改良剂均可提高土壤淋洗液pH,pH增加幅度与改良剂添加量显著相关,T20、G20与硅藻土的土壤淋洗液pH增加幅度最大可提高0.30,0.50,0.43个单位;利用一级动力学方程N_t=N_0(1-e~(-kt))拟合土壤氮矿化过程,不同处理的相关系数R~2为0.970 9~0.998 0,相关性均达到极显著水平;39个供试土壤样品的有机氮矿化势N0为14.86~177.1mg/kg,平均50.53mg/kg。不同处理的N0均与改良剂添加量显著正相关,对照N0为14.86mg/kg,添加10%硅藻土、T20与G20处理的N0分别为104.1,177.1,26.01 mg/kg,是对照处理的7,11.9,1.75倍。39个土壤样品的供氮指数N0×k为0.66~6.39mg/(kg·d),平均为2.19mg/(kg·d);添加1%,2%的硅藻土处理及添加1%,5%,10%的G20处理的综合指数N0×k均显著高于对照处理。不同处理的土壤硝化累积量随时间变化符合Logistic的"S"形生长曲线,其决定系数R2为0.953 3~0.996 2,达到极显著水平。硅藻土、G20与T20处理的最大氮矿化促进率分别可达27.46%,94.76%,0.63%,而最大硝化促进率分别可达82.83%,136.4%,40.44%;氮矿化促进作用与无机改良剂添加量呈显著正相关。通过对3种改良剂的氮矿化与硝化作用比较,G20较硅藻土与T20在促进氮矿化与硝化方面具有比较优势。可见,合理增加无机改良剂,可以促进土壤有机氮的矿化以及硝化作用的进行,增强皖南旱地植烟土壤氮素的有效利用。     

硅藻土微孔陶瓷灌水器制备工艺优化

为解决现有微孔陶瓷灌水器制备成本较高、产品性能低下,不利于大面积推广和应用的问题,该文以黏土、硅藻土和硫酸钙为主要原料,探索一种微孔陶瓷灌水器的低成本制备工艺。分析了硅藻土掺量和烧结温度2个因素对微孔陶瓷线收缩率、开口孔隙率、维式硬度、渗透系数和微孔陶瓷灌水器流量的影响规律。以线收缩率、维氏硬度、开口孔隙率、渗透系数和流量为指标,优选出微孔陶瓷灌水器的最佳制备工艺。结果表明:硅藻土掺量增加,或烧结温度降低,会使得微孔陶瓷的线收缩率和维氏硬度降低,开口孔隙率和渗透系数增大,进而使得微孔陶瓷灌水器的流量增大。综合比较,1 075℃烧结的硅藻土掺量质量分数为15%的微孔陶瓷灌水器,线收缩率为4.9%、开口孔隙率为26.3%、维氏硬度为448 MPa,在10 k Pa的工作压力下流量为1.64 L/h,兼备良好的力学性能和水力性能,是制备微孔陶瓷灌水器的最佳工艺。该研究为微孔陶瓷灌水器的制备和性能优化提供了参考。     

污泥掺混改良沙土的水分入渗及再分布规律

为探究城市生活污水处理厂脱水污泥作为土壤改良剂对风蚀沙土的改良效果,确定合适的污泥沙土掺混比例,试验以污水厂离心脱水污泥与沙漠表层土壤按污泥掺混量为10%,15%,20%,30%,50%充分掺混,以水分入渗能力、土壤饱和含水率和土壤保水能力为指标,研究了不同掺混比例"泥—沙"复合土壤中水分入渗规律和土壤保水性能,用以确定最佳污泥掺混比例和最佳保水层。结果表明:污泥与沙土的掺混比例对水分入渗湿润锋影响较大。掺混比为10%的"泥—沙"复合土壤入渗时间最短,速率最大,30%,50%的入渗时间长,速率较慢;不同污泥与沙土掺混比例,土壤水分累积入渗量的大小依次为:10%(54.15 cm)15%(47.12 cm)20%(40.80 cm)沙土(34.97 cm)30%(23.10 cm)50%(12.68 cm),累积入渗量与时间关系符合Kostiakov土壤水分入渗模型;在污泥与沙土不同掺混比对各土层含水率及水分再分布试验中,污泥与沙土掺混比为20%的复合土壤为最佳选择,保水性最好的土层是40—60 cm。     

土壤结构改良剂对皖南旱地红壤水分特征的影响

[目的]研究土壤结构改良剂对皖南旱地红壤孔隙、容重及水分特征的影响,为皖南旱地红壤改良、提高土壤持水保水与抗旱保墒性能提供依据。[方法]采用硅藻土(通气性Si改良剂)、泡沫沙类改良剂(T20)和无机矿石类改良剂(G20)等3种土壤结构改良剂,设置1%,2%,5%与10%的4个添加比例,进行土壤物理性状与水分特征测试。[结果]硅藻土与T20均可显著降低土壤容重,而G20在添加5%与10%时才显著降低;硅藻土处理土壤毛管孔隙度由52.1%增加到91.3%,优于T20和G20;硅藻土与T20的吸湿系数与凋萎湿度随用量呈先增加而后下降,而G20则随添加量增加而增加;土壤的饱和持水量与田间持水量均随土壤结构改良剂添加量的增加而增加,以硅藻土增加最多,T20次之,G20最少。随改良剂用量增加,土壤有效水及难效水均呈增加趋势,其中,硅藻土处理的难效水增加量显著高于T20与G20处理。[结论]改良皖南旱地土壤水分需要根据改良剂材料的种类与用量来进行合理施加,必要时可以组合搭配使用,从而达到最优效果。     

蚓粪促进玉米秸秆厌氧消化产气效果的研究

以玉米秸秆为试验研究对象,比较添加蚓粪后对秸秆厌氧消化产气特性的影响。在接种污泥比例为20%、30%、50%时,添加适当蚓粪,使其在35℃下中温厌氧消化,试验中研究产气量、pH值和乙酸产生量等参数的变化趋势。结果表明,添加蚓粪后,各处理的产气量均显著增加,其中50%接种污泥的处理累积产气量达340mL,增幅达67.05%,添加蚓粪的物料发挥了最大的产气效果。试验过程中pH值相对稳定,乙酸累积量较低。蚓粪的添加抑制了酸的累积,使pH稳定在一定的范围。     

污泥-铜尾矿体系下pH、盐分和重金属对大麦根伸长的生态毒性效应

以无锡芦村污水处理厂的污泥为例,室内分析了污泥对铜陵、德兴铜尾矿的酸碱缓冲能力和田间持水能力的改善,并通过生态毒理试验初步评估了施用该种污泥复垦铜尾矿的可行性。试验表明,在污泥施用量为0、10、30、50、100、130、170、200g/kg时,铜陵尾矿上大麦根伸长随着污泥施用量的增加而受抑制,根长和盐分呈显著负相关关系。污泥与德兴酸性尾矿混合时,大麦根伸长呈先增后减的趋势,在污泥加入量为0~100g/kg时,根长随pH的升高和有效Cu的减少而增长,而在污泥加入量为100~200g/kg时,根长随盐分增加而受抑制;CaCl2提取的Cu随有机质增加而明显减少,CaCl2提取的Zn对pH变化比较敏感。     

改性脲醛树脂粘合基质块性能及其对黄瓜幼苗生长的影响

针对机械化移栽过程中,基质容易散落,造成根系损伤的问题,该研究采用了既具有粘合性又具有养分释放功能的生物降解胶黏剂粘合基质成块。测定了水解蛋白改性脲醛树脂的基本性能,基质块的孔隙度、EC值、pH值和抗压强度的变化规律,以及基质块对黄瓜幼苗生长的影响。试验结果表明,该改性脲醛树脂的氮素释放速率前期缓慢,后期较快,在第7周时养分释放率可达48%。添加50%改性脲醛树脂后,基质块的总孔隙度下降约8.4%,但还是能够满足黄瓜生长需要。然而添加改性脲醛树脂后基质块的EC由2.51 mS/cm下降到1 mS/cm左右,pH值基本保持不变。改性脲醛树脂在添加量50%时,抗压强度为0.14 MPa以上,能够满足机械手抓取的要求,也能够满足幼苗根系生长的要求。同时,叶面积、鲜质量、干质量比普通基质提高了89.86%、57.00%、79.2%。III-UF改性脲醛树脂的养分释放速率与黄瓜幼苗生长养分需求速率是一致的,该配方最有利于黄瓜幼苗的生长。添加胶黏剂后,每个颗苗只需增加0.0125元,从成本上看价格便宜,有利于推广应用。     

熟污泥改性黄土对镉的吸附解吸特征

使用序批实验方法,研究熟污泥改性黄土对镉(Cd)的吸附解吸特征。结果表明:Cd初始添加浓度大于20 mg/L,供试改性黄土对Cd的吸附等温线发生显著变化;Freundlich型吸附等温式是描述供试改性黄土对Cd吸附过程的最佳模型。各土样对Cd的解吸量与吸附量的关系可以用幂函数很好地描述。随着土样中熟污泥含量的增加,Cd的吸附固定作用增强。有机质成分是影响供试土样Cd固定能力最大的因素。     

棉秆与污泥共热解制备生物炭工艺优化及其结构与吸附性能

随着经济的发展,产量巨大的棉秆与污泥亟需找到新的资源化方式。该研究利用污泥与棉秆共热解制备炭,采用正交试验法全面考察与分析了各因素对污泥-棉秆炭吸附性能以及表面结构的影响。结果表明,污泥质量分数、KOH浓度、微波功率、辐照时间以及装填量均会显著影响污泥-棉秆炭的吸附性能、表面官能团以及孔结构。优化工艺参数为:污泥质量分数30%,微波功率280 W,辐照时间24 min,KOH质量分数50%,装填量150 g,在该工艺条件可制备获得综合吸附性能较优的污泥-棉秆炭,其亚甲基蓝、酸性品红、硫酸铜以及碘的吸附值分别达到157.80、293.39、272.12、1 281.93 mg/g。污泥-棉秆炭的吸附性能可达到或超过国家木质净水用活性炭一级品的标准,但吸附质与炭的结构特性均会影响其吸附性能。酸性官能团总量与孔容分别与酸性品红吸附值及硫酸铜吸附值显著相关,其他结构参数与吸附性能相关性不显著,污泥-棉秆炭对污染物的吸附并不只是单一的物理吸附或化学吸附。该研究结果对于定向设计高效的棉秆-污泥炭基吸附剂具有参考价值。     

有机肥及DMPP对蔬菜生产及硝态氮淋失的影响

研究在等氮条件下有机无机肥配施及添加硝化抑制剂DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)对蔬菜产量、品质及土壤硝态氮淋失的影响,旨在为蔬菜安全生产和地下水环境质量保护提供理论依据。采用大型原状土柱系统,连续种植3季蔬菜(蕹菜、苋菜和萝卜),以施有机肥的氮素量占总氮施用量的质量分数为依据,设置8个施肥处理:不施肥(CK)、纯化肥(CF)、30%有机肥+70%无机肥(30%OM)、50%有机肥+50%无机肥(50%OM)、70%有机肥+30%无机肥(70%OM)、纯化肥+DMPP(CF+DMPP)、30%有机肥+70%无机肥+DMPP(30%OM+DMPP)和50%有机肥+50%无机肥+DMPP(50%OM+DMPP)。结果表明:1)随有机肥施用比例增大,蔬菜产量呈下降趋势,但施用比例不高于50%时产量下降不显著;随有机肥施用比例增大土壤硝态氮淋失量及蔬菜硝酸盐均降低,50%OM处理土壤淋失液硝态氮平均浓度及淋失量较CF处理显著降低了29.29%和25.39%,氮肥表观利用率及表观淋失率分别为22.60%和8.82%。2)硝化抑制剂DMPP对蔬菜产量和硝酸盐含量的影响与蔬菜种类和种植季候密切相关,降低土壤硝态氮淋失的效果为CF+DMPP30%OM+DMPP50%OM+DMPP,但DMPP的抑制效果会随有机肥的比例增加而降低。50%OM+DMPP处理氮肥表观淋失率和表观利用率分别为4.70%和26.26%。3)试验期间,3季蔬菜水分输入(降雨和灌溉)分别为总水分输入量的49.82%(蕹菜季)、23.03%(苋菜季)和27.15%(萝卜季);水分淋失量为总淋失量的46.75%(蕹菜季)、19.66%(苋菜季)和33.59%(萝卜季);硝态氮淋失量为总淋失量的73.77%(蕹菜季)、2.31%(苋菜季)和23.92%(萝卜季)。研究表明,50%OM+DMPP处理,是保证蔬菜产量品质,同时有效降低土壤硝态氮淋失量的最优处理;降雨和施肥措施是影响土壤硝态氮淋失的重要因素,合理配施有机肥及添加DMPP并根据蔬菜生长需肥特性进行施肥能有效应对连续降雨造成的硝态氮大量淋失。     

污泥复混肥对早熟禾草坪草生长性状及土壤酶活性的影响

为使城市生活污泥得以无害化、资源化综合利用,通过盆栽试验,研究了经无害化处理的生活污泥辅以化肥配制的污泥复混肥对早熟禾草坪草生长以及土壤酶活性的影响.结果表明:在氮、磷、钾施用总量相同的条件下,随复混肥中污泥含量的增加,草坪土壤脲酶、蛋白酶、转化酶活性显著提高,草坪草的颜色明显改善,剪草量、分蘖数显著增加,特别在生长中后期草坪颜色提高两个等级,剪草量鲜重增加10～15g·盆-1,分蘖数增加30～50个·盆-1,细胞膜透性降低40%.但污泥提供氮素养分占总氮量的60%以上时,其肥料效应的增加不再显著,故在配制污泥复混肥时,以污泥提供氮素养分占总氮量的60%左右为宜.     

虾片饲料双滚筒干燥生产工艺及初步配方筛选的研究

该研究首次尝试利用双滚筒干燥技术来生产虾片饲料，考察了不同工艺参数及配方对虾片饲料性能的影响。研究中以成膜率和悬浮性为评价指标，采用正交试验设计考察蒸汽压力、滚筒转速和浆液浓度三个工艺参数对产品的成膜率和悬浮率的影响，优选出最佳工艺参数。同时，对比研究了虾片饲料生产过程中901、面粉、褐藻胶、蛋清粉4种成膜剂的成膜性能，并最终确定其最适的添加量。结果表明最佳工艺参数为蒸汽压力0.4MPa、浆液浓度30%、滚筒转速1000r／min； 901是最佳成膜材料，其最适添加量为7%。     

环保型土壤改良剂对沙区植物叶绿素和光合速率的影响

为探索改善沙区沙化土壤的理化性状和肥力状况、促进植物优良生长。应用特定生产工艺将天然黏土矿物、城市生活污水和污泥按一定比例加工成自制天然环保型土壤改良剂（简称环保型土壤改良剂）,并采用正交试验设计盆栽法,以沙区主要造林树种紫穗槐、白榆、欧美杨108和沙柳为研究对象,通过观测植物叶片叶绿素含量和光合作用特性,研究了不同环保型土壤改良剂的应用效果。结果表明:在提高植物叶绿素含量方面,以沙柳、环保型土壤改良剂③、矿物添加量150 g、污泥添加量250 g组合效果最佳;在增强植物光合速率方面,以欧美杨108、环保型土壤改良剂①、矿物添加量250 g、污泥添加量200 g组合效果最好。该研究对我国北方干旱半干旱地区改良沙化土壤理化性质、提高植被覆盖率具有非常重要的意义。     

低氧烟道环境制备污泥活性炭

为降低污泥制备活性炭的成本,以高温低氧烟道气为媒介,研究了活化时间、温度、蒸气含量以及氧含量对污泥活性炭性能的影响规律,结果表明：活化温度、活化时间及水蒸气流量的最佳值分别为800°C、90 min和34.8%,该条件下污泥活性炭比表面积、产率、甲基橙及亚甲基蓝吸附值分别为：246.3 m2/g、46%、14.8 mg/g、18.1 mg/g。因而,高温低氧烟气直接用于物理活化法制备污泥活性炭,活化气量（水蒸汽）不够,产品活性炭的性能差,活化温度高达800°C,运行成本仍偏高。将湿污泥用ZnCl2按1∶1浸渍16 h后活化炭化,在活化温度、活化时间、氧含量分别为550°C、90 min、2%时,污泥活性炭的产率为59%,其比表面积和亚甲基蓝吸附值分别达516.1 m2/g和129.8 mg/g,孔体积为0.29 cm3/g,微孔体积为0.16 cm3/g,平均孔径为3.95 nm,性能较好。氧气能促进活性炭微孔的形成与发展,最佳的氧含量为2%~4%。与无氧条件下制备的污泥活性炭相比,氧含量为4%时制得的污泥活性炭的比表面积增加了6.82%,亚甲基蓝吸附值提高了2.75倍。该研究表明：高温烟气作为热源、保护气和活化气,结合化学活化法,可将脱水湿污泥直接制成污泥活性炭。该结果可为低成本制备污泥活性炭、实现污泥处理的资源化利用提供一定的参考。     

污泥堆肥对盐碱土土壤环境和作物生长的影响

以城市污水处理厂污泥堆肥为研究对象,采用盆栽试验方法研究不同用量(0%,5%,10%,20%)污泥堆肥施入盐碱土后,对玉米、大豆生长情况及土壤环境的影响。结果表明,施用污泥堆肥可降低盐碱土pH值和总盐含量,提高土壤养分及酶活,增加土壤微生物量碳、微生物量氮,同时施用污泥堆肥土壤重金属Zn、Cu含量增加,当施用量为20%时,土壤Zn含量超标。另外,玉米和大豆在污泥堆肥施用比例分别为10%和5%时长势最佳,且作物籽粒中重金属含量在国家食品卫生标准范围内。