水热预处理对猪粪厌氧消化及沼液生态安全性的影响

为进一步提高猪粪在厌氧消化过程中水解性和产甲烷性能,同时增加猪粪沼液还田利用途径的生态安全性,该研究采用水热的方式对猪粪进行预处理,探究了不同温度（70、90、120、150和170 ℃）水热预处理对猪粪的理化特性和厌氧消化产甲烷性能的影响,并对其沼液的生态安全性进行评估。结果表明,不同温度水热处理30 min条件下,猪粪SCOD（Soluble Chemical Oxygen Demand,溶解性化学需氧量）增加了3.9%～43.6%;经150 ℃水热处理后的猪粪获得最高的产甲烷量(398±40) mL/g（以VS计算,Volatile Solid,挥发性固体）,相对于未经处理猪粪的产甲烷量显著提高了5.6%（P<0.05）。猪粪经150 ℃水热预处理和厌氧消化后的沼液中重金属Hg、As、Pb、Cr和Cd含量均满足《农用沼液（GB/T 40750-2021）》的限量要求;粪大肠杆菌的含量满足《粪便无害化卫生要求（GB7959-2012）》;土霉素大幅度降低,恩诺沙星、磺胺嘧啶和诺氟沙星的含量均低于检测限。因此,适当的水热预处理（150 ℃）不仅能够提高猪粪的厌氧消化产甲烷性能,并且能够进一步加强粪污无害化处理和降低沼液还田利用的环境风险。     

长期保护性耕作对坡耕地黑土有机碳组分的影响

为对比长期保护性耕作模式与传统耕作模式对黑土有机碳组分的差异化,揭示长期保护性耕作对侵蚀退化黑土质量的恢复作用。基于典型黑土坡耕地连续15 a保护性耕作长期定位田间试验,设置免耕保护性耕作（NT）和旋耕传统耕作（CT）2个田间耕作试验,并实行玉米-大豆轮作模式,测定并分析了两种耕作措施下土壤有机碳及其不同碳组分随土壤剖面的垂直分布及变化特征。结果表明：连续实施15 a的NT与CT相比分别显著提高0～5和>5～10 cm土层的土壤有机碳质量分数（29.54%和22.38%）（P<0.05）,碳储量（31.11%和27.34%）（P<0.05）,全氮质量分数（53.74%和37.60%）（P<0.05）,表层土壤碳氮质量分数提升显著（P<0.05）,深层土壤碳氮质量分数变化不显著;以>5～10 cm土层土壤颗粒有机碳（69.85%）、0～5 cm土层的土壤轻组有机碳（130.81%）和0～5、>5～10 cm土层土壤微生物量碳（85.59%和59.53%）的提升为主,并且对深层土壤有机碳组分也产生一定的积极影响;耕作效应对于土壤团聚体稳定性指标影响显著（P<0.05）,并且土壤团聚体稳定性指标对于SOC质量分数提升也起到了关键作用。研究表明,与传统耕作相比,连续实施15 a保护性耕作,增加的有机碳以活性有机碳为主。长期的保护性耕作对恢复退化农田黑土质量及土壤固碳均具有重要意义。     

精氨酸对绵羊胴体品质、肉质特性及瘤胃细菌组成的影响

瘤胃细菌在绵羊骨骼肌脂肪酸沉积中起着重要作用。为研究精氨酸对绵羊胴体品质、肉质特性和瘤胃细菌组成的影响，探究瘤胃细菌变化与脂肪酸沉积之间的关系，利用宏基因组测序、气相色谱技术分析绵羊补饲精氨酸后瘤胃细菌组成和肌肉脂肪酸谱的变化，建立两者间的关联性。选取16只健康且体质量相近的3月龄绵羊，随机分为对照组（基础饲粮）和精氨酸组（基础饲粮+1%精氨酸），进行90 d的饲养试验。结果表明，与对照组相比，精氨酸组绵羊的背膘厚显著降低（P<0.05），背最长肌的亮度（L^*）值、黄度（b^*）值及剪切力值均显著减小（P<0.05），红度（a^*）值显著增加（P<0.05）。精氨酸组背最长肌十五烷酸、十七烷酸和十七碳烯酸的含量显著低于对照组（P<0.05），二十四碳烯酸、α-亚麻酸、二十二碳六烯酸和n-3多不饱和脂肪酸的含量显著高于对照组（P<0.05）；精氨酸组n-6/n-3多不饱和脂肪酸的比值显著降低（P<0.05）。宏基因组分析显示，补充精氨酸显著提高了瘤胃中梭菌属、月形单胞菌属、瘤胃球菌属和密螺旋体属的丰度（P<0.05），降低了丁酸弧菌属、副拟杆菌属、解琥珀酸菌属、甲烷短杆菌属和Butyrivibrio proteoclasticus的丰度（P<0.05）。此外，精氨酸组瘤胃中丁酸的含量显著增加（P<0.05）。关联性分析显示，丁酸弧菌属与n-3多不饱和脂肪酸呈显著负相关（P<0.05）与饱和脂肪酸呈显著正相关（P<0.05）；脂肪酸含量对肉的色泽和pH值有较大的影响。综上所述，精氨酸通过降低瘤胃氢化菌的数量，减少氢化的发生，促进肉中有益脂肪酸沉积，进而改善羊肉品质。研究结果为今后通过饲粮营养干预靶向调控瘤胃细菌提高羊肉品质提供参考。     

水分和CO2对玉米光合性能及水分利用率的影响

利用环境生长室探讨不同CO₂浓度和土壤水分亏缺处理下玉米植株生物量、气孔形态与分布特征、叶片气体交换参数、叶绿素荧光参数等生长及生理指标的变化规律。以‘郑单958’ 玉米品种为试材,利用环境生长室设置2个CO₂浓度和4个土壤水分梯度对玉米进行CO₂浓度和水分处理。结果表明：1）不同程度土壤水分亏缺均显著降低玉米地上生物量（P<0.05）,但CO₂浓度升高增加了轻度水分亏缺条件下玉米地上生物量（P<0.01）和总生物量（P<0.01）。2）大气CO₂浓度升高导致轻度和中度水分亏缺条件下玉米的净光合速率（P_n）分别提高15.8%（P<0.05）和25.7%（P=0.001）,而CO₂浓度升高却降低了玉米叶片蒸腾速率（P<0.001）和气孔导度（P<0.001）,最终导致玉米瞬时水分利用效率均显著提高（P<0.001）。3）不同水分处理对玉米叶片气孔密度和单个气孔形态特征均造成显著影响（P<0.01）。因此,大气CO₂浓度升高可以增加轻度水分亏缺条件下玉米叶片氮含量、叶片非结构性碳水化合物含量和光合电子传递速率,从而提高玉米植株的生物量累积以及叶片碳同化能力和水分利用效率。研究结果将为深入理解气候变化背景下玉米对大气CO₂浓度升高和土壤水分亏缺的生理生态响应机制提供科学依据。     

控释掺混肥对麦玉轮作体系农田温室气体排放和硝态氮残留的影响

为阐明控释肥对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量、温室气体排放和硝态氮残留的影响,该研究以郑单958（夏玉米）和济麦22（冬小麦）为供试材料,设不施氮对照（CK）、常规施氮（FFP）、优化施氮（OPT）、含30%控释尿素的控释掺混肥（夏玉米）和含50%控释尿素的控释掺混肥（冬小麦）（CRBF1）、含50%控释尿素的控释掺混肥（夏玉米）和含70%控释尿素的控释掺混肥（冬小麦）（CRBF2）共5个处理,对比分析了不同处理的冬小麦、夏玉米及周年产量、温室气体排放和土壤硝态氮残留的差异。结果表明,施氮可显著提高麦玉轮作系统单季和周年作物产量（P<0.05）。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量分别提高了1.4%～3.0%、1.9%～3.4%和1.6%～3.1%（P>0.05）。施氮显著增加了麦玉轮作体系的土壤N₂O和CO₂的周年排放（P<0.05）。CRBF1和CRBF2处理的土壤N₂O周年排放总量较FFP处理显著降低了27.7%～34.6%（P <0.05）。施氮显著增加了麦玉轮作体系的周年全球增温潜势（GWP）（P<0.05）。CRBF1和CRBF2处理的周年GWP较FFP处理降低了4.2%和5.7%,其中CRBF2处理差异显著（P<0.05）。施氮降低了麦玉轮作体系的周年温室气体排放强度（GHGI）。CRBF1和CRBF2处理的周年GHGI较FFP处理降低了5.6%～8.6%（P>0.05）。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的100~200 cm土层硝态氮残留降低30.6%～34.3%（P<0.05）,减少了硝态氮淋失风险。综上所述,控释掺混肥在稳定作物产量、减少温室气体排放和土壤硝态氮残留方面具有积极作用,研究结果可为麦玉轮作体系的轻简高效氮肥管理提供数据支持和理论支撑。     

不同类型叶面肥对日光温室越冬番茄风味品质的影响

为解决日光温室冬季低温弱光导致的番茄品质下降问题,该研究以 “184”番茄为试材,采用高效液相色谱法、顶空固相微萃取法与气相色谱-质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS）等技术,研究5种不同类型叶面肥对番茄果实糖酸组分及挥发性物质种类和含量的影响。结果表明：喷施硒元素液体肥显著提高了白熟期、成熟期和完熟期番茄果实蔗糖和葡萄糖的含量（P < 0.05）,硅元素液体肥显著增加了白熟期、转色期和成熟期番茄果实蔗糖的含量,氨基酸液体肥显著提高了这三个时期番茄葡萄糖含量（P < 0.05）。喷施硒元素液体肥和鱼蛋白水溶肥显著降低了成熟期番茄α-酮戊二酸、柠檬酸和苹果酸含量（P < 0.05）。 硒元素液体肥显著提高了白熟期和转色期番茄糖酸比,分别较CK增加了15.32%和12.15%（ P < 0.05）。GC-MS结果显示,各处理成熟期番茄果实共检测到71种挥发性物质,包括20种醛类、9种酮类、17种醇类、5种酯类、10种烃类和10种其他类物质。各处理中醛类含量最多,酯类含量最少。5种叶面肥均可提高醛类含量,其中硅元素液体肥处理较对照显著增加21.89%（P < 0.05）。 所有被检测出的挥发性物质包含了9种特征香气成分,主要分为花香、果香和青香3种类型,硒元素液体肥、硅元素液体肥和海藻精水溶肥处理分别较对照显著提高番茄的特征香气成分总含量7.93%、17.68%和8.33%（P < 0.05）。综上,叶面喷施硒元素和硅元素液体肥可提高番茄果实糖组分,增加挥发性醛类物质和特征香气成分,对番茄风味品质提升效果显著,可在日光温室越冬番茄生产中推广应用。研究结果为设施番茄高品质栽培提供了数据支撑和实践参考。     

超声预处理对荠菜微波干燥品质的影响

为提高荠菜的微波干燥品质,采用不同超声功率（4、6、8和10 W/g）对荠菜进行预处理,研究荠菜的传质特性、微观结构、水分分布、酶活性、微波干燥特性、色泽、复水性、营养成分和风味特性。结果表明：1）超声预处理显著降低了荠菜中过氧化物酶（peroxidase,POD）和多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）活性（P<0.05）,提高了干物质损失率;2）超声预处理后,荠菜内部细胞间隙及直径增大,荠菜的水分自由度增大,当超声预处理功率为6 W/g时,细胞结构较为完整;3）超声预处理促使荠菜微波干燥速率提高,超声预处理功率为6 W/g时,荠菜干燥速率较高,有效水分扩散系数为2.153 1×10^?6 m²/s;4）荠菜微波干燥动力学模型拟合结果显示,Page模型R²值（0.989 1～0.995 0）较高,RMSE（0.024 2～0.035 1）及χ2值（0.000 6～0.001 2）较低,拟合效果最佳;5）超声预处理功率为6 w/g时,微波干制荠菜的复水比较高,叶绿素、总黄酮和总酚含量分别为39.29、24.66、7.70 mg/g,这三种营养成分含量均显著高于对照组（P<0.05）;6）相较于新鲜荠菜,超声预处理提高了微波荠菜干制品中的氮氧化合物、含硫化合物和芳香成分响应值及丰富度、咸味和酸味强度。综合分析,以6 W/g超声功率对荠菜进行预处理,荠菜微波干制品品质最佳。该研究可为荠菜精深加工提供一定的理论依据和技术参考。     

氮肥和品种及种植密度对春玉米机械化收获性状及产量的影响

机械化收获是提高农业生产效率的重要措施，但机械化收获受倒伏、籽粒脱水特性和收获籽粒含水率等的影响。为探讨春玉米形态结构与抗倒伏性之间的关系、籽粒脱水进程和收获籽粒含水率对品种、施氮量和种植密度的响应，该研究以先玉335和陕单609为试验材料，设置0、180和225 kg/hm² 三个氮肥水平、6.5×10⁴和8.5×10⁴ 株/hm² 两个种植密度，通过2 a大田试验研究品种、种植密度和氮肥对株高、茎粗、穗位系数、抗折强度、弯曲力矩、倒伏系数、灌浆末期籽粒脱水速率、收获籽粒含水率、产量和生物量等的影响。结果表明：不施氮条件下，株高和茎粗对倒伏系数影响较大；施氮条件下，倒伏系数主要受弯曲力矩、抗折强度和株高影响。施氮显著降低陕单609的倒伏系数（P<0.05），施氮处理下陕单609的株高和茎粗较不施氮处理分别增加8%～21%和26%～45%，抗折强度和弯曲力矩分别增加157%～277%和72%～114%，倒伏系数降低30%～47%。施氮可降低籽粒脱水速率，推迟脱水进程，显著增加收获籽粒含水率（P<0.05）。施氮处理籽粒含水率较不施氮处理提高7%～9%。高密度处理收获籽粒含水率比低密度处理低3%（P<0.05）。先玉335的籽粒脱水速率快，收获籽粒含水率比陕单609低7%（P<0.05）。与不施氮处理相比，施氮处理产量和生物量分别显著提高92%和63%（P<0.05）。与低密度处理相比，高密度处理产量显著增加12%（P<0.05）。综上所述，春玉米的倒伏性、灌浆后期籽粒脱水速率及收获籽粒含水率受品种特性影响，也受施肥、栽培措施和气候条件的显著影响。选育籽粒脱水快的品种、适当增加种植密度并合理统筹氮肥施用量可以提高春玉米机械化收获适宜性。     

环绕式LED光质对蛋白核小球藻生长代谢影响

微藻是一类生长速度快、环境适应能力强的单细胞自养生物，利用其生产的碳水化合物、蛋白质、油脂等已在食品、水产养殖、医疗保健等领域广泛应用，然而，高养殖成本始终是限制其产业化发展的难点之一。光源是微藻培养的重要环境因子，现有研究多报道波段及光照周期对微藻生长代谢的影响，其所用光源几乎均采用单侧排布，光在藻液中分布的均匀性和稳定性易受藻液光径、藻密度等影响。该研究以商业化较成熟的微藻——蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）为对象，将环绕式LED人工光源应用于微藻培养中，采用光强为100 μmol/(m²·s)的白、红、黄、绿、蓝、紫6种光质分别培养蛋白核小球藻21 d，每日监测藻液中生物量和光合色素含量变化，测定培养末期（D21）藻体中的蛋白质、油脂和碳水化合物含量及脂肪酸组成和丰度，分析不同波段光质对蛋白核小球藻生长代谢的影响。结果显示，相较于对照组（白光），绿光和蓝光分别培养蛋白核小球藻7 d和9 d后其生物量显著提高（P<0.05），培养末期（D21）绿光组和蓝光组的生物量分别提高了24.4%和8.0%（P<0.05）；藻液中叶绿素a的变化趋势与生物量变化类似，但绿光组藻体中总光合色素质量分数却显著低于紫光组（P<0.05），可能与微藻对紫光的吸收利用率低有关（需要合成更多光合色素来获取光能）；红光组中碳水化合物质量分数增加11.5%而油脂质量分数显著下降23.8%（P<0.05）；蓝光最利于油脂累积，显著提升26.2%（P<0.05）；紫光使蛋白核小球藻的碳分配从碳水化合物向蛋白质合成方向分流；脂肪酸分析表明，绿光和紫光最利于总脂肪酸累积，较对照组（39.5‰）分别提升20.1%和18.2%（P<0.05）；绿光和蓝光更有利于多不饱和脂肪酸的合成。研究结果可为蛋白核小球藻胞内碳分配的优化调控提供有效的光源配置方案，为蛋白核小球藻的高效优质生产提供理论参考。     

软骨提取物压片糖果对膝骨关节炎症状的改善

为了探讨一种以软骨提取物、姜黄、葛根粉和薏苡仁粉为主要组分制成的压片糖果的改善膝骨关节炎临床疗效。该试验采用人体试食试验,通过对比试食压片糖果（试验组）和安慰剂（对照组）两组受试人群在试验前后的视觉模拟评分（visual analogue scale, VAS）、西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数（WOMAC）、临床症状积分和血清白细胞介素-6（interleukin-6, IL-6）、超敏C反应蛋白（high-sensitivity C reactive protein, hs-CRP）水平等试验结果,发现试验组的VAS评分、WOMAC评分中疼痛、关节僵硬、生理功能评分和总分均在试食结束后显著降低（P < 0.01）,明显低于对照组;且临床症状评分中关节疼痛、压痛、晨僵时间、肿胀评分和总评分均得到显著减低（P < 0.01）,并呈现出较高的有效率（61.02%）,显著高于对照组（有效率15.25%）（P < 0.01）;此外,试食后试验组的IL-6水平显著降低（P < 0.05）,且试食期间未见不良反应和安全性指标异常。由此可见,该压片糖果具有明显改善膝骨关节炎的疗效,能够缓解膝关节疼痛和肿胀、改善膝关节功能和活动度,控制病情,且可能与调节炎症因子IL-6有关,是一种安全有效改善膝骨关节炎症状的健康食品。     

麦秸生物炭添加对猪粪中温厌氧发酵产气特性的影响

为探明不同热解温度生物炭添加对猪粪中温厌氧消化产气的影响,以400、500、600℃热解制成的麦秸生物炭（BC400、BC500、BC600）为研究对象,采用批次发酵试验,探讨了生物炭添加对猪粪中温（37±1）℃厌氧发酵产气特性的影响。研究结果表明：麦秸热解生物炭可显著（P<0.05）提高猪粪发酵系统的产气潜力和甲烷含量,其影响从大到小依次为BC600>BC500>BC400。厌氧发酵49 d期间,添加生物炭处理的产气量和产甲烷量分别为260.7~288.7 mL·g-1 VS和163.7~185.5 mL·g-1 VS,较纯猪粪处理提高了77.1%~96.1%和78.1%~101.8%。同时,添加生物炭可明显提高猪粪厌氧发酵系统的消化效率（T90）,缩短厌氧发酵的延滞期。不同热解温度麦秸生物炭对猪粪厌氧消化产气特征的影响明显不同,对畜禽养殖场沼气工程运行中的物料选择和条件优化有实际的指导意义。     

蘑菇废弃菌棒及其与猪粪混合发酵对沼气产量及质量的影响

为了研究厌氧消化过程中日产气量、累计产气量和甲烷含量随厌氧消化时间的变化规律,在中温35℃±1℃条件下,采用批式单相厌氧消化工艺,分别用香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒与猪粪混合发酵。结果表明,蘑菇菌棒具有很好的产气潜力,其中香菇菌棒TS产气量最高,为142．9mL·g^-1,平均产气量664.1mL·d^-1,杏鲍菇菌棒所产气体甲烷含量最高,平均63．8％;添加猪粪调节蘑菇菌棒C／N至25／1,对香菇菌棒前期严重酸化现象起到了很好的缓冲作用,使香菇菌棒、杏鲍菇菌棒和平菇菌棒累计产气量较单一物料分别提高了131．5％、97．9％和79．9％。研究结论为：香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒均具有良好的产气潜力;添加猪粪能显著提高蘑菇菌棒累计产气量,同时提高香菇菌棒甲烷含量,降低杏鲍菇菌棒甲烷含量,对平菇菌棒甲烷含量影响不大。     

猪粪中温半干法连续厌氧发酵产气性能

为改善猪粪在连续型沼气工程中的容积产气效率和降低其进出料过程的热损失,该研究拟采用高浓度和小体积喂料方式进行,将新鲜猪粪分别稀释成总固体质量分数(total solid,TS)为10%、12%和14%3个水平,通过逐级缩短水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(HRT:25 d→20 d→18.5 d)的方式来改变各组反应器的负荷。试验结果表明,当HRT:25 d时,各组平均日产气量均表现最高,约为460 m L/g,此阶段可获得85%以上的沼气转化效率;当HRT:20d时,各组均获得最大容积产气率,最高达到2.29 L/(L·d)(TS:14%);当HRT下降至18.5 d时,各组产气量均呈下降趋势,表明有机负荷已超出反应器的最大转化能力。通过综合原料产气转化效率和容积产气效率2个指标,发现进料TS为14%和HRT为25 d为较优组合条件。该研究可为在实际沼气工程中如何协调进料浓度和HRT的关系提供参考。     

进料浓度对玉米秸秆与牛粪全混式厌氧发酵特征影响研究

目前,中国大多数沼气工程均采用农作物秸秆与畜禽粪便为主要原料,但对于实际沼气工程的工艺控制,尤其是对于沼气工程进料混配及发酵浓度等控制工艺仍缺少参考和支撑。该研究采用玉米秸秆与牛粪原料,在中温条件下,利用纯牛粪、纯秸秆以及秸秆与牛粪干物质比(S:CM)=1:1、1:3、3:1条件的混合原料,按照不同干物质浓度(total solid,TS)=3%、6%、8%,梯次启动CSTR反应器,系统探讨物料配比与发酵浓度对反应器产气量、甲烷体积分数、pH值、氧化还原电位(oxidation-reductionpotential,ORP)、挥发酸(volatilefattyacids,VFAs)含量等运行特征的影响。结果表明,正常运行时,纯秸秆与纯牛粪条件下厌氧发酵产气效果显著低于混合原料,且所有条件下反应器的产气量基本都随着发酵浓度升高而升高。在发酵浓度为8%条件下,S:CM=3:1和1:1的反应器容积产气率在运行130和150 d后分别达到峰值0.78和0.76 L/(L·d)。随着反应器的持续运行,170 d后各反应器的产气率与pH值降低,而VFAs与ORP升高。S:CM=3:1和1:1的反应器容积产气率降低至0.6 L/(L·d),pH值降低至6.5左右。这主要是由于恒定的搅拌功率条件下,随着反应器内TS升高,搅拌转速降低,进而在反应器内产生搅拌死区与浮渣等问题,导致反应器内局部酸化,造成系统整体失稳。在启动期间,所有5个条件下反应器内ORP呈缓慢上升趋势。运行172 d后,S:CM=1:1条件下ORP迅速增加至高于–300 mV。总体而言,厌氧系统中VFA浓度随着进料中秸秆比例增加而增加,且丙酸积累发生并变得更加严重。这也在一定程度上表明,与采用秸秆与粪便混合原料厌氧发酵相比,采用纯秸秆原料厌氧发酵生产沼气厌氧反应器的运行稳定性较差。     

鸡粪高固体浓度进料厌氧消化连续运行性能

以鸡粪为处理对象,进料总固体（Total Solids, TS）浓度控制在15%,进行鸡粪高固体浓度进料厌氧消化试验,在水力停留时间（Hydraulic?Retention?Time, HRT）为 60 d的条件下,连续运行155 d考察发酵性能。试验结果表明,在有机负荷（Organic Load Rate, OLR）为1.5 g/(L·d)（以Volatile Solids, VS计算）和氨氮（Total Ammonia Nitrogen, TAN）浓度7.5 g/L的条件下,甲烷产率达到326 mL/g,总挥发性脂肪酸（Total Volatile Fatty Acids, TVFA）浓度在0.5 g/L左右, pH值在8.3以上,实现了低有机酸残留的鸡粪高固体浓度进料厌氧消化的稳定运行。鸡粪的水解率、酸化率以及产甲烷率分别为61%、47%和47%。厌氧污泥的比产甲烷活性（Specific Methanogenic Activity, SMA）为0.042 g/(g·d),显示有较好的代谢活性,利用一级动力学模型进行模拟,动力学常数为0.202 d-1,相关性系数为0.982。该研究验证了通过延长HRT适当降低OLR的方式,鸡粪高固体浓度进料厌氧消化可以耐受极高的氨氮浓度,为工程应用提供了可能性。     

牛粪添加量对油菜秆半固态发酵产甲烷特性的影响

为了提高油菜秸秆厌氧发酵产甲烷效率,该研究以油菜秸秆和牛粪为原料,采用批次发酵工艺,在半固态(含固率为15%)条件下,通过在油菜秸秆中添加不同量(0、20%、40%、60%、80%和100%)的牛粪(按挥发性固体的质量比计),系统研究不同添加量牛粪对油菜秸秆产甲烷效率的影响,并用修正的Gompertz方程分析各处理产甲烷过程的动力学特性,旨在为油菜秸秆高效产甲烷提供可靠的工艺参数。结果表明,增加牛粪添加量有助于平衡发酵体系的C/N和提高缓冲性能,物料产甲烷效率随牛粪添加量的增加而增加,但单一牛粪的发酵物料产甲烷效率较低;当牛粪添加量为80%时,发酵物料的C/N为33.60,特殊产甲烷效率(239.87m L/g)和容积产甲烷效率(1.01L/(L·d))最高,分别是其他各处理的1.2~2.0倍和1.3~3.6倍;修正的Gompertz方程能较好地反映各处理产甲烷动力学过程,在牛粪添加量为80%处理中,模拟预测的最大产甲烷速率Rm、延滞期λ和最短工艺发酵时间T80分别为31.19 m L/(d·g)、1.21d和8.59d,与实验值极其接近。该研究对实际产甲烷工程具有指导意义。     

工艺措施对猪粪秸秆混合厌氧干发酵产气性能的影响

为避免挥发性脂肪酸积累、提高产气效率,研究猪粪单独发酵、猪粪秸秆混合发酵、猪粪秸秆混合原料分层接种和猪粪秸秆混合原料渗滤液回流等工艺措施下,中温(37℃)厌氧干发酵(总固体含量为20%)的产酸及产气性能。结果表明:猪粪秸秆混合原料分层接种厌氧发酵启动快,产气效果最佳,累积挥发性固体含量VS产甲烷量可达139.2mL/g;混合发酵渗滤液回流可有效降低总挥发性脂肪酸(total volatile fatty acids,TVFAs)质量浓度(维持在0.66 mg/g),累积VS产甲烷量比分层接种低16.7%;猪粪秸秆混合发酵与猪粪单独发酵的反应器中TVFAs质量浓度分别达到19.08和19.83 mg/g,前15 d日产甲烷量为0.1 mL/(g·d),基本不产气。通过不同工艺措施对比,获得产气量最高和启动期最快的发酵方式,提高猪粪厌氧干发酵产气效率,为猪粪等高固体含量有机废弃物的资源化处理利用提供参考。     

汽爆麦草的两相法生物气化

蒸汽爆破作为一种新型的预处理方法被初次运用于麦草的两相气化系统，以碳酸氢铵作为补充氮源调节碳氮比，并在相同条件下以未汽爆麦草作对照试验。以汽爆麦草为原料时，水解反应器的pH值低于加入未汽爆麦草的pH值，并且在25 d后慢慢升至7；以两种麦草为原料时，甲烷反应器的pH都稳定在7左右，此时最适合甲烷生成。汽爆麦草的总固形物和挥发性固形物含量分别降低了57.5% 和62.1%，下降率差不多是未汽爆麦草的2倍；纤维素和半纤维素的降解率也有了显著的提高，分别为63.0% 和67.4%；木质素的降解率变化不大，都在5％左右。汽爆麦草的总产气量高于非汽爆麦草，并且一直保持较高的增长率，而非汽爆麦草的增长率一直较低；两种麦草产生的生物气中的甲烷含量大致相同，在水解反应器中后期为50％左右，在甲烷反应器中为70％左右。以上结果表明，汽爆可以促进麦草的降解，提高生物气的产量，是一种行之有效的预处理技术。     

猪场废水厌氧发酵前固液分离对总固体及污染物的去除效果

养殖废水中高浓度污染物质主要来自于固态粪污的溶解或微生物的分解作用,在废水产生后立即进行固液分离,可以有效将废水中还未溶解的固态物质分离出去,从而降低废水中污染物的含量和减轻后续生化处理的压力。该研究以猪场废水为研究对象,采用离心分离方式对废水进行固液分离,主要考察废水中总固体、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)及氮磷化合物的去除效果。结果表明,离心分离可使废水中总固体去除50%~65%,COD去除效率在45%~55%,N、P元素的去除率在30%~50%之间。通过甲烷化潜力测试研究,发现离心分离可使废水中可厌氧生化物质去除50%以上,这可大幅节约生化处理池的建造体积和处理周期。以万头猪场日产100 t废水量为例,生化前离心处理较直接生化处理可节约45%的废水处理成本。该研究可为大中型养殖场就如何节约废水处理工程投资和处理成本上提供新的设计思路与参考依据。     

三价铁离子促进玉米秸秆厌氧发酵

厌氧消化是农业废弃物资源化利用的有效途径之一。微量元素是影响有机废弃物厌氧产沼气性能的重要生态因子,其中铁对有机废弃物的厌氧发酵过程的效率和稳定性作用最为显著,而通常秸秆的含铁量很低。因此,该试验以玉米秸秆为例,研究了初始FeCl3加入量分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.5%、3%、6%（基于秸秆的挥发性组分）时秸秆厌氧发酵产沼气、产甲烷过程以及沼液沼渣特征。结果表明初始FeCl3加入量为3%,秸秆的厌氧产甲烷效率相对于对照（加入量0%）提高了14%。X射线衍射分析结果表明FeCl3存在时,沼渣中纤维素的结晶度显著降低。沼渣的组分分析结果表明FeCl3的存在有助于提高玉米秸秆中纤维素及半纤维素的分解效率,从而提高了秸秆产甲烷效率。该研究可为农业废弃物甲烷化利用提供参考。