水葫芦脱水工艺参数优化研究

以人工控制性放养的水葫芦为试验材料,通过比较不同挤压方式的脱水效果以及在此基础上对粉碎粗细程度、挤压筛孔孔径等工艺参数进行了筛选,以期获得水葫芦脱水的最佳工艺参数。试验结果表明,以螺旋式挤压方式为最佳,水葫芦粉碎越细脱水率越好,0.5 mm筛孔孔径运行效果为最佳,出渣含水率由95.38%降至86.23%,脱水率达69.67%,鲜料单位处理量所需能耗(粉碎及挤压)为8 kW.h/t。在其他参数不变情况下,酸化7 d处理好于未酸化;减速处理优于不减速。从总体脱水效果来看,未酸化+大头+减速一半和酸化7 d+小头+减速一半处理的出渣含水率分别为79.98%和76.77%,脱水率分别达到78.97%和82.61%。此脱水效果下已经完全达到后续资源化利用的基本目标。     

猪和奶牛粪便的粒径及养分分布对固液分离效率的影响

以猪、奶牛粪便为材料,按<0.15、0.15～0.5、0.5～1.0、>1.0mm不同粒径,分析了猪、奶牛粪便粒径分布,同时分析了4种不同粒径颗粒中N、P、K养分含量,采用XY型螺旋式畜禽粪便固液分离机,在0.5、1.0mm两种孔径筛网下,进行了固液分离,分析比较了机械固液分离对相应粒径粪便固形物及养分回收效率。结果表明,猪、奶牛粪便粒径分布以<0.15mm小颗粒为主,占其粪便重量的57.99%～68.34%,奶牛粪便颗粒粒径大于猪粪便,仔猪与育成牛粪便粒径小于育肥猪与泌乳牛粪便。猪、奶牛粪便中N、P、K养分近80%以上呈水溶性或存在于<0.15mm小颗粒之中。粪便机械固液分离获得的固形物与固形物中N、P养分回收比例高于相应筛网孔径粪便颗粒与养分所占比例,奶牛粪便固形物回收率为45.5%,远高于猪粪的27.8%,N、P养分回收率分别为7.14%～19.71%、7.38%～21.18%。     

厌氧CSTR反应器处理水葫芦挤压汁研究

在中温(35℃)条件下,应用改进的CSTR反应器对新鲜水葫芦汁进行厌氧发酵试验,采取逐步提高有机负荷的运行方式,将有机负荷由0.5 kg COD.m-3.d-1逐步提高到5.0 kg COD.m-3.d-1,HRT(水力滞留时间)也由起始的5 d逐步缩短至2.5 d,系统运行40 d,结果表明:系统启动迅速,运行至第30 d,反应器容积负荷达到5 kg COD.m-3.d-1,此后在HRT为2.5 d条件下,稳定运行10 d,其COD的去除率在75%以上,容积产气率可达1.1 m3.m-3.d-1,甲烷含量65%。     

水葫芦厌氧发酵特性研究

采用批次发酵方法,研究了不同生长状态水葫芦产气潜力、酸化特征.结果表明:处于不同生长状态的水葫芦产气潜力相差较大,正值分蘖期的水葫芦产气潜力达到336 ml/g (总固体,TS)和517 ml/g(挥发性固体,VS),而处于越冬缓慢生长期的水葫芦产气潜力仅为231 ml/g(TS)和266 ml/g(VS),前者的VS降解率是后者的1.48倍;水葫芦厌氧发酵过程中,甲烷最高含量可达75%;水葫芦酸化过程较快,pH经暂短下降后,迅速恢复到7.0左右,产生的有机酸主要是乙酸和丙酸,在有机酸含量最高时分别占总有机酸的46.70%、46.45%.     

底物浓度和接种率对稻秸沼气启动的影响

采用室内模拟方法,在35℃恒温条件下,研究底物浓度和接种率对稻秸沼气发酵启动的影响.结果表明,纯稻秸厌氧发酵时必须加大接种量.与TS为12%和20%的处理相比,TS浓度为16%产气速度为最佳,其产气启动快,发酵第7d即达产气高峰,且甲烷含量达50%的时间分别提前了4d(TS12%)和1d(TS20%),前20 d的平均...     

玄武岩纤维改性大豆蛋白胶黏剂性能及胶合机理

为提高大豆蛋白胶黏剂的胶合强度,开发环境友好型木材用生物质胶黏剂,采用玄武岩纤维(basalt fiber,BF)作为增强改性剂,成功制备了胶接性能优良的玄武岩纤维改性大豆蛋白胶黏剂(basalt fiber/soybean protein isolate adhesive,BF/SPIA),并对BF/SPI的胶接强度、流变特性、化学基团及形态结构进行了分析。研究结果表明:随着玄武岩纤维用量的逐步提高,改性大豆蛋白胶黏剂的力学强度呈先增加后下降的趋势。当BF质量分数为5%时,BF/SPIA干、湿状胶接强度分别达2.15和0.92 MPa。流变特性测试结果表明BF/SPI胶黏剂的剪切模量有所增加;傅里叶红外光谱(fourier infrared spectrum,FTIR)显示出改性大豆蛋白胶黏剂中亲水基团降低,Si—O键特征峰明显,BF与大豆蛋白分子间相互作用,形成新的复合结构;扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)图谱印证了BF与SPAI两相体系融合性良好,且固化胶接界面较为致密。中试试验结果进一步表明玄武岩纤维改性大豆蛋白胶黏剂具有良好的稳定性,其湿状胶接强度可高达1.05 MPa,木材压缩率仅14.92%,实用性较强。该研究可为改性大豆蛋白胶黏剂的工业化应用及推动环保木材胶黏剂的应用进程提供理论参考。     

一株土生克雷伯氏菌接种对黑麦草生长及磷吸收的影响

采用室内盆栽方法,研究了一株土生克雷伯氏菌(Klehsiella pneumoniae,102菌)在两种土壤中对黑麦草生长、磷吸收以及土壤有效磷的影响,同时采用抗生素与GFP双标记方法,观察了102菌在黑麦草根内定殖情况。结果表明,接种102菌25 d后,马肝土与潮土中的有效磷含量分别增加9.7%、42.1%,差异达到显著水平。接种102菌还显著提高了黑麦草生物量与植物体磷含量,示踪结果表明,102菌能够入侵黑麦草根内并定殖。     

奶牛场2种粪污处理模式碳足迹的Meta分析

[目的]为综合评估不同奶牛粪污处理方式的温室气体排放规律。[方法]采用Meta分析法研究了粪污静态堆肥过程中、厌氧发酵过程及发酵后沼液在储存和还田过程中温室气体的排放规律。[结果]静态堆肥过程中CH₄、CO₂、N₂O的排放因子分别为3.66、86.77、1.70 g/kg;厌氧发酵过程中单位沼气产量为0.245 L/g;厌氧发酵后沼液储存和还田过程中CH₄、CO₂、N₂O的排放因子分别为10.88、83.80、5.72 g/kg。对比分析结果显示，厌氧发酵后沼液在储存和还田过程中CH₄和N₂O的排放量显著高于静态堆肥过程中的排放量，而2种粪污处理模式CO₂的排放量间无显著差异；但因厌氧发酵产生的CH₄可用于发电，能有效减少温室气体的排放。[结论]测算显示，厌氧发酵管理阶段温室气体的综合排放量为-1 239.91 kg/Ueq,较静态堆肥具有更好的碳减排效果。     

细菌纤维素/壳聚糖/聚丙烯酰胺光热膜的抑菌性

选用细菌纤维素(BC)水凝胶作为光热膜基底材料，利用壳聚糖(Chi)及聚丙烯酰胺(PAM)中氨基等基团的抑菌作用来增强其抗污染性能。通过对大肠杆菌抑菌圈、生长曲线的分析，以及沼液混合菌生长情况的观察，发现BC膜中壳聚糖和聚丙烯酰胺的加入对微生物的生长有明显的抑制作用。大肠杆菌抑菌圈试验表明，BC/Chi/PAM光热膜对大肠杆菌有明显的抑制效果，抑菌圈达到5.0 mm,远高于BC膜的0.5 mm抑菌圈。添加不同光热膜与沼液共培养发现，添加BC/Chi/PAM光热膜对细菌生长有显著抑制作用，生物量比添加BC膜的处理少53%;而添加PAM的复合膜对沼液真菌的抑制效果显著，BC/PAM膜与BC/Chi/PAM膜真菌生物量显著少于BC膜。     

鲜水葫芦与其汁液厌氧发酵产沼气效率比较

为开发高效处理水葫芦的厌氧发酵产沼气技术,该文在35℃中温条件下,分别以鲜水葫芦和经固液分离的水葫芦汁为发酵底物,应用实验室自行设计的2套完全混合搅拌反应器(CSTR)进行了厌氧发酵比较研究。结果表明,以水葫芦为底物直接进行厌氧发酵,最大容积负荷为2.0kg/(m3·d),挥发性固体(VS)产气率为267mL/g,容积产气率为0.61m3/(m3·d),滞留期为27d,平均甲烷体积分数为58%,而以水葫芦汁为底物,COD(化学需氧量)容积负荷可达6.0kg/(m3·d),原料(COD)产气率为231mL/g,容积产气率可达1.4m3/(m3·d),平均甲烷体积分数为66%,滞留期仅需2.4d,COD平均去除率达85%,MLVSS(挥发性悬浮物浓度)平均去除率可达88%。因此,对水葫芦进行固液分离,以水葫芦汁作为厌氧发酵原料可大大提高处理效率,为水葫芦资源化利用提供了一条新途径。