秸秆生物炭配施沼液对土壤有机质和全氮含量的影响

为增加沼液中养分在土壤中的滞留量,提高沼液利用效率,本文采用室内土柱试验,研究了不同生物炭混掺量(CK、0.5%、1.0%、2.0%)、生物炭混掺厚度(0、5、10、15、20 cm)和土壤容重(1.30、1.35 g·m^-3)对土壤有机质和全氮含量的影响。结果表明:土壤容重相同时,土柱入渗液渗出速率随生物炭混掺量和混掺厚度的增加而增大;土壤容重不同时,1.35 g·cm^-3土壤土柱入渗液渗出速率小于1.30 g·cm^-3土壤,土壤有机质和全氮含量均呈1.30 g·cm^-3土壤容重小于1.35 g·cm^-3土壤容重;土柱内有机质和全氮含量随生物炭混掺量增大而逐渐增加,生物炭混掺量为2.0%时对土壤有机质和全氮含量影响最大;土柱内有机质含量随生物炭混掺厚度增大而逐渐增加,生物炭混掺厚度为20 cm时对土壤有机质含量影响最大,而全氮含量在土壤容重为1.30 g·cm^-3、混掺厚度10 cm时影响最显著,土壤容重为1.35 g·cm^-3、混掺厚度15 cm时效果较为显著。研究表明生物炭配施沼液时土壤有机质和全氮含量受生物炭混掺厚度、混掺量和土壤容重综合作用的影响。     

白酒糟与菊芋渣混合青贮发酵品质及微生物菌群多样性

利用青贮原理将白酒糟和菊芋渣混合进行固态发酵,二者按照不同鲜质量比发酵10、30、60 d时,分别考察营养成分、木质纤维含量和发酵特性的动态变化,并通过高通量测序技术解析发酵微生物菌群多样性。结果表明,当白酒糟和菊芋渣以1.2:1和1:1.5比例发酵时,可溶性碳水化合物含量显著高于其他处理组(P0.05),中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和木质素含量均显著低于其他处理组(P0.05),相对饲用价值和生物降解潜力较高。发酵过程中pH值、乳酸和氨氮含量等特性参数均处于优良青贮品质范围,V-score评分均为优等。白酒糟或菊芋渣单独发酵期间主要以变形菌和厚壁菌门细菌为主,混合发酵时则演变为以厚壁菌门、乳杆菌属细菌为主。总之,白酒糟与菊芋渣能通过生化互补特性发挥协同效应实现优质青贮,综合考虑糟渣生物质资源的利用价值和处理效率等因素,实际生产中建议以1.2:1比例混合青贮发酵30 d为宜,可获得良好发酵品质。     

物化法去除糖蜜酒精废水硫酸盐效果及其产气性能的比较

糖蜜酒精废水中高浓度的硫酸盐会抑制生化处理产甲烷性能。该文采用活性炭、Ba Cl2·2H2O、Ca(OH)2及铁碳微电池法对糖蜜酒精废水中的硫酸盐进行预处理,并分析了预处理前后硫酸根及化学需氧量COD的变化,同时,也分析评价了几种方法对产气性能的影响。结果表明:在500.0 g糖蜜酒精废水中加入8.0 g活性炭,硫酸根去除率达80.0%以上,且产气性能相对最好,累计产气率可达437.3 m L/g。在500.0 g糖蜜酒精废水中,根据S元素含量和Ba SO4的分子组成比例,添加70%的化学试剂Ba Cl2·2H2O,能全部去除硫酸根,累计产气率可达483.2 m L/g,产气效果相对最好,同等条件下,添加70%的Ca(OH)2,硫酸根也能全部去除,累计产气率可达436.6 m L/g。铁碳微电池处理的糖蜜酒精废水,能有效抑制硫酸根的影响,并且可以提高废水的可生化性,累计产气率为451.0 m L/g,是对照处理293.1 m L/g的1.5倍。各处理效果的产气性能排序为70%Ba Cl2·2H2O铁碳微电池8.0 g活性炭吸附70%Ca(OH)2对照组。     

玉米秸秆与废弃白菜的混合青贮品质及产沼气能力分析

为实现干玉米秸秆(dried maize straw,DMS)的长时间保质贮存,利用青贮原理将DMS与废弃白菜(cabbage waste,CW)连续混贮90 d,设置DMS单贮组和6个不同质量比例(DMS:CW=29:19、27:21、25:23、23:25、21:27和19:29)混贮组,间隔30 d分析其贮存品质,筛选适宜贮存条件,并考察秸秆贮存前后的微观结构变化和产沼气潜力。结果表明,与单贮组相比,6个混贮组的p H值均显著下降(P0.05),乳酸含量显著升高(P0.05),混贮品质优于单贮。6个混贮组贮存30 d时的p H值均为最低,乳酸含量最高,感官评价均为优级,30 d后p H值有所上升,乳酸含量急剧下降,60d时的木质素含量显著降低(P0.05),综纤维素含量显著升高(P0.05)。随着CW比例增加,混贮组p H值逐渐减小,乳酸含量逐渐增加,MEⅤ组(DMS:CW=21:27)p H值最低,乳酸含量最高,能使DMS连续贮存60 d不变质。扫描电镜结果显示,青贮发酵使干秸秆原先致密复杂的木质纤维结构开始瓦解,青贮秸秆表面有很多裂缝和孔洞,与微生物或酶的可接触面积增加。沼气发酵试验表明,MEⅤ组混贮秸秆的累积产气量略高于未贮存干秸秆,且累积甲烷产量提高了61.67%,是未贮存干秸秆的1.6倍。Modified Gompertz模型显示混贮秸秆的甲烷生成速率增加,产甲烷能力提高。总之,当DMS∶CW质量比为21∶27(含水率为73%)时DMS能连续保质贮存2月,且贮存后秸秆的甲烷产量明显提升。     

户用太阳能恒温沼气生产系统全年产气性能试验

为满足北方农户全年生活燃气需求和研究户用恒温沼气池的产气特性,研发了发酵容积为3 m3的地上式太阳能恒温沼气生产系统。从沼气池的产气稳定性,不同发酵温度、不同发酵原料下的产气性能,全年产气特性4个方面对该系统做了试验研究。在兰州地区气象条件下,厌氧发酵试验结果发现:该太阳能恒温产气系统可全年稳定连续运行,全年累计产气398.52 m3;当最低环境温度分别高于-19.9、0.7和6.9℃时,系统可以实现26、28和37℃恒温厌氧发酵;当猪粪与农户常见的玉米秸秆、蒿草、莲花菜叶按一定比例混合发酵后,可显著提高沼气中甲烷体积分数并延长或缩短发酵周期。     

番茄茎叶与牲畜粪便协同厌氧消化性能研究

为确定番茄茎叶与牲畜粪便混合物料的协同作用对厌氧消化产甲烷的影响,文章研究了中温(37℃±1℃)和固体质量分数为12%时,牛粪或猪粪与番茄茎叶按挥发性固体比例(1∶0,3∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶3,0∶1)混合厌氧消化产甲烷性能。结果表明:添加高比例的牲畜粪便对甲烷产量具有明显的协同促进作用。当牲畜粪便与番茄茎叶混合比例为3∶1时,甲烷产率和累计甲烷产量达到最大值,猪粪混合组分别为294.41 mL·g~(-1) VS和16087mL,较牛粪混合时分别提高了23.84%和10.79%。牛粪或猪粪与番茄茎叶混合厌氧消化协同作用值分别为-9.97%~25.48%和-7.05%~20.34%,混合比例为1∶3时产生了拮抗作用,甲烷产量分别降低了9.97%和7.05%。修正的Gompertz方程能较好反映物料混合厌氧消化产甲烷过程,拟合结果的R2在0.9855~0.9989之间。     

北京地区太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气工程增温系统研究

为了解决北京地区大中型沼气工程增温问题,文章结合北京地区气候特点,构建了一套太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气增温系统,阐述了系统设计的原理,计算和分析了发酵罐的热负荷、太阳能集热器集热量、空气源热泵供热量、沼气发电余热量和系统的经济性。结果表明:3种联合增温系统的作用下料液的温度能够一直维持在(37℃±1℃)范围内,在中温厌氧发酵范围内产气也达到最佳,取得了良好的试验效果。沼气工程全年月平均热量损失为7325.0 MJ,太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气增温系统月平均产热量为7464.1 MJ,可以完全满足工程的热量需要,保证整个系统稳定运行。同时也具有良好的经济效益性,对今后在北京的大中型沼气工程中具有一定的的参考意义。     

施用沼液对设施番茄生长与土壤生态环境的影响

为探求番茄全生育期施用沼液对其生长及土壤环境的影响,系统研究了沼液配比及灌溉量对番茄农艺性状、品质、产量、土壤理化环境和土壤生物学特性的影响。结果表明:T3处理(沼液配比1∶4,作物-皿系数(Kc)为1. 0)番茄的株高、茎粗和单株叶面积均为各处理最大,分别比纯水处理(C0)高24. 11%、15. 59%和33. 92%。与C0处理相比,灌施沼液可以增加番茄产量、改善番茄品质和口味,T2处理(沼液配比1∶4,Kc为0. 8)能够获得最高产量、最高的维生素C及可溶性总糖含量。灌施沼液可以降低土壤容重和土壤p H值,增大土壤总孔隙度及土壤饱和导水率,灌施沼液各处理土壤有机质含量随土层深度呈先增加后降低的趋势。灌施沼液还可以增加各生育期内细菌、真菌、放线菌数量,其中土壤细菌、真菌数量均表现出自苗期到果实膨大期呈增加趋势,阈值出现在果实膨大期,而后逐渐降低,放线菌数量自苗期到果实成熟期呈逐渐增加的趋势,阈值出现在果实成熟期。施用沼液各处理土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶的活性在番茄生育期内分别表现为持续增大、先增加后降低和先降低后上升的变化规律,阈值分别出现在果实成熟期和果实膨大期、开花结果期。综合分析试验结果,T2处理更有利于番茄的生长、产量品质的形成以及土壤环境的改善。     

沼液施用对设施土壤饱和导水率的影响

为探求沼液灌溉对土壤饱和导水率的影响。系统研究了不同沼液配比及灌溉量对番茄根区不同深度土壤的pH值、容重、总孔隙度、颗粒机械组成、含水率和有机质的变化规律,进而分析对土壤饱和导水率的影响。灌施沼液能一定程度降低土壤pH值,降幅为1.25%～3.75%;施用沼液可以降低土壤容重,降低幅度在2.13%～8.97%之间;灌施沼液可以降低土壤砂粒含量,增加土壤粉粒及黏粒含量;随着沼液灌溉配比增大以及沼液灌溉量的增加,不同土层深度的总孔隙度均呈现增加的趋势;土壤含水率与沼液配比无关与沼液灌溉量呈正相关,土壤含水率随土层深度呈抛物线变化;垂直剖面上,沼液灌溉处理土壤剖面的饱和导水率都随土壤深度的增加而下降;有机质对土壤饱和导水率的影响阈值为18.51 g/kg。多元逐步回归分析表明土壤容重、黏粒含量以及土壤有机质含量是影响土壤饱和导水率的主要因子,建议沼液合理的配比及灌溉量应控制为T2处理,但是其长期施用效果还有待于进一步验证。     

车用生物燃气工程范例余热定量评估及可利用性分析

针对车用生物燃气工程能耗高、余热利用率低的问题,该文以国内4个典型工程为基础,构建了产气规模为1万m3/d的示例工程,并对其进行余热分析.分析结果显示,此类工程用能量大,占总产能的30.01%~36.44%;余热利用率低,只有部分贫液余热得以回收;系统余热主要由脱碳塔顶气余热、脱碳贫液余热、压缩机余热、沼液余热和锅炉尾气余热5部分组成,其多为低品位余热、量大稳定.余热计算表明,在最冷月和最热月系统余热潜力分别为5.87×104、4.79×104MJ/d,最大节能潜力分别为74.81%和73.92%,节能潜力降序排列为沼液余热>贫液余热>塔顶气余热>压缩机余热>锅炉余热.余热可利用性分析认为工程余热可利用性较高,回收价值较大.