餐厨垃圾与牛粪联合厌氧消化效率研究北大核心

试验对餐厨垃圾（FW）与牛粪（CM）联合厌氧消化效率进行了研究.在初始总固体（TS）负荷为6.7％和中温（35℃）条件下,考察不同的餐厨垃圾与牛粪TS配比（0：1,1：1,2：1,3：1,4：1,1：0）对联合厌氧消化过程的影响.结果表明：FW与CM联合厌氧消化单位VS沼气产量与甲烷含量均明显提高.FW：CM为2时（T3）,沼气产量和甲烷含量均最高,分别为574.15 mL·g-1VS和69.78％.整个厌氧消化过程T1 ～ T5的pH值稳定在6.0 ～8.0之间,未出现挥发性有机酸（VFAs）抑制现象,VFM浓度随着FW的比例增加而升高,FW单独发酵时,VFAs大量累积,第7d时达到35600 mg·L-1.产甲烷菌群利用丙酸转化为甲烷的效率较低,VFAs中丙酸浓度下降的幅度明显低于乙酸、丁酸.厌氧消化过程中T1～T5也未出现氨抑制现象,氨氮浓度整体呈现先迅速升高,后缓慢下降,再缓慢升高的变化规律.在常温沼气工程应用中,初始总固体（TS）为6.7％时,建议FW与CM的TS比为2：1.     

轻度炭化的玉米秸秆生物炭的燃烧行为研究

秸秆的综合利用日益受到关注,为利用轻度炭化技术制备的生物炭以提高玉米秸秆的燃烧值,降低其运输、储存成本,采用微分热重分析仪(DTG)研究了轻度炭化的玉米秸秆生物炭的燃烧行为。结果表明:通过TG-DTG三点法得到生物炭的燃烧点为303.89℃。利用Arrhenius方程,可知玉米秸秆生物炭的燃烧为一级反应,活化能为35.45kJ·mol-1。     

生物质炭基肥对玉米生长发育及产量的影响

为促进作物生长,提高土壤保水保肥能力和肥料利用率,采用生物质炭与化肥配合制备生物质炭基肥,以常规施肥为对照,通过田间多重比较试验,研究不同处理的生物质炭基肥对玉米生长发育及产量的影响。结果表明:施用生物质炭基肥可有效促进玉米的生长发育,缩短生育周期,改善玉米产量性状,进而达到增加产量的目的。其中,A5处理试验效果最佳,生育周期缩短了7d、株高增加9.0cm、穗位高度提升2.6cm、穗长增加0.7cm、行粒数增加2.2粒、百粒重增加4.0g、玉米产量达14 924kg·hm~(-2),增产率为8.48%。     

生物炭对餐厨垃圾厌氧消化的影响

[目的]探究生物炭对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响。[方法]通过向序批式厌氧消化系统中添加不同比例生物炭,研究其对餐厨垃圾厌氧消化效率及系统稳定性的影响。[结果]生物炭的添加可有效调节系统C/N,减少氨氮抑制,增强微生物活性,提高系统稳定性及厌氧消化产气效率。未添加生物炭处理(CK)的累计产气量为1 618 m L,甲烷含量为39%;而添加生物炭处理平均累计产气量达(2 939±473)m L,且平均甲烷含量均在50%以上;反应体系中添加生物炭处理的氨氮浓度均保持在2 000 mg/L左右,而对照处理的氨氮浓度均在2 500 mg/L以上,系统稳定性较差。生物炭添加量7%处理的累计产气量最高,达3 307 m L,平均甲烷含量55%,产甲烷菌群活性最高时,辅酶F420吸光值可达0.68,TS、VS和油脂去除率分别为60%、72%和61%。[结论]该研究可为餐厨垃圾的无害化处理和资源化利用提供科学依据。     

微量金属元素对中低温厌氧消化工艺的影响

[目的]探究微量金属元素对中低温厌氧消化工艺的影响。[方法]通过向序批式反应体系内投放微量金属元素(Fe、Co、Ni),研究不同温度条件下,厌氧消化效率的差异。[结果]35℃条件下,厌氧发酵对底物消耗更为迅速,产气效率更高,而20℃条件下,则更有利于刺激嗜冷产甲烷菌群的活性,各处理的p H多维持在6.5~7.0,更适宜厌氧发酵反应的进行。其产生的沼气,甲烷含量也相对更高,其中WP20处理平均甲烷含量可达52%。而投放微量金属元素,对不同菌种的刺激效果存在一定差异,在20℃条件下,微量元素对W菌种厌氧发酵产气效率影响最为显著;35℃条件下,微量元素对G1菌种影响较为明显,G1P35累计产气量达7 129 m L。[结论]该研究可为深入探讨低温条件下沼气生物强化菌群的微生物特性、环境因子互作、菌群时空分布和种群动力学提供技术支撑。     

有机无机复混肥对大豆根际环境的影响

在典型的酸化黑土上,研究了有机无机复混肥不同施入量对大豆根际土壤pH值、细菌、真菌及放线菌含量的影响.结果表明:有机无机复混肥可以大幅增加土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,其中细菌数量增加幅度最大,从52×106·g-1增加到154×106·g-1;同时施加复混肥还能提高土壤的pH值(从5.84到6.25)和大豆固氮菌的活性进而改善土壤的理化性质;此外,施加复混肥还可以增加速效氮和速效钾等营养成分的释放从而使土壤的营养水平得到明显改善,最终导致大豆产量的增加.     

底物浓度对产甲烷菌群产气性能的影响

试验设置6种不同TS浓度(2%、4%、6%、8%、10%、12%)的牛粪发酵液,在保持相同的恒温条件下,对比各处理在发酵过程中的产气量,沼气中CH4含量,pH变化情况。结果表明:发酵浓度不同,甲烷的产量也不同,以TS 6%、8%最高,10%、12%次之,4%、2%和CK较低,但是各处理产气高峰出现的时期相同。在相同的发酵温度条件下,沼气中的CH4含量与发酵浓度有关,牛粪料液浓度越高沼气中的CH4含量越高,试验的6种发酵浓度,以TS 12%的处理CH4含量最高,平均可达50%以上。发酵浓度不同的牛粪发酵料液在启动发酵初期,pH均下降,然后上升,后期又趋于稳定,发酵浓度越大,越易发生酸化。     

太阳能与发电余热复合沼气增温系统设计

为了实现大中型沼气工程在北方寒冷地区的应用推广。该文针对北方寒冷气候特点,以哈尔滨双城市沼气工程为例构建了1套太阳能-发电余热中温厌氧发酵增温系统,阐述了该增温系统的设计原理,并对沼气发酵热负荷、发电机组余热回收利用率、太阳能集热装置热效率等关键参数进行了理论计算。计算得出该沼气工程全年平均每日热量的损失为6659.2 MJ,太阳能-发电余热中温厌氧发酵增温系统全年平均每日集热量为7017.6 MJ。通过对增温效果与该工程的热量损失进行对比,表明12、1、2月份系统需沼气发电机组额外提供372.2、369.4、208.3 kWh电量增温,其余月份系统可以实现发酵工程每日热量损失的补充,保证该工程的稳定运行。在8月份对示范工程的一次发酵罐体进行了增温效果测试,表明该增温系统在28 d左右可将该发酵罐内物料温度提升到中温发酵水平。该文为北方寒冷地区大中型沼气增温保温设备的配套建设提供参考。     

污泥生物有机肥对大豆产量和氮磷吸收的影响

试验采用随机区组设计,设5个施肥水平(CK为常规化肥;A为化肥+8kg/hm2污泥生物有机肥;B为化肥+11kg/hm2污泥生物有机肥;C为化肥+15kg/hm2污泥生物有机肥;D为化肥+20kg/hm2污泥生物有机肥),2种施肥方式(拌肥和拌种肥),研究了污泥生物有机肥对大豆产量及其营养器官(叶片、主茎和根系)氮、磷养分吸收的影响。结果表明:在施入污泥生物有机肥后,大豆产量及其营养器官中的氮、磷含量均高于对照(C>B>A>D>CK)。且拌种肥处理均高于拌肥处理,其中拌种肥的C处理大豆产量最高,为1 898.5kg/hm2,增产8.18%。说明污泥生物有机肥可提高大豆产量,并对氮、磷吸收有一定的促进作用。     

提高低温沼气发酵效果的研究

为了促进寒区沼气生产,通过在低温条件下对产甲烷菌群的传代富集,以及沼气促进剂的投放,研究提高低温沼气发酵的效果。结果表明:第一代累计产气量100.0 mL,甲烷含量为45%左右,第五代为338.3mL,第六代则达到了367.7mL,甲烷含量也增至65%以上;在第五代中筛选出的高效产甲烷菌群中投入促进剂,累计产气量可达到428.0mL,增加产气率达40%以上,甚至超过了第六代产气效果16.4%。可见,随着代数的增加,菌群数量、产气量均相对增加,启动时间逐渐缩短;而沼气促进剂也能够增加甲烷发酵的效率,从而大幅提高产气量。