TS质量分数对甜瓜茎叶厌氧发酵特性的影响

以甜瓜茎叶为厌氧发酵的试验原料,在(35±1)℃、沼气菌种的体积分数为30%的条件下,研究不同TS质量分数(60、80和100g/kg)对甜瓜茎叶单相批量厌氧发酵产沼气的影响。结果表明,总固体(TS)质量分数为60、80和100g/kg的料液日平均产气量分别为202.9、303.5和345.4mL/d,累积产气量随TS质量分数的升高而增大,分别为6 087.0、10 016.5和12 435.5mL。但三者的TS产气率、新鲜原料产气率、挥发性固体(VS)产气率均表现为80g/kg100g/kg60g/kg,TS降解率与此变化一致。CH4体积分数均是先增大而后维持在50%以上,峰值均在64%以上。     

甜瓜茎叶不同部位及其与玉米秸秆混合物的厌氧发酵特性

【目的】研究甜瓜茎叶厌氧发酵的产气特性和潜力。【方法】在温度(35±1)℃、总固体含量为80g/kg、菌种比例30%条件下,分别以甜瓜茎、甜瓜叶和甜瓜整株茎叶及其与玉米秸秆的混合物为原料,进行批量厌氧消化试验,测定厌氧发酵过程中日产气量、累积产气量、甲烷体积分数以及TS产气率和VS产气率。【结果】甜瓜茎的TS产气率和累积产气量均最高,分别为297.6mL/g和10 618.5mL,甜瓜叶的TS产气率和累积产气量均最低,分别为235.8mL/g和8 427.5mL,甜瓜整株茎叶的TS产气率和累积产气量居中,分别为256.9mL/g和9 173mL。添加玉米秸秆使甜瓜叶和甜瓜整株茎叶的累积产气量分别增加了22.9%和13.9%,甜瓜茎的累积产气量减少了15%;使甜瓜茎、甜瓜叶、甜瓜整株茎叶的发酵时间分别延长了7,11,10d。【结论】甜瓜茎叶不同部位均具有良好的产气潜力,添加玉米秸秆提高了甜瓜叶和整株的TS产气率,降低了甜瓜茎的TS产气率。     

蒸汽爆破预处理提高香蕉茎秆厌氧消化产气性能研究

为有效利用香蕉茎秆资源,提高厌氧消化效率,采用蒸汽爆破法对香蕉茎秆固体剩余物进行预处理,探讨不同预处理条件对香蕉茎秆厌氧消化产气性能的影响。试验结果表明:当汽爆压力为3.0 MPa时,30 d累积产气量、甲烷产量达最高,为4 130、2 350 m L,分别比对照组(累积产气量3 040 m L,甲烷量1 371 m L)提高35.8%和71.4%;单位干物质产气量达413 m L/g TS,单位干物质产甲烷量235 m L/g TS;蒸汽爆破预处理可有效提高香蕉茎秆产气潜力。     

灌施木醋液对土壤团聚体和侧柏生长的影响

【目的】探究木醋液对土壤团聚体和侧柏生长的影响,为木醋液在黄帝陵古柏群保护区的推广应用提供理论依据。【方法】以木醋液为研究材料,采用土壤培养和盆栽试验相结合的方法,对灌施不同稀释倍数(0∶1,1∶0,1∶1,1∶5,1∶10,1∶25,1∶50,1∶100,1∶500,即木醋液与水的体积比)木醋液后土壤有机质含量、土壤团聚体分布、团聚体分散度、不稳定团聚体指数和侧柏生长指标(苗高、生物量)进行测定。【结果】灌施一定量的木醋液,能降低土壤pH值,提高土壤有机质含量;稀释倍数小于10倍时,灌施木醋液有利于增加0.25mm土壤团聚体质量分数,降低土壤团聚体分散度和不稳定指数;稀释倍数大于10倍时,对0.25mm土壤团聚体质量分数、土壤团聚体分散度和不稳定指数的影响不显著。在盆栽试验中,施用稀释25倍以下木醋液对侧柏产生毒害作用,稀释倍数在25~500倍时可促进侧柏生长,其中稀释倍数为50倍时侧柏苗高和生物量达到最大。【结论】灌施木醋液对土壤团聚体和侧柏生长均有影响。     

ＮａＯＨ预处理花生壳厌氧发酵制取沼气的试验研究

为了探索花生壳厌氧发酵制取沼气的产气特性和潜力,利用NaOH在无流动水和常温的条件下,分别用质量分数为2%、4%、6%、8%的NaOH溶液对花生壳进行了碱性化学预处理,在中温(35±1)℃、总固TS质量分数为8%、pH为7.0～7.6条件下,利用自行设计的厌氧发酵实验装置进行批量厌氧消化试验,研究NaOH预处理对花生壳厌氧发酵过程中产气量、pH值和甲烷含量的影响规律.结果表明,4% NaOH预处理下的花生壳的总产气量为28 083 mL,比不使用NaOH和8%NaOH预处理的总产气量分别高48.91%和35.72%;甲烷含量最高超过60%,且平均甲烷含量高于不处理、2%和8%NaOH预处理;pH初期波动,13 d后基本稳定在7.2左右.4%NaOH预处理下的TS产气率、VS产气率以及甲烷含量和不处理以及8%NaOH预处理下的差异性显著(P<0.05),和其他两组试验之间的差异不显著(P>0.05),表明4%NaOH预处理是较优的工艺条件.     

蔬菜废弃物厌氧发酵产气特性

为探究蔬菜废弃物无害化处理效果,以菜花、甘蓝、白菜、西红柿废弃叶与牛粪为原料,在（35±1） ℃条件下,利用自行设计的沼气发酵装置,进行单因素厌氧发酵试验,通过测定发酵过程中的产气量、甲烷体积分数、pH等各项指标,对蔬菜废弃物及其与牛粪混合原料厌氧发酵产气规律和特性进行研究。结果表明：菜花叶（A组）、甘蓝叶（B组）、白菜叶（C组）、西红柿叶（D组）单独厌氧发酵会出现两个产气高峰,平均日产气量分别为503.8、584.7、538.3、615.7 mL/d,32 d的累计产气量分别为16 121、18 709、17 226、19 701 mL,其中甘蓝的平均甲烷体积分数最高为50.8%;菜花叶+牛粪（E组）、甘蓝叶+牛粪（F组）、白菜叶+牛粪（G组）、西红柿叶+牛粪（H组）厌氧发酵的平均日产气量分别为1 036.8、699.8、775.2、910.9 mL/d,47 d的累积产气量分别为48 729、32 891、36 434、42 812 mL,其中西红柿废弃茎叶与牛粪混合厌氧发酵的平均甲烷体积分数最高为54.0%。蔬菜废弃茎叶与牛粪混合厌氧发酵呈现发酵周期延长、产气量升高、甲烷体积分数增加的趋势。     

3种农林生产剩余物厌氧发酵的特性

以3种农林废弃物(佛手瓜茎叶、蘑菇废料和梧桐叶)为发酵原料,在(30±1)℃恒温条件下,通过对厌氧发酵过程中各种原料日产气量、pH值和气体成分等动态指标的测定,探究各种原料的发酵特性.结果表明:3种原料均配成2 000 g发酵液、并且总固体含量为8%的条件下,3种原料产气都有两个高峰,且持续时间相当.蘑菇废料,梧桐叶的累积产气量分别是45 360、32 770和14 470 mL,日平均产气量分别为657、216 、482 mL/d.在发酵过程中梧桐叶和蘑菇废料的pH值变化较为正常,第8天时测得两者的甲烷体积分数均在40%以上.佛手瓜茎叶在发酵过程中出现一定程度的酸积累现象,进入甲烷化阶段也比较晚.     

施用木醋液对猕猴桃品质的影响研究

通过田间试验,以猕猴桃为材料,研究木醋液施用部位及施用浓度对猕猴桃品质的影响,结果表明:1对于提高猕猴桃品质,叶面喷施效果更加明显。2不同喷施浓度对猕猴桃品质影响程度不同,其中,叶面喷施稀释100倍的木醋液能够显著提高果实维生素C含量,减少猕猴桃中可滴定酸含量;叶面喷施稀释150倍的木醋液能够显著提高果实可溶性固形物含量;叶面喷施稀释250倍木醋液可以增加果实硬度。3低浓度的木醋液对猕猴桃果实品质没有显著影响。4最佳施用方式为叶面喷施稀释100~150倍木醋液。     

葡萄皮渣的沼气发酵潜力研究

[目的]为合理利用造酒工业的有机废弃物提供依据。[方法]以沼气发酵后的厌氧活性污泥为接种物,测定了葡萄干皮渣和湿皮渣发酵前后的总固体（TS）含量、挥发性固体（VS）含量、pH值和产气量。[结果]以干皮渣和湿皮渣为原料发酵第2天即产生沼气,干皮渣在15d和湿皮渣在20d后产生的沼气不能持续燃烧,甲烷含量较低。干皮渣和湿皮渣发酵至15d时的产气量均占总产气量的80%以上,湿皮渣的累积产气量大于干皮渣。前10d干皮渣的产气速率高于湿皮渣,后期则相反。干皮渣的TS利用率为12.61%,VS利用率为2.26%。湿皮渣的TS利用率为5.61%,VS利用率为3.97%。[结论]葡萄干皮渣的沼气发酵潜力为230ml/g（TS）、180ml/g（VS）,湿皮渣的沼气发酵潜力为1510ml/g（TS）、150ml/g（VS）。     

生活垃圾模拟填埋条件下水解酶活力及产气研究

以小型填埋反应器模拟实验(恒温(36±2)℃,运行120d)为基础,采用pH值调节、营养元素添加(Fe3 和S2-)以及微生物接种3种处理方式,研究了生活垃圾填埋降解过程中纤维素酶、淀粉酶变化和产气情况。结果表明:3种处理方式下淀粉酶活力均显著高于纤维素酶活力(p<0.01),纤维素水解酶活力在偏酸性(pH4.5～6.0)条件下较高,而淀粉酶在酸性较强(如pH4.5)的条件下活性较低。添加Fe3 条件下纤维素酶活性增强,而淀粉酶活性减弱;Fe3 的加入可显著促进甲烷气体的产生和及其体积分数的提高,产气时间延长,S2-对两种水解酶活力的影响与Fe3 的趋势相同,但幅度较小。接种微生物是促进城市生活垃圾快速降解产气的有效方式,水解酶活力和产气量及甲烷体积分数均显著增加,仅接种微生物的反应器气体甲烷体积分数达到55%以上,而微生物接种和Fe3 加入相结合的方式反应器气体甲烷体积分数达到62%以上。     

不同黄贮预处理对水稻秸秆干法厌氧发酵特性的影响

针对长三角水源区高C/N水稻秸秆干法厌氧发酵产气效率低的问题,利用自制全自动不锈钢发酵罐装置,探索了不同黄贮预处理技术对厌氧发酵效率的影响,并从预处理前后物料结构变化与降解效果方面对秸秆产沼机理进行了初探。结果表明,在发酵物料C/N为50的条件下,8 mg·L~(-1)Ca(OH)_2的稀碱处理组和稀释20倍沼液的微生物处理组产气效果最佳,单位干物质产气量分别达407 L·kg~(-1)VS与397 L·kg~(-1)VS,总产气量分别是对照组的1.64倍和1.59倍,可以达到最佳C/N条件下的80%～115%,表明适宜的预处理方式可在一定程度上解决因氮源不足造成的产气效率低下问题。两种预处理方式均可使水稻秸秆表面蜡质层、颗粒物与丝状物分解,进而提高纤维素类物质降解效率。研究表明,稀碱预处理可缓冲发酵前期酸化对产气的抑制作用,沼液处理组可显著提高发酵初期沼气中的甲烷含量,但所需预处理时间相对较长,约为稀碱预处理的4倍,工程应用中可根据实际需求选择适合的预处理方式。     

进料浓度对猪粪混合稻秆厌氧产甲烷特性的影响

为研究猪粪（Pig manure,PM）与稻秆（Rice straw,RS）的组配比例与进料的固形物（Total solid,TS）浓度对中温条件下厌氧产甲烷特性的影响,通过批次厌氧发酵试验摸清不同挥发性固体（Volatile solids,VS）配比（PM/RS=1：0、4：1、2：1、1：1、1：2、1：4、0：1）下的原料产甲烷规律,并选择VS配比（均以PM/RS计）为1：1、4：1的混合原料开展进料浓度（TS分别为4.6%、7.1%、9.6%、12.1%）梯度提升的连续厌氧发酵试验。结果表明：批次发酵试验中VS配比为4：1时产甲烷性能表现最好,产甲烷潜力（P值）、反应动力常数（k）、最大产甲烷速率（R_m）及甲烷产率达到峰值时间（t_max）分别为380.3 mL·g^-1 VS、0.098 d^-1、37.2 mL·g^-1 VS·d^-1、4.4 d。连续发酵试验中,在水力停留时间为30 d、VS配比为4：1时连续产甲烷性能更优,甲烷产率、产甲烷潜力转化率和容积产甲烷率分别达到354.8 mL·g^-1 VS、93.3%、0.88 L·L^-1·d^-1。但混合物料中猪粪比例越高,发酵系统的氨抑制风险也越高。在进料浓度达到12.1%条件下,VS配比为4：1时的游离氨浓度是VS配比为1：1时的1.47倍,达到223.2 mg·L^-1。研究表明,猪粪与稻秆混合原料VS配比为4：1（配比后的C/N=22~23：1）时,可提高发酵原料转化效率和容积产甲烷率;同时,进料TS浓度低于12.1%（有机负荷率为2.87 g VS·L^-1·d^-1）可降低厌氧发酵中的氨抑制,保证沼气工程稳定运行。     

微生物预处理稻草秸秆产沼气试验研究

[目的]寻求一种高效经济的微生物预处理方法。[方法]利用实验室培养的黑曲霉、青霉和根霉对稻草秸秆进行前期预处理,分预处理5和10d2组,将预处理后的稻草进行厌氧沼气发酵,考察经菌处理后的稻草产气效果。[结果]预处理5d的稻草发酵产沼气的周期为56d,产气高峰出现在发酵的第16天。经青霉、黑曲霉和根霉复合菌预处理的稻草产气效果最好,其TS产气潜力为136.03ml/g,比对照组提高了64.22%,VS产气潜力为166.07ml/g,比对照组提高65.92%。从经菌预处理10d的稻草产气效果来看,对照组产气总量高于试验组。[结论]从TS、VS产气潜力及产气总量来看,菌预处理稻草5d的效果要高于菌预处理稻草10d的;从不同菌剂预处理效果来看,以黑曲霉、青霉和根霉复合菌剂预处理的效果最好。     

混合花卉秸秆厌氧发酵产甲烷特性及动力学研究

为研究混合花卉秸秆厌氧发酵产甲烷特性,选取玫瑰(Rosa rugosa),百合(Lilium lancifolium),满天星(Gypsophila paniculata),向日葵(Helianthus annuus)花卉秸秆混合物与驯化过的猪粪、牛粪混合物进行厌氧发酵试验。设置3种不同的总固体(Totalsolids,TS)浓度(3%、5%和7%)观察厌氧发酵产甲烷特性及系统稳定性。采用3种模型(修正的Gompertz、Cone和Logistic模型)进行厌氧发酵动力学分析。结果表明,TS浓度3%产甲烷量最高,累计产甲烷量258.07 mL·g^-1 VS。随TS浓度升高(3%～7%),延滞期时间相应延长(19～32 d)。挥发性脂肪酸含量(volatile fatty acids,VFAs)在3种TS浓度中均呈先升高后降低趋势。3种TS浓度化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)平均消解率为60.19%～68.53%。通过动力学分析表明,Cone模型相比修正的Gompertz与Logistic模型,具有较高的拟合优度(R²     

不同预处理方法对麦秆厌氧消化产气特性的影响

【目的】探索不同的生物和化学预处理方法对麦秆厌氧发酵产气的影响,为提高麦秆能源转化率提供依据。【方法】采用自行设计的可控恒温发酵装置,以经生物（复合菌剂、糖酵酶、沼液）和化学（NaOH（添加量为60 g/kg）和氨水(20 mL/L)）方法预处理过的麦秆和未处理麦秆（CK）为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体（TS）质量分数为8%的条件下进行批次厌氧发酵（35 ℃）,分析复合菌剂、糖酵酶、沼液、NaOH和氨水对麦秆厌氧发酵产气量、甲烷含量和pH值变化的影响,并对其产气指标（干物质产气率、挥发性干物质（VS）产气率和甲烷平均含量）进行比较。【结果】各预处理方法均可明显提高麦秆的日产气量峰值,并可提早产气高峰的出现时间。各处理总产气量的高低顺序为：NaOH＞复合菌剂＞糖酵酶＞沼液＞氨水＞CK;与CK相比,不同生物和化学预处理方法可提高麦秆产气量5.85%～48.16%,提高甲烷平均含量15.06%～39.47%。经NaOH预处理的麦秆发酵后总产气量为12 620 mL,比CK提高了48.16%;甲烷平均含量为46.8%,比CK高出39.47%。随着发酵时间的延长,所有处理pH均呈先下降后升高直至趋于稳定的变化趋势。经NaOH处理的麦秆发酵后TS、VS产气率显著高于其他处理(P＜0.05)。【结论】用NaOH（添加量为60 g/kg）对麦秆进行预处理后在35 ℃下厌氧发酵,可以有效提高麦秆的产气量。     

木醋液的杀线活性及对根结线虫病的防治效果研究

 【目的】初步探究木醋液对根结线虫2龄幼虫的抑制作用,以及木醋液及其配剂对根结线虫病的田间防治效果。【方法】采用浸渍法测定不同稀释浓度的木醋液对根结线虫2龄幼虫抑制作用,根据实验室测定结果设计小区试验,进行木醋液及其配剂对石榴根结线虫病、番茄根结线虫病的大田防治。【结果】不同稀释浓度的木醋液对4种常见根结线虫的2龄幼虫均有抑制作用,随着稀释倍数的增加,抑制作用减小。木醋液稀释浓度为150倍处理72 h时,北方根结线虫、花生根结线虫、南方根结线虫、爪哇根结线虫的校正死亡率分别达到了76.3%、78.４%、77.9%和72.2%。木醋液和木醋液配剂对石榴根结线虫病有较好的防治效果,防治效果分别达到了63.9%和50.5%。木醋液和木醋液配剂对番茄根结线虫病的防治效果,寻甸分别为54.1%和28.6%,个旧的为27.8%和19.6%。【结论】初步证明木醋液对根结线虫2龄幼虫有抑制作用,对石榴根结线虫病和番茄根结线虫病有防治效果,对防治根结线虫病有研究价值、应用价值和开发前景。     

菌群预处理对高粱秸秆乙醇-甲烷联合转化效率的影响

生物燃料的生产和利用可减少人类对化石能源的依赖。秸秆富含木质纤维素,是生产生物燃料的重要原料之一,但其结构致密、复杂,生物降解难度大,需要预处理以提高能源转化效率。本研究利用复合菌系MC1预处理高粱秸秆,分析了不同处理时间秸秆的降解特性,比较了秸秆单产甲烷发酵与乙醇-甲烷联产发酵的生物转化效率。结果表明：复合菌系MC1能有效降解高粱秸秆,预处理5 d秸秆的质量损失率达到39.64%,其水解液中可溶性化学需氧量（sCOD）及挥发性有机酸（VFAs）浓度达到最高,分别为8.10 g·L^-1和2.92 g·L^-1。预处理后秸秆单产甲烷发酵时,5 d-预处理体系的甲烷产量（以挥发性固体计）最大,达到180.68mL·g^-1,比未处理秸秆提高了60.56%。预处理后秸秆乙醇-甲烷联产发酵时,5 d-预处理体系乙醇（以挥发性固体计）和甲烷产量最高,分别为79.18 g·kg^-1和239.50 mL·g^-1,比未处理秸秆分别提高了173.78%和138.74%,且总产能达到11 947.04 kJ·kg^-1,是未处理秸秆总产能的2.45倍。高粱秸秆预处理后进行乙醇-甲烷联产比其单产甲烷总产能高出8.21%~65.06%,表明微生物菌群MC1预处理与乙醇-甲烷联合转化是提高高粱秸秆能源转化效率的有效手段。     

接种率及尿素添加量对农村生活垃圾厌氧发酵产甲烷的影响

为了解接种率及尿素添加量对农村生活垃圾厌氧发酵产甲烷的影响,选取3个水平的接种率（0.3、0.5、1.0）和3个水平的尿素添加量（1%、3%、5%）进行农村生活垃圾厌氧发酵实验。结果表明,在相同尿素添加量的条件下,接种率（0.3~1.0）越高越有利于甲烷产生,同时挥发性脂肪酸降解速率越快;而在相同接种率的条件下,随尿素添加量（1%~5%）的增加,甲烷产量呈先升高后降低的趋势。Gompertz动力学模型拟合结果表明,在接种率为1.0、尿素添加量为3%的条件下,厌氧发酵产甲烷延滞期较短（12 d）,70 d累积甲烷产量最高（0.44 L·g^-1 TS）,发酵过程未发生酸化现象。     

土壤氧气可获得性对双季稻田温室气体排放通量的影响

为探讨土壤氧气可获得性(SOA)对双季稻田温室气体排放的影响,利用静态箱气相色谱法对多种管理措施影响下稻田温室气体排放通量和土壤氧化还原电位(Eh)、pH值及田间淹水深度(H)等3种SOA因子进行了观测。结果表明,甲烷(CH₄)排放最集中的Eh值、pH值和H范围分别为-100-0mV、5 < pH < 6和1-5cm,3个范围内分别观测到48.8%、61.1%和77.0%的CH₄排放,其中H对CH₄排放影响最明显,单独由其就可解释37.8%的CH₄排放通量(P < 0.0001)。对于氧化亚氮(N₂O),观测到较多的负通量,其纯排放最密集的3种SOA因子的范围分别是:0-100mV、5 < pH < 6和1-5cm,而200-300mV是其排放的临界Eh范围,高于此范围N₂O排放极少。厌氧的反硝化过程是双季稻田N₂O产生的主导过程。可为水稻田温室气体排放机理研究提供基础数据。     

基于连续运行条件下的稻秸干法厌氧发酵中试研究

为了探索连续进料运行下秸秆干法厌氧发酵的产气情况,设计了一种适用于稻秸干法厌氧发酵中试系统,研究了牛粪单发酵启动试验、不同进料方式和氮源添加下的产气特征并且进行了技术经济性分析评估。结果表明:中试装置可实现含固率为20%的秸秆物料均匀混合,提高进料效率和实现连续发酵均衡产气。发酵启动试验阶段,牛粪单发酵29 d后具备处理稻秸所需的最佳厌氧微生物体系、适宜的发酵温度等,从而使连续进料阶段快速启动。在连续进料稳定运行阶段,秸秆进料量80 kg·d~(-1)并添加猪粪(干质量)4.54 kg·d~(-1)为补充氮源,单日CH4产气量从137.28 L·kg~(-1)VS达到227.8 L·kg~(-1)VS,并能连续维持20～22 m~3·d~(-1)。对于缺乏猪粪等氮源的地区可采用一次性投加的方式,单次补充68.1 kg猪粪(干质量)且定期补充时间为20 d。研究表明,该适用于稻秸干法厌氧发酵中试系统技术可行且可实现连续进出料和稳定运行产气,并产生可观的经济效益。