餐厨垃圾固相物料与厨余垃圾混合中温厌氧消化工程中试研究

试验采用有效容积为4 m^3的全混式反应器,在中温(35℃)的条件下,分别进行了单一餐厨垃圾固相物料(S1)、餐厨垃圾固相物料(S1)与厨余垃圾(S2)的混合物料(S3)(混合比为2∶1)厌氧消化工程中试。结果表明,单一餐厨垃圾固相物料(S1)厌氧消化最佳运行工况为进料有机负荷(OLR)为80 kg·d^-1,停留时间(HRT)为50 d;当OLR增至115 kg·d^-1时,其平均容积产气率由2.04 m^3·m^-3d^-1降至2.02 m^3·m^-3d^-1,气体甲烷含量由61.1%降至38.4%。混合物料(S3)日进料量由80 kg提升至120 kg时,平均容积产气率由2.11 m^3·m^-3d^-1升高至2.30 m^3·m^-3d^-1,甲烷含量亦由61.9%升高至63.8%。因此,将餐厨垃圾固相物料与厨余垃圾进行混合可以有效改善物料厌氧性能,其有机负荷以及甲烷产率均表现出明显优势。     

基于Fluent流场模拟的半干式连续厌氧发酵反应器的设计及中试试验

为实现干清粪便的无害化处理，提高干清粪便的厌氧发酵效率，设计了一款300 m³适合干清粪便的半干式连续厌氧发酵反应器。介绍了半干式连续厌氧反应器的基本构造与工作原理，通过对发酵罐体的结构参数，主要装置部件等设计计算，利用有限元分析进行强度的校核，并利用Fluent流场模拟软件对物料运动状态进行仿真，确定了厌氧发酵反应器结构参数，并进行中试试验。试验结果表明：半干式连续厌氧反应器可在工作过程中维持稳定的工作环境，并且能够迅速将发酵原料进行厌氧消化反应，能够维持平均日产气量在410.6 m³,容积产气率达1.37 m³·m^-3d^-1。针对畜禽干清粪便厌氧发酵来说，半干式连续厌氧发酵更为适合，并且能够维持较高的产气效率，沼气工程整体运行稳定，工作性能可靠。     

有机负荷对餐厨垃圾厌氧消化性能影响及动力学分析

为探究有机负荷对餐厨垃圾厌氧消化系统的影响，在50 L全混合式厌氧消化反应器(CSTR)进行进料负荷从0.72增至3.86 kgVS·m^-3d^-1的梯度实验。同时采用Modified Gompertz模型研究不同进料负荷(1、2、3、4、5 kgVS·m^-3d^-1)产甲烷动力学特性，开展生化产甲烷潜力(BMP)试验。结果表明，日产气量和挥发性脂肪酸(VFA)随着负荷的增加而波动上升，而吨VS产气量和碱度则随之下降；在负荷3.15 kgVS·m^-3d^-1阶段，VFA为2000 mg·L^-1左右，酸碱比在0.13左右，容积产气率在2.25 L·L^-1左右，系统稳定性强且厌氧消化效率高，此负荷为最佳负荷。BMP试验显示Modified Gompertz模型适合描述餐厨垃圾厌氧消化过程，最大产甲烷量和最高产甲烷率均随着负荷的增加而提高。     

接种量对农牧业混合原料干发酵产气性能的影响

为了更高效、环境友好化地利用甘肃省玉米秸秆和甘蓝尾菜等生物质资源,文章研究接种量对混合原料干发酵过程产气性能与启动速度的影响。试验在中温(37℃±1℃)TS为20%条件下,不同数量接种污泥与牛粪玉米秸秆或牛粪甘蓝菜叶混合后的干发酵过程,监测了接种量分别为20%,30%,40%时pH值、氨氮含量、日产气量、甲烷含量、累计产气量和累计产甲烷量等参数变化。结果表明:当接种污泥与牛粪玉米秸秆混合时,接种量40%的混合原料干发酵累计产气量最高,为207.46 L,平均甲烷含量52.2%,日最高产气量为11.76 L,日平均容积产气率为1.09 L·L^-1;当接种污泥与牛粪甘蓝叶混合时,接种量为30%的混合原料干发酵累计产气量最高,为159.96 L,平均甲烷含量47.8%,日最高产气量为8.90 L,日平均容积产气率为0.84 L·L^-1;除20%接种量与牛粪玉米秸秆混合试验组第3天才开始产气外,其余干发酵均在第1天就开始产气;由于接种污泥的缓冲作用,所有厌氧干发酵过程中氨氮含量一直低于1500 mg·L^-1,没有发生厌氧反应被抑制的现象。混合原料恒温干发酵可以实现生物质资源更合理的应用。     

以沼液为基质的小葱水培营养液配方研究

沼液富含植物生长所需的多种营养物质与活性物质，将沼液用于水培蔬菜，可以获得良好的经济效益与生态效益。较高的氨氮浓度以及不均衡的营养元素是制约沼液作为营养液用于水培植物的关键因素。针对该问题，以小葱为研究对象，探究了不同初始氨氮浓度与不同营养元素添加对小葱生长状况的影响，获得了以沼液为基质的小葱水培营养液配方。该配方为：氨氮浓度为850 mg·L^-1的沼液稀释5～6倍，添加磷酸二氢钾120 g·m^-3、氯化钾340 g·m^-3、七水硫酸镁150 g·m^-3、氯化钙180 g·m^-3、微肥0.1 mL·m^-3。此配方下以沼液为基质的小葱水培营养液中含氮150 g·m^-3、磷42 g·m^-3、钾310 g·m^-3、钙80 g·m^-3、镁50 g·m^-3、硫65 g·m^-3、铁4.5 g·m^-3、铜0.02 g·...     

小麦、玉米秸秆不同预处理产沼气试验研究

为探讨秸秆不同预处理产气量及甲烷含量的变化规律,本试验在实验室分别用沼液、绿秸灵预处理玉米及小麦秸秆,共设置六个处理进行秸秆沼气发酵试验。结果表明:在常温并保持相同浓度和C/N比的发酵条件下,单位质量干物质产气率(TS产气率)及甲烷含量的大小顺序均为:玉米秸秆+绿秸灵>玉米秸秆+沼液>小麦秸秆+绿秸灵>小麦秸秆+沼液>玉米秸秆CK>小麦秸秆CK,各处理间的差异达到显著水平,其中采用绿秸灵预处理秸秆的产气效果优于用沼液预处理的效果。在采用相同的预处理前提下,玉米秸秆的干物质产气率(TS产气率)及甲烷产气率(TSCH4产气率)均大于小麦秸秆的干物质产气率(TS产气率),表明玉米秸秆比小麦秸秆更适宜于沼气发酵。     

横推流式连续干法厌氧发酵设备设计与试验

我国干法厌氧发酵技术仍然处于试验示范阶段,尤其是连续式干法厌氧发酵技术仍停留在实验室小试阶段。针对上述问题,基于螺旋输送和真空负压出料原理,研究了横推流式连续厌氧干法发酵装置设计方法,并试制1套有效容积180 L的中试设备。该平台主要由螺旋进料、干法厌氧发酵、负压出料、气体净化收集、固液分离、在线控制等单元组成。在牛粪与玉米秸秆干物质混合质量比为3∶1、接种量30%、混合原料总固形物质量分数20%的条件下,分3个阶段启动和调试中试平台,整个调试过程共持续103 d。第1阶段,反应器在室温下运行33 d,平均容积产气率为0.17 m~3/(m~3·d);第2阶段,提升反应器温度至中温38℃,反应器平均容积产气率升至0.25 m~3/(m~3·d)左右,但pH值有明显降低,且沼气中甲烷含量降低;反应器运行68 d后进入第3阶段,通过添加沼液提高接种量,之后反应器的容积产气率快速升高,最高可达0.58 m~3/(m~3·d),此阶段中试装置平均容积产气率为0.48 m~3/(m~3·d),甲烷质量分数稳定在56%左右,混合原料的干物质降解率达到48%以上。结果表明,该横推流式连续厌氧干法发酵平台可实现固体物料的连续进出料和稳定连续产气,达到了设计要求。     

不同总固体配比对白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的影响

探究不同总固体(TS)配比对白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的影响，为甘肃省尾菜进行资源化利用提供理论基础。通过白菜尾菜与羊粪混合进行高温厌氧发酵，在发酵温度为(55±1)℃,原料总TS为3.15%,初始pH值为7.5±0.1条件下，运行30 d后，研究5种不同TS比例：2∶1(T1)、1∶1(T2)、1∶1.5(T3)、1∶2(T4)、1∶2.5(T5)对白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的影响。结果表明：T1处理甲烷产量最高，为69790.68 mg·m^-2;各处理系统环境调控能力：T1>T2>T4>T5>T3;其水解能力：T3>T5>T4>T2>T1;其缓冲能力：T1>T2>T4>T5>T3;随着白菜尾菜与羊粪的TS比例上升时，各处理的电导率、碱度浓度也在增加；T3、T5处理在发酵周期内都处于绝对稳定状态，其它处理的厌氧系统大部分时间处在绝对稳定状态，少部分时间处在较为稳定的状态；各处理在运行过程中未出现明显的酸抑制和氨抑制。当白菜尾菜与羊粪的TS比例为1∶2时，更有利于白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的进行。     

蒸汽爆破预处理玉米秸秆厌氧发酵实验研究

2.0 Mpa压力下,保留时间60 s,90s和120 s对玉米秸秆汽爆预处理后进行厌氧发酵生产沼气实验,研究汽爆预处理秸秆厌氧发酵规律,探讨提高秸秆厌氧发酵产气量的新工艺.结果表明:蒸汽爆破预处理后的秸秆比未经预处理秸秆中温厌氧发酵的产气量296.8 mL·g-1提高16.8％～63.2％,保压时间为120 s时,秸秆厌氧发酵沼气产量达到最大值428.5 mL·g-1干物质.汽爆处理玉米秸秆厌氧发酵沼气中CH4含量在60％以上,发酵第20d累积产气量达到总产气量的80％,未发生结壳现象,主发酵周期比未汽爆秸秆大大缩短.     

餐厨垃圾高温厌氧消化过程参数研究

试验以餐厨垃圾为原料,在55℃±0.5℃条件下模拟高温厌氧反应器实际工程运行条件,研究分析高温厌氧消化失衡、平衡以及高负荷阶段的产气、碱度、挥发性脂肪酸、氨氮浓度等参数的变化。结果表明,在碱度为7000 mg·L^-1以下时,主要表现为挥发性脂肪酸的积累造成的失衡;在碱度达到10500 mg·L^-1以后,主要表现为铵盐积累造成的失衡。另外,通过统计分析得到,当总碱度在7000～10500 mg·L^-1,酸碱比控制在0～0.3,总氨氮(TAN)浓度在3500 mg·L^-1以下时,消化系统最稳定,系统容积产气率最高可以达到5.63 m^3·m^-3d^-1。     

基于SWAT模型的龙溪河泸县境内面源污染特征分析

应用分布式水文模型SWAT,首次以龙溪河泸县境内的面源污染为研究对象,通过对该流域的面源污染进行调查、监测和模拟,定量计算和分析该流域面源污染的时空分布规律以及识别关键污染源和污染关键区。结果表明:①SWAT模型在该研究区具有较好适用性,径流、氮磷负荷的纳什效率系数Ens在0.6~0.75,决定系数R^2在0.75~0.85,相对误差Re在10%~30%;②年产水量、TN产量、TP产量丰水期显著多于平水期,丰水期比重大约为70%~80%,平水期多于枯水期,枯水期产量比重在5%以内;③面源污染是各个子流域最主要的污染类型,农业化肥污染与农村生活污染在面源污染中所占比重最大;④农村生活污染对TN产量影响最大,农业化肥污染对TP产量影响最大;⑤11、13号子流域是非点源污染的关键区,选定云锦镇为重点防治区。     

微润灌溉对玉米耗水特性及产量的影响研究

为研究微润灌溉对大田玉米耗水特性和产量的影响,以大田玉米为研究对象,通过玉米微润灌溉与膜下滴灌田间对比试验,对微润灌溉和膜下滴灌不同处理条件下灌水量、耗水量、作物的产量及水分生产效率等进行试验研究及分析。结果表明:微润管进口压力为2.0、2.5和3.0 m的微润灌溉分别较滴灌少耗水29.8%、17.9%和11.7%。微润管进口压力为3.0 m的玉米籽粒产量为10 507 kg/hm^2,比膜下滴灌对照高11.5%,WUE达到4.33 kg/m^3。说明微润灌溉通过优化全生育期水分配置,进而达到节水、增产、增效的效果,在干旱区可适当推广应用。     

产酸沼渣再利用稻秸两级联合产酸工艺研究

秸秆厌氧产挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFAs)工艺可生产具有较高经济价值的混合短链脂肪酸,但存在发酵周期短、秸秆降解率低等不足。为了提高VFAs产率和秸秆利用率,对产酸沼渣开展了二次产酸利用试验。将秸秆在3种预处理、3种产酸温度得到的产酸沼渣,统一在35℃进行二次产酸发酵,以考察各预处理组的二次产酸效果。结果表明,各组在二次产酸时均能获得更为稳定和适宜的pH值,水热组和2%HCl组在二次产酸时均有更佳产酸表现,1%Ca(OH)_2组在两级均采用35℃温度时获最大产酸量。采用两级联合产酸工艺,可将1%Ca(OH)_2预处理组的0.07～0.20 g/g的一次产酸率提高至0.27～0.38 g/g的总固体产酸率。以初始100 g原秸秆计算,1%Ca(OH)_2、35℃发酵时一次产酸和二次产酸量分别为12.24 g和11.69 g,两级联合的总产酸量为23.93 g,采用两级联合产酸比一次产酸的产酸量提高了95.5%,二次产酸使得木质纤维素各组分降解利用更为充分。     

基于高通量测序的不同窖龄窖泥微生物结构与多样性分析

窖泥是浓香型白酒的根本,包含多种功能微生物,这些微生物对浓香型白酒的香味和品质有着重要的影响。该实验对四川成都某酒厂不同窖龄窖泥的微生物群落结构进行解析。结果表明随着窖龄增加,厚壁菌门(Firmicutes)大量富集,变形菌门(Proteobacteria)被淘汰。5年窖龄中的优势物种 Ampullimonas (27.66%)和 Lactobacillus (13.94%),在25年窖龄窖泥中丰度仅有0.15%和1.17%,随着窖龄的进一步增加,相对丰度增加到0.24%和2.77%。在5年窖龄窖泥中, Caproiciproducens 的相对丰度为2.53%,在25年窖龄窖泥中相对丰度高达40.40%,在70年窖龄中丰度下降,相对丰度为24.49%。窖泥中的优势产甲烷古菌都是氢营养型产甲烷古菌(Candidatus_ Methanoplasma , Methanobacterium,Methanobrevibacter 和 Methanoculleus 等)。随着窖泥窖龄的增加, Methanosarcina 与窖龄的增加呈现负相关的关系,在5年,25年和70年窖龄窖泥中相对丰度分别为22.56%,8.90%和3.25%,而Candidatus_ Methanoplasma 丰度显著增加,从9.24%增加到36.96%。该研究初步揭示了窖泥微生物随窖龄的变化情况,为窖泥的老化和“老窖出好酒”提供了微生物参考。     

秸秆综合利用政策梳理和长效管理建议

我国秸秆资源丰富,但如何实现秸秆高效综合利用一直是困扰我国农业生产的难题。近些年国家层面围绕秸秆综合利用出台众多文件,这些文件都聚焦到完善收储运系统、实现资源化利用和开展示范试点3个层面。文章从这3个层面梳理了相关的政策内容,对实现秸秆综合利用的长效管理提出了建议。     

排盐补淡对滨海盐碱土壤盐分变化的影响

为明确增加地下水埋深及补淡淋洗对滨海盐碱土的脱盐效果,以期为滨海盐碱土壤改良及水资源合理利用提供科学依据。以浅井排盐和灌溉水、降雨淋洗作为排盐补淡措施,在距排盐井不同半径处对地下水位和1 m土层含盐量进行测定,研究其在排盐补淡过程中的变化情况。研究表明,利用4 m左右的简易浅井可有效增加地下水埋深,抽水区域地下水埋深围绕排盐井呈现"V"型变化;排盐对中度和重度盐碱土1 m土层含盐量的影响存在差异,中度盐碱土表现抑盐、重度盐碱土有脱盐效果,且都随着抽提半径的增大,抑盐脱盐效果减弱;灌溉或降雨对盐碱土壤有脱盐作用,抽水腾出土壤水库容会提高土壤脱盐率,比仅灌溉或降雨分别高34.22%和17.53%,接近水量的灌水处理比降雨效果明显。综上所述,增加地下水埋深、腾空土壤水库容可以有效抑制盐碱土壤返盐并提高灌溉水、降雨等淡水洗盐效率,加大土壤脱盐效果。     

麦秸-塑膜复合系统对玉米生长及干物质分配的影响

地膜+秸秆组成的“二元覆盖”技术具有增温、保墒、提高肥力、改良土壤的特点,就不同覆盖方式对玉米出苗率、株高、叶面积、干物质积累及分配等指标的影响作了相应分析。研究结果表明:覆膜或复合覆盖可提高玉米出苗率,播种后可提高地温,保水性能较好;玉米前期生长发育较快,其株高、叶面积、干物质增长速率均大于麦秸覆盖和无覆盖处理;玉米穗占地上干物质的比例均高于麦秸覆盖及无覆盖处理。在适宜的复合覆盖处理下(SFH4)可提高玉米干物质在穗的分配比例,使光合产物充分转移到籽粒中,达到了调控玉米干物质形成、提高产量的目的。     

农村有机生活垃圾沼气发酵工艺优化及菌群分析

为了了解沼气发酵对农村有机生活垃圾中细菌菌群的影响,文章从2个正在稳定运行的20 L反应器中选取两个水力停留时间(15 d,20 d)进行实验。实验结果表明,农村有机生活垃圾在2个水力停留时间内,沼气产量随水力停留时间的缩短而提高;沼气中甲烷成分均大于50%,粒径大的反应器中沼气甲烷成分要高于粒径小的反应器;在所选4批次的原料中,存在的病原菌为Enterobacter和Enterococcus,未发现Salmonella,Shigella Castellani及Staphylococcus Aureus,随着沼气发酵的进行,原料中腐败性细菌减少,发酵性细菌增加。     

太阳照射对发酵罐散热的影响分析

为了研究太阳照射对沼气工程发酵罐散热量的影响,文章以北京某沼气工程为例,建立了发酵罐散热的一维稳态模型,对散热进行了分析,找出了各部分热量损失的关系;根据发酵罐地理位置,对太阳照射下发酵罐表面受到的直接辐射、大气散射和地面反射进行了分析,对表面吸收及有效传导入罐内的能量进行了计算。结果表明,在冬季由于太阳辐射弱、散热量大,太阳辐射对发酵罐散热的影响非常小,十二月份减小散热量仅为3.77%,夏季日照时间长、太阳辐射强、散热量小,太阳辐射对发酵罐散热的影响变大,七月份可减小24.70%的散热量。实验验证修正后散热计算与实际散热误差不超过8.6%,该方法可用于预测发酵罐的运行能耗。