牛粪厌氧发酵产气动力学与加热策略研究

以牛粪为研究对象,开展不同温度(15℃～35℃)及有机负荷(0.5～6.0 g·L^-1·d^-1)条件下沼气产气率研究,构建半连续式沼气发酵产气动力学模型。结果显示,模型对牛粪的容积产气率有较好的拟合度,在15℃、20℃、25℃、30℃和35℃下的最大容积产气率(R_pmax)分别为20.18、54.45、73.86、143.90、146.35 mL·L^-1·d^-1。通过R_pmax-θ公式计算得到的不同温度区间内温度活性系数θ值分别为1.22(15℃～20℃)、1.06(20℃～25℃)、1.14(25℃～30℃)、1.00(30℃～35℃),相比其它温度区域,15℃～20℃范围内牛粪产气速率对温度的敏感性最大。能量投入与产出估算结果表明,低浓度条件下的牛粪沼气工程(总固体浓度TS约1%)在我国南方冬季不适合额外增温,其热损失以及原料加热至理想温度所需求的热量远大于产能。     

猪粪与玉米秆混合半连续厌氧发酵条件优化研究

为优化重庆地区农村户用沼气池的厌氧发酵过程,提高沼气产量和沼液化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率,采用均匀设计,研究了不同运行条件(总固体(total solid,TS)浓度,进料比和搅拌频率)对猪粪和玉米秆混合半连续厌氧发酵过程的影响,探讨了适宜条件下的微生物群落结构。结果表明,产气的适宜条件为TS 7%、进料比5%、搅拌频率2次/d;COD去除的适宜条件为TS 5%、进料比10%、搅拌频率1次/d;TS和搅拌频率越小,COD去除率越高,原料的利用程度越好。综上考虑,选择后者为猪粪与玉米秆混合发酵的最优条件,整个过程平均容积产气率为0.498 L/(L·d);增大换料程度后,产气率由0.405 L/(L·d)提升到0.592 L/(L·d),COD去除率为82.7%,且发酵环境中形成了稳定高效的微生物群落,其中细菌和古菌的优势种群都达到了微生物种群的80%以上,细菌主要是厚壁菌门(Firmicutes,占59.16%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,占26.89%),古菌主要是甲烷八叠球菌属(Methanosarcina,占65.88%)和甲烷杆菌属(Methanobacterium,占18.01%)。本研究为户用沼气池的稳定产气和运行管理提供了科学依据。     

转基因水稻花粉图像采集识别技术研究

转基因水稻技术在农业上的广泛应用给人类带来巨大利益,也给生态和环境带来了不可预知的基因危害。传统监测采集水稻花粉的方法不仅所需的工作量非常大,而且不能获得安全评估模型所需的水稻花粉时空分布精度的实测资料。为此,研制出一种便携式的既不干扰花粉的自然沉降,又可以实时获得当前空间水稻花粉浓度的水稻花粉图像自动采集仪。通过图像识别的方法获得水稻花粉数据,既丰富了水稻花粉扩散模型数据库的资料,又节省了人力资源,为转基因水稻安全性监测和评估提供了有力的帮助。