羊粪与尾菜配比对高固体厌氧消化性能的影响

为考察羊粪与尾菜联合高固体厌氧消化性能,采用批式试验,在初始有机负荷为45 gVS·L~(-1)和中温(37℃)的条件下研究羊粪与尾菜不同挥发性固体(VS)质量配比(1∶0、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、0∶1)对厌氧消化性能的影响。结果表明:羊粪与尾菜在3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3的不同配比处理条件下累积VS甲烷产率分别为181.6、158.7、194.2、184.6、197.2 mL·g~(-1)VS,与羊粪单独发酵处理相比,甲烷产率提高7.3%~33.3%,与尾菜单独发酵处理相比,厌氧消化迟滞期(λ)与达到最大VS累积甲烷产量90%所需的时间(T90)分别缩短3.2~5.8 d与2.8~5.4 d。联合厌氧消化协同效应分析表明,除2∶1处理外,羊粪与尾菜不同配比联合高固体厌氧发酵均存在协同作用。在中温高固体厌氧消化工程应用中,建议羊粪与尾菜VS配比为1∶1,设计水力停留时间为20 d,累积VS甲烷产率为194.2 mL·g~(-1)VS。     

天津市家庭养殖环境中抗生素污染特征与风险评估

为了解我国农村地区家庭养殖环境中抗生素的污染特征,选取天津市蓟州区20户家庭养殖场为研究对象,采用固相萃取-高效液相色谱-质谱串联法,分析了4大类37种兽用抗生素在畜禽粪污中的污染特征及其对周边农田土壤的影响。结果表明,4大类抗生素在各种环境介质中均有检出,废水中检出率(0~80.0%)>粪便中检出率(0~74.4%)>土壤中检出率(0~35.0%),其中四环素类抗生素检出率高于其余3类抗生素。猪粪中抗生素总浓度的平均值(75.78 mg·kg^-1)分别为鸡粪(5.80 mg·kg^-1)和牛粪(0.26 mg·kg^-1)的13.1倍和291.4倍,猪场废水中抗生素总浓度的平均值(549.85μg·L^-1)是牛场废水总浓度平均值(5.27μg·L^-1)的104.3倍。此外,针对不同类型猪粪中抗生素残留的研究结果显示,肥猪粪(156.59 mg·kg^-1)>仔猪粪(49.38 mg·kg^-1)>母猪粪(23.97 mg·kg^-1)。对养殖场周边土壤研究表明,粪肥施用是土壤中抗生素污染的主要来源,且猪场周边土壤中抗生素污染倍数最高。研究表明,家庭养殖环境介质中抗生素污染非常普遍,其中四环素类抗生素在各环境介质中残留水平均为最高。抗生素的残留对环境产生了一定的生态风险,粪肥的还田利用可增加土壤中抗生素的生态风险,且废水中抗生素风险高于土壤中抗生素风险。     

奶牛场用水特征及节水措施

为了系统全面地掌握奶牛养殖场用水特征,提出科学合理的节水措施,采用查阅文献和实地调研相结合的方法,概述了国内外奶牛养殖现状,系统总结了奶牛养殖各环节用水特征、变化规律及影响因素。结果显示:饮用水、清洁水、降温水是国内外奶牛养殖主要用水构成,养殖规模、泌乳牛比例、挤奶厅类型、气候特点等是影响奶牛场用水特征的主要因素,构建涵盖多因素的用水量预测模型是研究热点。分析确定了饮用水、挤奶厅用水和喷淋用水是奶牛养殖重点节水环节,并对后续奶牛场养殖过程节水研究提出了具体建议。     

分层接种对猪粪厌氧干发酵产气性能及微生物群落结构的影响

为避免厌氧干发酵酸抑制,提高产气效率,以猪粪和玉米秸秆为发酵原料,采用中温批式试验,在总固体（Total Solid, TS）为20%、接种比为25%的条件下研究分层接种和混合接种对猪粪干发酵厌氧消化性能的影响。结果表明：2种接种方式下的发酵体系内挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acids, VFAs）均发生明显积累,其中,分层接种在第15天的TVFAs质量浓度达到33.0 mg/g,之后明显降低,至发酵结束时VFAs消耗殆尽。混合接种从第15天至发酵结束,TVFAs质量浓度维持在29.2～38.5 mg/g高水平范围内。分层接种的累积挥发性固体甲烷产率为211.5 mL/g。高通量测序结果显示,氢营养型产甲烷途径在2种接种方式下均占主导,但分层接种增加了发酵体系中微生物的丰富度和多样性,且群落结构更加稳定。进一步分析表明,乙酸和pH值是影响厌氧干发酵中微生态结构的主要环境因子。该研究结果为解除畜禽养殖废弃物酸抑制、提高产气效率提供理论依据与有益借鉴。     

渗滤液回流和分层接种对猪粪厌氧干发酵的影响

以降低厌氧干发酵过程挥发性有机酸(VFAs)积累、提高产气性能为目的,研究渗滤液回流、分层接种及2种处理组合的工艺措施对猪粪添加蛭石体系中温(37℃)发酵性能的影响。结果表明,渗滤液回流能够降低发酵体系中的VFAs和氨氮质量分数,各组VFAs质量分数均低于0.80 mg/g,分层接种条件下回流组总VFAs和乙酸质量分数均低于不回流组;氨氮质量分数随时间延长逐渐升高,38 d时各处理组质量分数分别为2.72、2.95、2.79 mg/g,均低于对照组(3.06 mg/g),整个过程中两回流组氨氮质量分数均低于对应不回流组;渗滤液回流组的累积挥发性物质(VS)甲烷产量为212.0 mL/g,分别比其他3个处理组高6.1%、8.4%和9.9%,由修正的Gompertz方程预测得到最大累积VS产甲烷量、最大产甲烷速率和达到最大累积VS甲烷产量90%所需的时间(T_(90))分别为207.7 mg/g、14.9 mL/(g·d)和19.8 d,均优于其他处理组;分层接种与不分层接种的累积VS产甲烷量在前10 d差异极显著(P0.01),在前20 d差异显著(P0.05),末期无显著差异。     

规模化秸秆沼气发酵反应器中微生物群落特征

采用末端限制性多态性分析(T-RFLP)和克隆文库构建相结合的研究方法,对以秸秆为唯一或主要原料的四个沼气发酵反应器中的细菌和古菌群落特征进行分析,结果表明:(1)供试秸秆沼气反应器中细菌种类十分丰富,分属于9个门,其中厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)与拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势种群,在四个沼气反应器中的相对丰度分别为19.3%～47.2%、4.8%～24.3%与2.5%～15.5%。水解与发酵性细菌为各反应器中的优势种群;(2)古菌种类明显少于细菌,均属于甲烷杆菌纲(Methanobacteria)和甲烷微菌纲(Methanomicrobia)。在以秸秆为唯一原料的反应器中,甲烷鬃菌属(Methanosaeta)为优势种群,相对丰度为69.2%～71.9%;而在添加猪粪的反应器中,甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)为优势种群,相对丰度为73.1%。