水葫芦能源利用的生命周期环境影响评价

水葫芦厌氧发酵能源化利用已成为水葫芦处理与资源化利用的一个重要途径,以江苏省农业科学院水葫芦中试基地与常州市武进区水葫芦综合利用示范工程为案例,利用生命周期评价的方法建立水葫芦厌氧发酵产沼气工程污染物排放的清单,并对系统生命周期环境影响进行评价,以水葫芦能源利用产生1MWh电能为功能单位,评价其对环境产生的影响。研究过程将整个生命周期分成3个阶段：水葫芦厌氧发酵预处理、水葫芦厌氧发酵产沼气发电和沼液沼渣农田应用,重点考虑了3种环境影响类型：全球变暖、环境酸化和富营养化。评价结果为：各类型环境影响指数分别为2.1×10^-3、4.89×10^-2和1.98×10^-1,与能源作物发电及传统火力发电相比较,水葫芦厌氧发酵能源化利用中的CO2、SOx、NOx等污染物排放量均较低,对环境的负面影响最小,但水葫芦能源利用的生命周期效率仅为0.09,低于能源作物热电联用的技术途径（0.119）。降低水葫芦厌氧发酵能源化利用中的石化能源消耗、控制堆肥及沼液沼渣有机肥施用过程中氨挥发损失,对于提高水葫芦能源转化效率与降低环境影响指数至关重要。     

外源无机添加物对稻秸厌氧消化性能的影响

探索一种能替代猪粪且能提高稻秸生物产气量的外源无机添加物对农村户用沼气工程具有重要意义.试验从有益微生物、营养成分两个方面解析了猪粪提高秸秆产气的因素,研究了采用外源无机添加物替代猪粪对稻秸产气性能的影响.结果表明:猪粪提高稻秸产气量并非由于猪粪中微生物的作用,而是来自猪粪中的营养物质.加入外源无机添加物后稻秸的TS和VS产甲烷量(151.1,164.7 mL·g-1)较对照(120.0,130.8 mL·g-1)显著提高,且略高于添加猪粪处理(131.8,143.6 mL·g-1);加入外源无机添加物使发酵后稻秸体积和质量的减少量均高于添加猪粪的处理.经济效益分析表明,选用元机营养盐替代猪粪进行发酵,每吨稻秸可节省202.9元,且同时减轻劳动量.     

稻秸生物水解的影响因子

生物水解是利用秸秆制取气态或液态生物质能产品的重要步骤,而提高秸秆水解率与速率是秸秆生物气化或液化的关键技术之一.为进一步提高秸秆水解率,本试验以稻秸为材料,探讨了添加麸皮、无机营养盐、表面活性剂及调节初始pH值对毛头鬼伞菌(Coprinus comatus)水解稻秸速率的影响.结果表明:添加麸皮和营养盐的处理与未添加...     

鲜水葫芦与其汁液厌氧发酵产沼气效率比较

为开发高效处理水葫芦的厌氧发酵产沼气技术,该文在35℃中温条件下,分别以鲜水葫芦和经固液分离的水葫芦汁为发酵底物,应用实验室自行设计的2套完全混合搅拌反应器(CSTR)进行了厌氧发酵比较研究。结果表明,以水葫芦为底物直接进行厌氧发酵,最大容积负荷为2.0kg/(m3·d),挥发性固体(VS)产气率为267mL/g,容积产气率为0.61m3/(m3·d),滞留期为27d,平均甲烷体积分数为58%,而以水葫芦汁为底物,COD(化学需氧量)容积负荷可达6.0kg/(m3·d),原料(COD)产气率为231mL/g,容积产气率可达1.4m3/(m3·d),平均甲烷体积分数为66%,滞留期仅需2.4d,COD平均去除率达85%,MLVSS(挥发性悬浮物浓度)平均去除率可达88%。因此,对水葫芦进行固液分离,以水葫芦汁作为厌氧发酵原料可大大提高处理效率,为水葫芦资源化利用提供了一条新途径。     

微波前处理对水稻秸秆酶解性能的影响

[目的]利用微波预处理破坏秸秆中半纤维素、纤维素和木质素复合物,改善秸秆质地和结构,提高其生物降解效率,为秸秆生物质能开发创造条件.[方法]通过Box-Behnken设计和响应面法对水稻秸秆进行微波预处理优化试验,并通过秸秆结构表征比对来考察微波处理对水稻秸秆酶解性能的影响.[结果]利用响应面法得到微波前处理的最佳操作参数：功率（MI） 700 W,反应时间（IT）28min,固液比（SC）75 g/L.在最优条件下,秸秆的还原糖收率为11.86％,比未处理时增长了47.33％,与秸秆结构的FTIR、电镜等表征结果相符.[结论]微波预处理会破坏秸秆表面的蜡质和硅化细胞,还可以部分分解木质素与半纤维素复合物,提高了水稻秸秆的生物降解性能,具有良好的应用前景.     

秸秆腐熟剂对土壤微生物及养分的影响

为了解本研究室于常温下筛选研制的秸秆腐熟剂在土壤中的施用效果,通过盆钵模拟培养试验,设置腐熟剂的不同施用方式（单独施用腐熟剂、配施葡萄糖、配施尿素、配施尿素与葡萄糖）,研究小麦秸秆还田施用秸秆腐熟剂后土壤微生物群落特征及养分含量变化,为该秸秆腐熟剂的产品化及合理施用提供理论依据。结果表明,秸秆腐熟剂以不同施用方式进入土壤后,土壤的微生物群落组成与活性相应发生显著变化,AWCD、Shannon多样性指数（H）、物种丰富度（S）均增大,早期土壤中细菌和真菌数量增加,腐熟剂与尿素的配合施用使土壤的基础呼吸和微生物代谢熵显著下降（P〈0.05）;腐熟剂施用加快了小麦秸秆的腐解速度,腐熟剂施用90d后,土壤中全磷、速效磷及速效钾的含量均有不同程度的增加,腐熟剂与尿素的配合施用增幅显著（P〈0.05）。在秸秆还田时,施用腐熟剂有助于土壤微生物群落活性与多样性的提高,同时也有利于改善土壤养分状况,腐熟剂与尿素配合施用的效果最佳。     

底物浓度和接种率对稻秸沼气启动的影响

采用室内模拟方法,在35℃恒温条件下,研究底物浓度和接种率对稻秸沼气发酵启动的影响。结果表明,纯稻秸厌氧发酵时必须加大接种量。与TS为12%和20%的处理相比,TS浓度为16%产气速度为最佳,其产气启动快,发酵第7d即达产气高峰,且甲烷含量达50%的时间分别提前了4d（TS12%）和1d（TS20%）,前20d的平均容积产气率达0.63L·L^-1·d^-1,分别提高42.30%（TS20%）和69.01%（TS12%）。总之,纯稻秸发酵时以TS为16%的启动效果最佳,试验中的接种比例为稻秸TS量的3倍（TS比）。     

畜禽粪便中人畜共患病原菌对蔬菜污染的研究

采用盆栽试验,研究了猪粪不同施用方式及不同施用时间条件下,小白菜、萝卜、生菜等蔬菜表面和组织内部以及土壤中大肠菌群数量变化。结果表明,鲜粪作基肥,对小白菜、生菜、萝卜表面和组织内部大肠菌群数量都有不同程度影响,对萝卜位于土壤中的可食部分影响更大;鲜粪施入与蔬菜种植间隔的时间越短,鲜粪对蔬菜的污染越严重;鲜粪作基肥,蔬菜根际和非根际土壤中大肠菌群数量明显提高,但随时间的推移而逐渐下降,但在蔬菜收获时,根际和非根际土壤中大肠菌群数量最大值仍可达到4.4 log CFU/g和3.4 log CFU/g;鲜粪浇灌对蔬菜根际和非根际土壤中大肠菌群的数量影响较大,不同浇灌时间对同一蔬菜影响无明显差异;鲜粪浇灌对小白菜和生菜外部大肠菌群数量影响显著,但对于白菜、小生菜和萝卜内部大肠菌群数量影响不明显,鲜粪浇灌对萝卜外部大肠菌群数量影响不大。     

江苏省苏翠1号梨叶养分标准值初探

为实现基于梨叶营养诊断的科学施肥,拟构建江苏省苏翠1号梨叶养分标准值.在江苏省不同地区采集苏翠1号梨叶样品,分析测定其养分含量,然后采用概率分级法构建其养分标准值.偏度及峰度正态性分布检验结果显示叶片中N、P2O5、K2O、Ca、Mg含量符合正态分布,而微量元素Fe、Mn、Cu、Zn含量则为偏正态分布.对于符合正态分布的养分采用概率分级法进行叶养分标准值的确定,偏正态分布的元素则采用ln函数将养分数据转换为正态分布后进行概率分级,再将分级数据转换为养分数据.最终初步确定江苏省苏翠1号梨叶N的适宜范围为2.09％～2.32％,P2O5为0.10％～0.13％,K2O为1.18％～1.41％,Ca为2.19％～2.65％,Mg为0.25％～0.31％,Fe为261～369 mg/kg,Mn为38～75 mg/kg,Cu为2～5 mg/kg,Zn为32～50 mg/kg.本研究采用概率分级法制定的梨叶养分标准值平均值与传统高产园法所制定的养分标准值平均值相比,仅Mn和Cu分别存在29.2％和12.5％的差异,其他元素的差异均小于10％.     

厌氧发酵对猪与奶牛两种粪污固液相中磷含量的影响

阐明畜禽粪便厌氧发酵过程中磷在固、液相中含量变化,对畜禽粪便养分管理极为重要.以猪粪和奶牛粪为发酵原料,在中温[(37±2)℃]条件下,采用连续流动搅拌反应器(CSTR)进行了130d厌氧发酵试验,分析厌氧发酵过程中磷元素的总量及其在固体和液体中的分布变化.结果表明,猪、牛粪发酵后总磷损失率分别为2.96％和2.44％.猪粪和牛粪沼渣(即总出料的固体与残留在反应器内的固体总和)中的总磷量分别为进料(含本底值)总磷量的95.95％和91.96％.与进料相比,猪粪发酵后随沼液排出的总磷在液体中的含量降低了77.35％,在固体中的含量降低了29.95％;而牛粪总磷在液体中的含量降低了79.47％,在固体中的含量增加了38.66％.猪粪和牛粪发酵后的沼液中可溶性磷含量降低了79.04％和78.77％.经厌氧发酵后,猪、奶牛粪中的磷元素会由液相向固相迁移.