初始发酵pH对秸秆酒精醪液沼气发酵及其系统内微生物群落的影响

[目的]探究初始pH对秸秆酒精醪液厌氧发酵产甲烷的影响。[方法]利用秸秆酒精醪液作为唯一发酵底物,并将初始发酵pH分别设置为4.0、5.0、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0,8.5,采用序批式厌氧发酵30 d。[结果]在150 mL的发酵体积下最终的甲烷积累量依次为17、24、227、289、246、257、234和143 mL。当初始发酵pH升高时,发酵液中残留的挥发性脂肪酸(VFA)中的乙酸所占比例逐渐升高,pH为5.0时乙酸占12.8%,pH为8.5时乙酸占43.9%。通过比较初始pH为4.0、6.5和8.5时,VFAs在发酵过程中的动态变化,发现初始pH为6.5时,乙酸的含量在第1.5天达到峰值,为3 753.6 mg/L占总量71.6%,最终乙酸被减少了72.4%;初始pH为8.5时,乙酸的含量在第10天时增至峰值,为1 322.9 mg/L(53.8%),最终乙酸减少了36.0%。初始pH为4.0时,VFAs的总量和组成都没有明显的变化。当初始发酵pH为6.0、6.5、7.0、7.5时,发酵系统内的优势细菌为梭菌属(Clostridium),相对丰度为40%~47%;优势古菌为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta),其相对丰度之和为85%~88%。当初始pH为8.5时,系统内的优势细菌为普雷沃式菌(Prevotella)和互养单胞菌属(Syntrophomonas),相对丰度分别为36.8%和14.7%;优势古菌为甲烷杆菌属(Methanobacterium)和甲烷热杆菌属(Methanothermobacter),在其全古菌序列中分别占62.3%和11.4%。[结论]当初始发酵pH为6.5时,甲烷的产气积累量最高;当初始发酵pH为6.0、6.5、7.0、7.5时,为乙酸营养型型甲烷发酵;当初始pH为8.0和8.5时,为氢营养型甲烷发酵。     

絮凝剂对藻类后续厌氧消化过程的影响

[目的]研究絮凝剂对藻类后续厌氧消化过程的影响。[方法]对不同含固率条件下水华藻类的产沼潜力及聚合氯化铝絮凝剂对藻类消化的影响进行分析。[结果]水华藻类的产甲烷潜力较高,含固率为6.0%时单位有机质累积甲烷产量可达147.03 mL/g VS,但脱水过程中使用的聚合氯化铝会严重抑制厌氧消化过程,在较低含固率3.0%条件下,铝离子浓度达984 mg/L,产气量低于潜力值的60%。[结论]该研究为藻类厌氧消化处理提供参考,同时为调整藻类采收方法提供理论依据。     

随机模型预测UASB反应器对奶牛养殖废水处理效果

为实现UASB反应器运行人工智能控制,采用三层BP神经网络(Back Propagation Artificial Neural Network,BP-ANN)预测升流厌氧反应器处理奶牛养殖废水COD去除效果。运用BP神经网络构建出水与进水COD浓度、水力停留时间、p H、温度、碱度、挥发性有机酸、有机负载率和悬浮固体之间非线性模型,比较不同算法。Levenberg-Marquardt算法为BP神经网络最佳算法,最佳结构为8-8-1,模拟训练效果较好。BP神经网络预测值与真实值接近,一致性较高,模型拟合程度较好。利用线性-非线性模型评价不同输入参数对废水COD去除率影响,比较BP-ANN与线性-非线性模型预测效果,为奶牛养殖废水处理智能化管理提供技术支持。     

Arsenic immobilization in anaerobic soils by the application of by-product iron materials obtained from the casting industry

ABSTRACT

Reducing the arsenic (As) concentration in rice grains is of great interest from a human health perspective. Iron (Fe) materials immobilize As in soils, thereby effectively reducing the As concentration in rice grains. We investigated the effect of by-product Fe materials obtained from the casting industry on the As mobility in two soils (soil A and soil B) by a long-term (approximately 100 days) flooded soil incubation experiment. The examined Fe materials were spent steel shot (SSS), fine spent casting sand (SCS) containing steel shot, and two kinds of residual Fe materials (RIMs) from steel shot production. Commercial Fe materials used to immobilize As (zero-valent Fe and ferrihydrite) were tested for comparison. The dissolved As in soil solution of controls for soil A and soil B reached approximately 100 and 800 μg L^?1, respectively. The effect on As immobilization of all the by-product Fe materials increased with time and was comparable to or greater than that of commercial ferrihydrite, except for SCS. The additions of SSS and RIMs decreased by more than 90% of the dissolved As in soil A and decreased by more than 50% in soil B after 100 days incubation. Overall, the effect of the by-product Fe materials on the solubility of silicon and phosphorus was much less than that of the commercial Fe materials. Considering the cost advantage over commercial Fe materials, the Fe materials obtained from the casting industry as by-products are promising amendments for the immobilization of As in paddy soils.     

喷施木醋酸对苹果树叶片和果实品质的影响

为探索木醋酸在苹果生产中作为植物生长调节剂的功能和作用,通过木醋酸及其与沼液耦合喷施苹果树,研究木醋酸和其沼醋耦合液对苹果树叶片生长及苹果品质的影响,结果表明:单施木醋酸,苹果树叶绿素的质量分数为47.72mg/g,比对照高4.57%;叶面积为32.57cm2,比对照高8.49%;百叶厚度为5.03cm,比对照高1.21%;百叶鲜质量为75.16g,比对照高6.96%;百叶干质量为32.59g,比对照高0.59%。单施木醋酸平均单果质量为210.2g,比对照高3.8%;相对体积质量为0.89,比对照高3.49%;可溶性糖质量分数为11.4g/100g,比对照高11.8%;总酸质量分数为2.93g/kg,比对照低0.68%;维生素C质量分数为1.25mg/100g,比对照高17.92%;蛋白质质量分数为0.38g/100g,比对照高5.56%,除相对体积质量外其他指标均达到差异显著水平。证实木醋酸及其与沼液耦合喷施,对促进苹果树叶片生长发育和提高苹果品质具有较好的协同增效作用。     

NaOH预处理对小麦秸秆中温厌氧发酵效率的影响

2020—2021年,通过自行设计的厌氧发酵装置,研究NaOH预处理对小麦秸秆中温厌氧发酵效率的影响,探索在确保小麦秸秆预处理效果的前提下,通过改变预处理时间来减少NaOH用量,降低二次污染风险,为小麦秸秆沼气生产提供理论依据。研究采用0%、3%和6%（以秸秆干质量计）NaOH对小麦秸秆预处理7、14、21和28 d,未预处理的小麦秸秆作对照,发酵液pH不做调节。结果表明,小麦秸秆经3%NaOH预处理7~28 d后,纤维素、半纤维素和木质素的脱除率分别为5.9%~8.3%、38.3%~41.8%和45.8%~ 49.2%,与6%NaOH预处理相当,显著高于0%NaOH预处理。在中温（35 ℃）厌氧发酵时,3%NaOH预处理的产气效果优于相同预处理时间0%和6%NaOH预处理,在预处理7~28 d时,干物质累积产气量为 185.5~310.5 mL·g^-1,产气速率为38.1~84.2 mL·d^-1。最优组合预测模型显示,3%NaOH预处理小麦秸秆11.4 d的效果最好,86.0 d发酵完全,产气速率为47.9 mL·d^-1,最大干物质累积产气量为257.6 mL·g^-1。综合判断,在小麦秸秆中温（35 ℃）厌氧发酵过程中,利用3%（以秸秆干质量计）NaOH对其进行预处理是可行的,能够获得良好的产气效果。     

ABR处理豆制品废水的启动试验研究

介绍了采用ABR工艺处理豆制品废水的启动试验过程。主要考察COD、pH值及VFA在整个反应器启动过程中的变化情况,探索启动阶段的运行特性。     

基于氮元素循环利用的鱼粪生化处理工艺研究

为探究鱼菜共生系统中适宜氮元素高效循环利用的鱼粪生化处理工艺,设置厌氧和好氧两种工艺对鱼粪进行生化处理,每种工艺设置三个反应温度,三个鱼粪TS浓度,研究不同工艺处理后鱼粪液中氮元素变化规律以及鱼粪液对生菜生长的影响。结果表明,经厌氧处理后的鱼粪液铵硝比增大,经好氧处理后的鱼粪液铵硝比降至1.0以下,TS浓度3.0-3.5%的鱼粪经35.0℃好氧处理后水培生菜的生长速率最优,说明最适宜生菜生长的鱼粪生化处理工艺为：原鱼粪TS浓度3.0-3.5%,经35.0℃好氧工艺处理10天。     

木醋液预处理对马铃薯茎叶纤维成分和厌氧消化产气特性的影响

分别用木醋液预处理马铃薯茎叶0、2、4、6、8d和用0、50、100、150、200倍的木醋液预处理,研究不同时间和不同稀释倍数对预马铃薯茎叶粗纤维(CF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)、厌氧消化过程中产气量、平均甲烷体积分数、H2S质量浓度的影响。结果表明,CF和ADF降解率、总固体(TS)产气量、平均甲烷体积分数的最大值和H2S质量浓度最小值分别为53.34%、40.08%、190.48mL·g-1、57.38%和53.17mg·L-1。木醋液处理的时间和稀释倍数对TS产气量影响不显著。预处理2d的总固体产气量、挥发性固体产气量以及甲烷体积分数与预处理0、6、8d的差异显著,木醋液稀释100倍预处理与稀释150倍预处理差异显著。综合考虑,马铃薯茎叶是一种产气潜力较优的发酵原料,木醋液是一种集酸预处理与生物预处理为一体的效果甚佳的预处理料液,用稀释100倍的木醋液对马铃薯茎叶进行预处理2d是较优预处理条件。