不同曝气比率对蛋白核小球藻生长的影响

通过室内控制实验,研究了不同曝气比率对蛋白核小球藻(Chlorella vulgaris)生长过程影响,构建了曝气比率与ODmax、μmax、Cmax的适配曲线。实验设置0%、2%、10%、20%、30%、50%、70%共计7组曝气比率,在1 000 lx光强和20℃条件下,采用BG-11培养基培养小球藻至稳定生长。结果显示,适宜的曝气能促进小球藻生长,其最适曝气比率为20%,过量曝气会抑制小球藻生长;曝气比率(x)与ODmax、Cmax、μmax拟合方程分别为:Omax=170.63x3-231.83x2+84.341x+1.8439(0x50%;R2=0.9850)、Cmax=15.844x3-19.803x2+6.8594x+0.0521(0x50%;R2=0.9285)、μmax=8.1202x3-11.428x2+4.4963x+0.1173(20%x30%;R2=0.8581);50%x70%的关系式有待进一步验证。探究不同曝气比率对小球藻生长的影响,可为其优化培养与资源化利用提供理论依据。     

池塘养殖增氧方式效果比较

为了解微孔增氧对池塘水体能量流动、水质及养殖效益的影响,对2种不同增氧方式下3个河蟹养殖池塘的养殖周期(4—9月份)进行了水质测定,获得了池塘不同水层的水温、溶氧、氨氮、亚硝酸盐及高锰酸钾盐指数数据。结果表明,夏季高温时采用微孔管道增氧能有效降低表层、底层的温差,一定程度上降低底层水温。微孔管道增氧能有效增加水体溶氧,开机90min水体底层溶氧增加速率是普通增氧机的5倍;6—9月份采用微孔增氧的池塘水体较普通增氧,NO2-N低70﹪以上,NH3-N低22.9﹪以上,高锰酸钾盐指数低20﹪以上,取得了较高的经济效益。     

土壤增氧方式对其氮素转化和水稻氮素利用及产量的影响

以3种不同生态型水稻品种中浙优1号(水稻)、IR45765-3B(深水稻)和中旱221(旱稻)为材料,比较研究了不同增氧方式(T1-增施过氧化钙、T2-微纳气泡水增氧灌溉、T3-表土湿润灌溉和CK-淹水对照)下稻田土壤氮素转化和水稻氮素吸收利用特性。结果表明:1)增氧处理明显改善土壤氧化还原状况,3种增氧方式下土壤氧化还原电位均高于CK。稻田增氧促进土壤氮素硝化,在分蘖期和齐穗期T1、T2和T3的土壤硝化强度和脲酶活性均显著高于CK,反硝化强度显著低于CK。2)不同增氧处理对水稻氮素吸收的影响不同,在拔节期、齐穗期和完熟期3品种的植株氮素积累量均表现为T1、T2显著高于CK,而T3显著低于CK;在完熟期,T1处理下中浙优1号、IR45765-3B和中旱221植株氮素积累量分别较CK增加了21.2%、13.2%和17.0%,而T2处理下3品种的植株氮素积累量分别较CK增加了14.3%、6.9%和9.1%。3)与CK相比,T1和T2显著提高水稻籽粒产量和收获指数,氮素籽粒生产效率与CK无显著差异,而T3显著增加水稻氮素干物质生产效率和氮素籽粒生产效率。可见,施用过氧化钙和微纳气泡水增氧灌溉能有效改善稻田土壤氧化还原状况,不仅显著提高水稻产量,而且显著增强稻田氮的硝化而减少氮素损失,从而提高水稻氮素积累量和氮素收获指数。     

运行参数对倒伞曝气机曝气性能影响试验

转速、浸没深度和液位高度对倒伞曝气机曝气性能的影响较大,为了研究各影响参数协同作用下倒伞曝气机曝气性能的变化情况,该文通过试验研究了不同转速、浸没深度和液位高度对曝气性能的影响。研究表明:在相同转速时随着运行时间的增加曝气池溶解氧浓度随之增大,但增幅逐渐降低;随着转速的增加,叶轮对水的做功能力增强,提高了水面的湍动强度及水面下的复氧强度,进而缩短了曝气池达到氧饱和的时间,转速为300 r/min达到氧饱和的时间比150 r/min缩短了约57%。转速、浸没深度和液位高度的改变均会极大地影响倒伞曝气机的性能:转速的增加能够提升倒伞曝气机的标准氧总转移系数和标准充氧能力,但对于标准动力效率的提升有一个上限值,该上限值与浸没深度有关;倒伞曝气机低速运行时,浸没深度和液位高度对标准氧总转移系数和标准充氧能力的影响较小。液位高度的增加会加大倒伞曝气机的标准充氧能力和标准动力效率,但是相同液位高度下,随着转速的增加标准动力效率增幅明显小于标准充氧能力增幅,当液位高度为250 mm时,转速从150增加到300 r/min,标准充氧能力值提高2.91倍而标准动力效率提高1.22倍。该研究可为倒伞曝气机的经济运行提供参考。     

微孔曝气流量与曝气管长度对水体增氧性能的影响

为了探究曝气流量与曝气管长度对增氧性能的影响,在不同曝气流量、不同曝气管长度条件下进行了室内水体底部微孔曝气增氧试验。分析了曝气流量与曝气管长度对氧体积传质系数、增氧量和氧利用率的影响。研究结果表明,当曝气流量为0.27~0.55 m3/s、曝气管长为0.9~1.5 m时,所对应的氧体积传质系数在0.63~1.1 h-1变化,增氧量在6.8~12.9 g/h变化,氧利用率在6.87%~9.28%变化,且在一定的曝气管长度下,氧体积传质系数、增氧量均与曝气流量成正比,而氧利用率则与其成反比关系;在一定的曝气流量下,曝气管长度对氧体积传质系数产生的影响表现为先高后低再高的趋势;氧体积传质系数与修正的饱和溶解氧浓度是否作为增氧量的主要影响因子取决于曝气管长度;曝气流量对氧利用率较曝气管长度更为敏感。研究还发现,微孔曝气系统中存在着最优曝气管长度,使得增氧性能最佳,并建立了最优曝气管长度与曝气流量、水深、输入压力、最优初始气泡直径的相关关系式,为低碳经济下微孔曝气系统的设计和运行提供了理论依据。     

Anarwia工艺处理猪场废水节能效果的研究

分析比较了厌氧-加原水-间隙曝气(Anarwia)工艺、SBR(序批式反应器)以及厌氧-SBR工艺处理猪场废水的效果。比较三种工艺处理效果表明：厌氧-SBR工艺处理猪场废水，污染物去除效率低，出水污染物浓度高，不适于猪场废水的处理。Anarwia工艺处理效果与SBR工艺相当，污染物去除率高，出水COD和NH₃-N浓度低。在此基础上，以一个日处理1200 t猪场废水处理工程为例，分析比较了Anarwia与SBR工艺的能耗。就能量消耗有关的工艺参数——污泥量和需氧量而言，Anarwia工艺分别比SBR工艺减少16.4%和95.9%，此外Anarwia工艺每天可产生2784 m³沼气。Anarwia工艺增加了废水提升能耗，但减少了曝气、污泥处理、滗水和搅拌的能耗，结果Anarwia工艺总电耗比SBR工艺低81.0%。Anarwia工艺产生的沼气用于发电能完全补偿消耗的能量，并有剩余。     

水肥气一体化灌溉对温室辣椒地土壤N2O排放的影响

采用水肥气一体化灌溉可改善土壤的通气状况,影响土壤碳氮循环过程,进而影响土壤N_2O的排放。为明确施氮、增氧和灌水对温室辣椒地土壤N_2O排放的影响,设置了施氮量(300、225 kg/hm~2)、溶氧量(40、5 mg/L)和灌水量(1. 0W、0. 6W,W为充分灌溉时的灌水量) 3因素2水平试验,采用静态箱-气相色谱法监测N_2O排放通量,系统研究了水肥气一体化灌溉对温室辣椒地土壤N_2O排放的影响,并通过结构方程模型分析各影响因子对N_2O排放的定量贡献。结果表明,增氧处理、施氮量和灌水量的增加可增加温室辣椒地土壤N_2O的排放通量峰值、排放总量和单产排放量。试验中增氧条件下N_2O排放总量较对照增加了31. 90%;充分灌溉较非充分灌溉增加了43. 22%;常量施氮较减量施氮增加了33. 01%。增氧处理和灌水量的增加可提高温室辣椒的氮素利用效率,而施氮量的增加降低了温室辣椒的氮素利用效率。综合考虑作物产量、氮素利用效率和单产N_2O排放量,减量施氮非充分灌溉增氧处理是推荐的水肥气管理方案。通过结构方程模型的路径分析,土壤温度、充水孔隙度和NO3--N含量可分别解释N_2O排放的42%、60%和58%,是影响水肥气一体化灌溉的主要影响因子。     

pH与曝气耦合调控厌氧发酵相分离技术研究

为验证pH调节与曝气处理对两相厌氧发酵相分离的影响,文章研究了以葡萄糖为底物,不同起始pH值(5.5,6.5,7.5)、不同间隔时间(8h,12h,16h)通入不同量的空气(3 L,5L,8 L),对厌氧发酵产甲烷的影响,并进一步研究了pH调节与曝气处理对秸秆两相厌氧发酵相分离的影响.结果表明:通过连续曝气处理可以降低反应器料液的pH、升高反应器料液的氧化还原电位,起始pH、曝气间隔时间及曝气量分别为6.0,8h和5L对厌氧发酵的产气量和产甲烷量的抑制有明显效果.将秸秆两相厌氧发酵系统中水解产酸相初始pH调到6.5以下,结合每天曝气3次(间隔8小时),每次曝气量≥1L空气·L-1反应器(等于或大于容器体积),不用产甲烷相沼液作水解相消化液补充回流条件下,可以有效地抑制甲烷产生,基本实现两相有效分离.     

养猪场粪污水生物处理工艺技术研究

通过对粪污水进行分离、沉淀、曝气、生物滤池和添加微生物菌群有机物的降解对比试验，优选出了一套工艺流程，并在北京东广德猪场进行了工程实践。结果表明，优选出的以生物滤池为主的好氧生物处理工艺降解效率高、设备投资少、运行费用低且管理方便。高速生物滤池的降解率可达90％以上，整个污水处理系统有机物的降解率达到93%～97％。从系统运行水质监测结果来看，在保证粪污水全面实现达标排放和猪粪(渣)无害化处理的前提下，这种处理工艺将各个单一处理技术有机地结合起来，形成一种综合处理与利用的系统工程，达到经济、社会、生态效益的高度统一。     

System for quasi‐continuous simultaneous measurement of oxygen diffusion rate and redox potential in soil

Oxygen diffusion rate (ODR) and redox potential (E_H) are quantitative indices representing oxygen availability and redox status in soils, which is valuable information for better understanding causes and effects of soil aeration. Because these indices are spatially and temporally highly variable, continuous measurements and adequate numbers of repetitions are essential for accurate in situ monitoring. Here, we present a new, fully automated recording system for in situ measurements where ODR and E_H are measured at the same platinum electrode. The conflict between electrode polarization for ODR and the resulting biased E_H readings is solved by reducing the polarization time and introducing a recovery interval between two consecutive measurement cycles. The shorter polarization time ensures accurate E_H readings. It also results in moderately overestimated ODR readings, but this can be corrected before data analysis. The recovery interval restricts temporal resolution of the E_H‐ODR data pairs to 8 h. We illustrate the use of the system with measurements in a field experiment in Zürich, Switzerland. ODR curves at different depths ran roughly parallel to the corresponding curves of O₂ concentration in soil air but ODR was much more sensitive to precipitation. Low ODR was a necessary but not a sufficient condition for declining E_H. E_H ran parallel to O₂ concentration in soil air rather than to ODR. The fully automated system allows for time series of replicate measurements in multifactorial field studies with reasonable labor requirements. It may be particularly suitable for studies examining the effects of soil tillage, compaction, and irrigation, where structure‐related soil properties such as porosity, gas permeability, and soil aeration play a dominant role.