高温(70℃)玉米秸秆水解液产氢行为及群落结构

考察了高温条件下(70℃)牛粪堆肥、土壤、厌氧污泥、腐烂秸秆种接种物利用玉米秸秆水解液的产氢行为。结果表明:牛粪堆肥接种时达到最大的产气量(1355.7mL/L)和氢气产量(608.4mL/L),随后依次为腐烂秸秆、厌氧污泥和土壤。修改的Gompertz方程可以较好描述产氢量随时间变化趋势(R2>0.99)。牛粪堆肥接种时达到最大的产氢潜力(676.0mL/L),而土壤接种时的迟滞时间最小(9.8h)。DGGE图谱显示:不同接种物对应不同的微生物群落结构。Bacillus thermozeamaize,Enterobacter sp.JDM-19和Thermoanaerobacterium polysaccharolyticum strain,KMTHCJT和可能分别是牛粪堆肥,厌氧污泥和腐烂秸秆接种条件下的关键产氢微生物。     

麦秸对两相厌氧废水处理工艺产酸相的影响

采用间歇试验的方法对不同pH条件下,两相厌氧工艺处理含麦秸的低浓度废水的产酸相进行了研究.分别考察了酸性、中性和碱性条件对有麦秸反应器和无麦秸反应器中的COD、氨氮、VFA变化的影响.试验结果表明:在三种pH条件下,除第一周期外有麦秸反应器的出水pH始终要低于无麦秸反应器的出水pH,并且酸性条件下的出水pH值最低.介于...     

发酵液回流对餐厨垃圾厌氧消化的影响

针对厌氧发酵液回流可提高厌氧系统性能,而不适的回流比例又会造成系统酸化的现象,采用单相连续反应器研究了发酵液回流及不同回流比对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响。结果表明:在1 gVS/L的有机负荷下进行三种比例(10%、30%、50%)的发酵液回流使系统日平均产气量比不回流阶段分别提高0.7%、13.0%、4.9%,且对气体甲烷含量无显著影响。回流使VFA降解更充分,也使系统缓冲能力得到调节,但在较高的回流比(50%)下会造成Na+积累从而抑制系统产气性能。     

秸秆与游离发酵液接触比例对产沼气特性的影响

在中温(37±1)℃条件下,以破碎麦秸为原料,采用批次进料和消化液每天回流方式(发酵固含率为10%),通过在反应器底部设置不同高度的多孔滤板使秸秆与游离发酵液接触比例分别为100%(T1)、50%(T2)和0%(T3),研究秸秆与游离发酵液接触比例对产沼气特性的影响.结果表明:从产气特征和发酵前后VS变化来看,各处理均无明显差异,表明减少秸秆与游离发酵液的接触比例,对秸秆产沼气效果无影响,即通过渗滤液每天回流方式,未浸没于游离发酵液中的秸秆可以达到与浸没秸秆相同的传质效果,此结果为秸秆厌氧发酵工程中提高秸秆有效发酵浓度提供了理论依据.此外,试验还发现,T3处理中消化液与秸秆接触比例随发酵进程呈逐渐降低趋势,并于发酵第6d基本稳定,表明发酵系统中实际的游离发酵液量逐渐减少,分析认为秸秆物料对消化液有吸收和截持作用,发酵第6d后已达秸秆物料吸持水饱和状态(秸秆物料含固率为16.42%).     

填埋结构对渗滤液回流效果影响研究

依据准好氧填埋和厌氧填埋的原理,构建了四个大型模拟填埋场,其中两个进行渗滤液回流,研究了填埋结构对渗滤液回流效果的影响。结果表明,准好氧填埋渗滤液回流有利于渗滤液中COD、NH3-N浓度的下降,其下降率分别为95.8%和89.8%,下降率高于厌氧填埋,且下降较为平稳;厌氧填埋渗滤液回流虽有利于渗滤液中COD浓度的下降,下降率为82.2%,但在回流初期浓度有升高的现象,NH3-N却持续累积;增加渗滤液在填埋层中的停留时间能提高回流的效果。     

冷凝水回流对堆肥腐熟度和污染气体排放影响

为探究堆肥过程中高温水蒸气携带的冷凝水回流对腐熟度及温室气体排放的影响,本文以猪粪和厨余垃圾为堆肥原料,在60L密闭好氧堆肥反应器中进行48d的高温好氧堆肥实验.结果表明,堆肥高温期产生的饱和水蒸汽因发酵罐封闭体系不能及时排出,会在发酵罐壁形成冷凝水回流入堆体中,整个堆肥过程冷凝水产率为物料湿重的18%.此外,回流冷凝水中主要成分为NH₄⁺-N(11.40g/L)、溶解性有机碳(6.3g/L)以及无机盐离子,具有较高的EC值(41.05mS/cm)和pH值(9.22),而较高的NH₄⁺-N含量使冷凝水回流处理的堆肥产品种子发芽指数(GI)略达到腐熟(71.4%),与排出处理相比GI下降了25.5%.同时,冷凝水回流使NH₃和CH₄排放量分别增加了55.2%的60.2%,但是CO₂和N₂O排放量分别降低了16.8%的34.8%.研究表明,冷凝水回流可降低17.8%总温室效应.本文建议堆肥过程将高温水蒸气冷凝排出,一...     

污泥回流对高密度沉淀池运行效果的影响

利用高效沉淀池,对污水厂二级出水进行了深度处理实验,考察了不同污泥回流比对SS,TP和COD的去除效果及污泥的沉降特性,同时对最优工况进行了运行分析.实验结果表明:不同污泥回流比对污染物的去除和污泥沉降性有影响作用,当回流比为50％时,出水SS,TP,COD质量浓度分别为10,0.48,49 mg/L,出水满足GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,且污泥的沉降性能良好.高密度沉淀池对悬浮颗粒的去除效果明显,可有效去除3μm以上粒径的悬浮物,完全去除12 μm以上粒径的颗粒.实验表明高密度沉淀池对污水中SS,TP,COD有的处理效果,最优工况的实验参数能为市政污水处理厂高密度沉淀池的运行提供借鉴.     

不同条件的底泥回流对强化絮凝的影响

为探究不同条件的回流底泥对絮凝强化的影响,采用智能光谱散射分析仪（IPDA）对絮凝过程进行连续监测。通过分析出水浊度和絮体生长曲线,考察了底泥投加量、存放时间和底泥pH对底泥强化作用的影响。结果表明:底泥投加量对于絮体生长FI值（絮凝指数）影响不大,回流单倍底泥时,出水浊度降至1.3 NTU,较常规絮凝下降38%;底泥存放时间越长,絮体生长FI值越小,存放时间<3 d的底泥可保证出水浊度维持在2.0以下;底泥pH为3.0时,出水浊度低至1.2 NTU,酸处理后的底泥,其絮体生长变化曲线不稳定,FI值呈明显震荡波动趋势。回流单倍底泥时,底泥能够强化絮凝的去浊能力,絮体颗粒保持较大尺寸。底泥形成24 h内回流,絮体颗粒之间产生的相互作用力最大,能保持底泥的最大活性。过高或过低的底泥pH导致絮凝效果变差,最适宜的底泥pH为3.0左右。     

pH对果蔬、园林垃圾混合厌氧水解产酸的影响

采用厌氧水解技术处理果蔬、园林混合垃圾,探究pH值对产酸效果的影响。在45℃、pH=6的条件下,第11天时反应器内消化液的挥发性脂肪酸(VFA)浓度达到最大值12.94 g/L,是未调控pH条件下VFA浓度的3.37倍,同时使达到最大值的时间减少了20%,大大提高了产酸效率。同时,调控pH可以促进溶解性有机物(SCOD)转化为挥发性脂肪酸,VFA/SCOD在pH=6条件下第11天时达到最大值,为48.73%。进一步对比分析不同条件下的消化液VFA组分和氨氮浓度,调控pH=6可使发酵类型从乙醇型发酵转为丁酸型发酵,也有利于蛋白质的分解。     

沼液全量回流对农业废弃物沼气发酵的影响

为从源头实现沼液减量化,采用半连续进料方式,研究沼液全量回流用于农业废弃物沼气发酵的可行性.结果表明:纯秸秆沼气发酵过程中发酵液pH值、EC持续增加,总氮(TN)持续降低(第132d时仅为110mg/L),总挥发性脂肪酸(TVFAs)在94d后逐渐积累,日产气量逐渐下降,第104d时仅为产气稳定期时的50%,补氮后产气快速恢复,较补氮前大幅提高了1.5倍;与纯秸秆发酵相比,以秸秆猪粪混合物发酵避免了发酵过程中氮不足的问题,系统稳定性明显增强,且日产气量长期保持稳定,在沼液回流105d后TN和TVFAs有积累趋势,但对产气尚未表现出抑制.综上所述,在多元物料沼气发酵系统中进行沼液全量回流总体可行,但需关注铵氮和TVFAs累积问题.     

不同氮源对麦秆厌氧消化过程的影响

在中温[(35±1)℃]条件下,采用批式发酵方式,研究了不同氮源对麦秆厌氧消化过程的影响.结果表明,不添加氮源时,麦秆挥发性固体(VS)产气量为323.97mL/g,甲烷含量为64.38%;厌氧发酵后发酵液中各形态氮含量均大幅增加,发酵液中的氮以铵态氮和有机氮为主;发酵后的麦秆中木质素含量增加,纤维素结晶区受到一定程度的破坏.添加氮源提高了微生物的活性,产气速率大幅提高,VS产气量提高了35.37%~50.20%,但对甲烷含量的影响不大.除硝酸钾外,添加氮源的各处理发酵液中均以铵态氮为主,占总氮的70%以上,添加硝酸钾的处理最低,仅为54.60%,均远高于对照的38.49%.添加氮源及不同氮源对发酵液中硝态氮含量的影响不大;添加氮源促进了微生物对麦秆中纤维素和半纤维的破坏,但对纤维素结晶区的影响不大.在各种氮源中,以添加尿素的效果最好.     

堆肥预处理对麦秸与奶牛废水混合物厌氧产沼气的影响

为深入探讨堆肥预处理对秸秆厌氧发酵产沼气的影响,分别以堆肥0d(T1)、3d(T2)、6d(T3)和9d(T4)的麦秸与奶牛废水混合物(质量比1:2)为原料进行厌氧消化实验.结果表明,堆肥造成麦秸干物质(TS)大量损失,堆肥3,6,9d麦秸TS损失率分别为2.63％、11.46％和20.00％,各处理间差异显著,堆肥后麦秸纤维素结晶程度增强;厌氧发酵后,T1、T2、T3和T4的TS产气量分别为377.50,388.85,354.71353.65mL/g,考虑到堆肥过程中麦秸TS的损失,T2、T3和T4的TS产气量仅为T1的100.30％、83.19％和77.59％;各处理麦秸产气中甲烷含量差异不显著(P=0.3681);堆肥后麦秸产气速率和气峰值均增加,T2、T3累积产气量达到总产气量80％的时间较对照提前了8d和2d,T2产气峰值较对照增加了2.65mL/d,但堆肥9d麦秸产气速率和产气峰值反而降低;厌氧发酵后麦秸TS和挥发性固体损失率均随着堆肥时间的延长而降低.从提高麦秸产沼气量的角度看,堆肥预处理并不合适,但对加快反应器启动,提高麦秸产气速率有一定促进作用,以堆肥3d的效果最好.     

麦草浆黑液提取性能试验

采用真空吸滤和挤压过滤两段组合式提取装置两次提取麦草浆黑液，能获得高且稳定的黑液提取率。探讨了黑液提取率与浆料洗涤时间、水量的关系及洗后浆所达到的洗净程度等。     

植物内生真菌强化还田秸杆降解的研究

通过形态学和分子生物学相结合的方法 ,将内生真菌B3初步定为半知菌中的拟茎点霉属 (Phomopsissp .) .通过盆栽试验和扫描电镜观察表明 ,内生真菌B3有很好的降解秸秆的能力 ,尤其是对木质素的降解 ,而且对后季作物生长没有危害 .进一步研究木质素酶的性质表明 ,菌株B3分泌的漆酶有很好的耐热性 ,粗酶液在pH为 6 0— 8 0时 ,酶活较为稳定 .     

利用小麦秸控制赤潮生物生长的研究

以球形棕囊藻为研究对象,探讨了小麦秸用于赤潮生物控制的可行性,研究了微生物、吸附作用在抑藻效应中的可能作用,运用扫描电子显微镜观察了小麦秸对藻细胞形态的影响,对小麦秸抑藻机理进行了分析和讨论。结果表明,小麦秸是一种比较理想的抑藻材料,无需微生物的降解,适度切割后能够吸附藻细胞、释放出抑藻活性物质,从而有效控制赤潮生物——球形棕囊藻的生长。抑藻活性物质的释放是小麦秸抑藻的主要机制。     

小麦秸秆生物炭对水中对羟基苯甲酸乙酯的吸附特性

对羟基苯甲酸乙酯属于尼泊金酯类物质,是一种典型的新兴环境污染物.本研究通过制得不同热解温度(300、500和700℃)下的小麦秸秆生物炭(分别表示为BC300、BC500、BC700),对水中对羟基苯甲酸乙酯进行间歇吸附.结果表明,热解温度升高会导致生物炭表面疏水性增强,且引起零电荷点从8.37升至9.42.溶液初始p H值由8升至12时,对羟基苯甲酸乙酯去除率显著递减;此外,溶液离子强度的增强会导致对羟基苯甲酸乙酯去除率的下降.生物炭吸附水中对羟基苯甲酸乙酯的等温吸附过程符合Langmuir方程,其中,最大吸附容量排序为:BC700BC500BC300.同时,吸附过程符合准二级动力学方程,且为吸热自发过程.此外,经过4轮再生吸附,生物炭吸附容量仍可达到最初的90%,其中,BC700展示出最高的吸附效率(92.76%).     

麦秸烟尘中正构脂肪醇和正构烯烃的化学组成

对6种麦草开展了燃烧试验,测定了烟尘(PM 2.5)中正构脂肪醇和正构烯烃的化学组成.结果显示,在明火PM 2.5中正构脂肪醇由C8~C32组成.其总含量为381.1~30178.6mg/kg,平均为10011.3mg/kg.C24/C28、C26/C28、C28/∑等百分比的变化范围分别为4.1%~69.6%、0.9%~9.8%、45.3%~92.8%.正构脂肪醇呈单峰型分布,C28是主峰碳(Cmax).其CPI值在25.8~133.0间变化,平均为56.1.在闷烧PM 2.5中正构脂肪醇由C8~C32组成.其总含量为944.4~135858.2mg/kg,平均为28160.2mg/kg.C24/C28、C26/C28、C28/∑等百分比的变化范围分别为2.4%~22.2%、0.6%~8.6%、70.8%~95.7%.正构脂肪醇的分布模式与明火PM 2.5的相同.其CPI值分布于23.1~266.6间,平均为82.4.明火PM 2.5中的正构烯烃由C17~C29组成.其总含量在67.1~733.0mg/kg之间变动,平均为261.8mg/kg.低碳数与高碳数正构烯烃的含量之比(L/H)为0.8~2.2,平均值为1.5.正构烯烃呈单峰式分布,Cmax以C24为主,C22次之.其CPI值分布于0.9~1.6之间,平均为1.2.闷烧PM 2.5中的正构烯烃由C16~C29组成.其总含量分布于273.9~862.4mg/kg之间,平均为574.1mg/kg.其L/H比值在0.5~2.2之间波动,平均值为1.6.正构烯烃的分布模式与明火PM 2.5类似,但Cmax以C22为主,C24次之.其CPI值的变化区间是1.0~2.1,平均值为1.2.C24/C28、C26/C28、C28/∑等指标对于识别气溶胶中麦草燃烧来源的正构脂肪醇具有参考意义.利用Cmax可区分麦秸在明火和闷烧条件下生成的正构烯烃.     

Preparation and utilization of wheat straw anionic sorbent for the removal of nitrate from aqueous solution

In order to reduce the impact of eutrophication caused by agricultural residues(i.e.,excess nitrate)in aqueous solution,economic and effective anionic sorbents are required.In this article,we prepared anionic sorbent using wheat straw.Its structural characteristics and adsorption properties for nitrate removal from aqueous solution were investigated.The results indicate that the yield of the prepared anionic sorbent,the total exchange capacity,and the maximum adsorption capacity were 350%,2.57 mEq/g,and 2.08 mmol/g, respectively.The Freundlich isotherm mode is more suitable than the Langmuir mode and the adsorption process accords with the first order reaction kinetic rate equation.When multiple anions(SO_4~(2-),H_2PO_4~-,NO_3~-,and NO_2~-)were present,the isotherm mode of prepared anionic sorbent for nitrate was consistent with Freundlich mode;however,the capacity of nitrate adsorption was reduced by 50%.In alkaline solutions,about 90% of adsorbed nitrate ions could be desorbed from prepared anionic sorbent.The results of this study confirmed that the wheat straw anionic sorbent can be used as an excellent nitrate sorbent that removes nitrate from aqueous solutions.     

UV-B增强与秸秆施用对土壤-冬小麦系统CO2排放影响

通过大田试验,采用人工增强紫外辐射的方法模拟UV-B增强,应用静态箱-气相色谱法测定土壤-冬小麦系统的CO2排放通量,研究UV-B增强与秸秆施用对土壤-冬小麦系统CO2排放通量的影响.结果表明:UV-B增强与秸秆施用没有改变CO2排放通量的季节性变化规律.UV-B具有抑制效应,显著降低了拔节-孕穗期的CO2排放,降幅达15.48% (P=0.055).秸秆施用对CO2排放具有促进效应,使返青期和拔节 -孕穗期的CO2排放分别增加了59.52% (P=0.005)和13.10% (P=0.092).秸秆施用和UV-B增强处理增加了返青期的CO2排放,增幅为30.95% (P=0.083).对照、UV-B增强、秸秆施用和秸秆施用+UV-B增强4种处理的系统CO2排放与气温都存在极显著的指数关系 (P<0.01),拟合方程的决定系数R2分别为0.56,0.60,0.45和0.51,温度敏感系数Q10值分别为1.83,1.97,1.55和1.70.     

陈化处理对棉花秸秆生物炭理化性质的影响

为探讨陈化处理对秸秆生物炭理化性质的影响,采用冻融和干湿方法分别对不同热解温度(350、500和650℃)下制备的棉花秸秆生物炭进行陈化处理,对比分析新鲜和陈化生物炭的理化性质.结果表明,热解温度、环境温度、湿度和陈化时间是影响生物炭理化性质的主要因素.陈化处理可以加速生物炭表面发生氧化反应,增加生物炭表面的酸性官能团,进而降低生物炭的pH值.生物炭经过陈化处理后,其C含量减少,O含量增加,这也归因于生物炭的氧化反应.陈化处理可以增加生物炭的比表面积和微孔体积,且新鲜和陈化生物炭的孔隙结构主要以介孔为主.陈化处理还可以破坏生物炭表面较完整的形状,降低生物炭的稳定性.