农作物秸秆废弃物厌氧发酵生物制氢的研究

文章报道麦草秸秆水解-发酵两步耦合生物制氢的研究结果。在该研究条件下,麦草秸秆的产氢能力达到68.1mLH2/gTVS,与未经处理的底物相比提高了约135倍。此外,对麦草秸秆的产氢机理也进行了探讨。     

麦草瓦楞纸生产废水处理技术研究

对麦草瓦楞纸生产废水进行了试验研究，并通过朱仙庄造纸厂废水处理工程的实践。结果表明，采用ＦｅＳＯ４、Ａｌ２（ＳＯ４）３作为絮凝剂通过ＰＨ值的适当调节，处理后水质清澈透明，达到了国家造纸行业二级排放标准。为麦草瓦楞纸生产废水治理提供了切实可行的一条新途径。     

麦草制浆黑液对燃煤烟气同时脱硫除汞性能研究

本文利用多级水幕吸收塔,研究了循环液气比(L/G)、空塔气速、进口烟气SO2浓度以及进口烟气Hg浓度对麦草制浆黑液脱硫除汞效果的影响.实验结果表明:随着L/G增加、空塔气速增大、进口SO2浓度降低,脱硫除汞效果得到了不同程度的提升;随着进口Hg浓度升高,脱汞效率缓慢下降,脱硫效率基本不变.通过提高L/G、增加空塔气速、降低进口SO2浓度与Hg浓度提麦草制浆黑液高脱硫除汞效率,为麦草制浆黑液协同脱硫除汞奠定应用基础.     

AS法制浆废液改性减水剂实验研究

通过实验，对AS法麦草、芦苇造纸制浆废液加入Ba(OH)2溶液和吐温-80进行化学改性，制成木素磺酸盐为主要成份的混凝土减水剂，制得的减水剂的3项主要性能指标均达到以国家标准，它们在掺量3‰时净浆减水率为6%-8%，砂浆减水率为15%-16%，掺麦草、芦苇浆废液减水剂的砂浆3d抗压强度分别提高28%和30%，7d抗压强度分别提高18.6和26.4%。     

改性麦草秸秆对水中磷酸根吸附效果的研究

为实现农作物秸秆资源化,解决水体富营养化问题,将麦草秸秆化学改性成一种可以有效吸附水体中磷酸根的阳离子型吸附剂.考察了吸附剂投加量、磷酸根溶液初始pH、温度等因素对吸附效果的影响,分析了改性麦草秸秆对磷酸根的吸附动力学过程和吸附机理.结果表明,在吸附剂投加量为4 g·L-1和磷酸根溶液初始pH为4.0～7.5条件下,改性麦草秸秆对磷酸根的吸附效果最好,去除率均高于90%;改性麦草秸秆对磷酸根的吸附符合Freundlich等温模式,饱和吸附容量为2.38 mmol·g-1;吸附过程符合一级反应动力学方程,为快速反应过程;反应活化能为12.6 kJ·mol-1,反应速率对温度的变化不敏感.     

麦草碱法制浆黑液的资源化治理工程

本文介绍了麦草碱法制浆黑液资源化治理工程的实践和该工程实施后对总排放口废水的水质和水量影响。     

碱法麦草制浆造纸废水分类处理技术

本文论述了碱法麦草制浆造纸废水的处理工艺，并对工艺中的关键处理设施的调试、运行作了较为详细的阐述。该工艺把造纸废水分为黑液、中段水、纸机白水三部分，并根据每部分废水的性质，采用了相应的处理方法，最终使外排废水达标，还使45％的废水得以回用。     

淮河流域非木浆制浆造纸业的发展研究

由于淮河流域水环境污染严重，国家已将造纸业特别是小造纸列为淮河流域水环境重点治理对象之一。淮河流域造纸业多为草浆制浆，具有技术，经济与污染治理的特殊性。结合我国造纸工业发展历程和行业现状以及面临的挑战，分析国内及淮河流域制浆造纸业的产业结构，技术结构和环境影响，阐述麦草在我国制浆造纸业中的战略地位，提出淮河流域草浆制浆业的结构重整建议，探讨淮河流域造纸业可持续发展的途径。     

麦草畏除草剂厌氧降解可生化性测定

苯环由¹⁴C标记合成的麦草畏除草剂,厌氧降解反应至第7天,转化率达64%,有¹⁴C标记的CO₂产生;第16天,转化率达91%,出现一种主要的中间代谢产物,有CH₄产生;第27天,转化率达95%,仍然只有一种主要的中间代谢产物.麦草畏苯环的断裂量仅占总量的2.96%,转化成CO₂的为0.74%,转化成CH₄的为0.11%.在降解27d中,主要中间代谢产物是3,6-二氯水杨酸,占麦草畏总量的92.04%.3,6-二氯水杨酸的苯环没有被打开,可生化性极低,仍然继续污染环境研究结果为控制麦草畏对人体健康危害,进行生物修复工程,提供了重要的参考依据.     

麦草浆黑液固形物热解特性及动力学研究

通过热重分析实验和固定床热解实验研究了麦草碱性亚硫酸钠-蒽醌法制纸桨黑液固形物的热解特性和热解产物分布。结果表明:黑液固形物热解过程分为干燥脱水、有机物热解和无机物转化三个阶段,主要失重发生在200～550℃间;在热重分析基础上按一级反应动力学模型得到了黑液固形物热解各阶段的动力学参数;实验条件下,麦草浆黑液固形物固定床热解后约三分之一转化为挥发分,余下为固体残渣。     

预处理对打捆麦秸贮存和厌氧生物产沼气的影响

秸秆的长期贮存是秸秆沼气工程长期运行的重要保障,预处理是提高秸秆产气性能的常用方法.为此研究了打捆麦秸贮存与预处理一体化的可行性,分析了麦秸预处理后打捆贮存前后麦秸理化特性、物质结构以及厌氧发酵产气特性的变化.结果表明,将麦秸直接打捆后贮存120 d,对麦秸理化特性、物质结构及产气性能的影响均不明显,影响最大的是堆体上层的麦秸,产气量也仅下降了7.40%;将麦秸用NaOH处理后打捆贮存对提高麦秸干物质(total solid,TS)产气量有一定促进作用,麦秸TS产气量较未贮存麦秸和直接打捆贮存后的麦秸(CK)分别提高了7.02%～8.31%和5.68%～16.96%,对麦秸理化特性的影响不明显;麦秸经尿素处理后打捆贮存,不利于麦秸后续产沼气,麦秸TS产气量较CK下降了2.8%～7.71%;麦秸贮存过程中,将麦秸直接暴露于空气中对麦秸有机物的保存及后续产沼气利用均不利,但影响并不显著,CK和尿素处理堆体上层麦秸TS产气量分别下降了7.40%和4.25%.     

利用辐照预处理麦秆作为反硝化固体碳源的研究

采用经辐照预处理的秸秆作为反硝化微生物的固体碳源和生物膜载体反硝化脱氮,以考察辐照预处理是否可以提高麦秆作为固体碳源反硝化的性能.静态试验结果表明,辐照预处理可以使麦秆作为固体碳源反硝化的反硝化速率提高20%,在硝酸氮初始浓度65.3 mg/L时,辐照剂量300 kGy的麦秆的反硝化速率可以达到0.087　mg/(g·h),硝酸氮去除率在90%以上.部分试验结果通过麦秆的表面结构红外分析和扫描电镜观察得到了证实.     

水解液出料和回流对秸秆水解产酸的影响

为了解秸秆两相发酵水解相水解液出料和回流对秸秆水解产酸过程的影响,以打捆麦秸为原料,在中温[(37±1)℃]条件下,采用批次进料方式,进行秸秆水解产酸实验.实验设置水解液出料量为排空、排1/2和排1/3,水解液回流频次为不回流、1d回流1次和3d回流1次.结果表明:水解液出料促进了秸秆有机物的水解溶出,水解液出料后秸秆中有机物大量水解溶出,水解液COD、SCOD浓度迅速回升,pH值迅速降低,TVFAs先增加后降低;水解液大出料量更有利于秸秆有机物水解溶出,水解液排空的处理累积COD获得量、TS损失率、半纤维素损失率和纤维素损失率较排1/3的处理分别提高44.45%、25.97%、30.23%和43.34%,排空的处理单位秸秆水解获得COD质量达0.33g COD/g秸秆;水解液回流对秸秆有机物水解溶出并未表现出明显的促进作用,但在实验后期对日产气量及产气中甲烷含量影响明显,3d回流1次的处理累积产气量和产气中甲烷含量均高于不回流和1d回流1次的处理.     

生物反硝化去除地下水中硝酸盐的混合碳源研究

选取麦秸、锯末、乙醇为碳源,比较了这3种物质单独或两两组合作为碳源的情况下,生物反硝化去除模拟地下水中硝酸盐的效果.结果表明,以麦秸为碳源的反应体系具有较好的反硝化效果,但反应器出水具有颜色和异味;锯末+乙醇作为混合碳源的反应体系比单独添加锯末或乙醇反应体系的脱氮效果好;碳氮比(C/N)为40的混合碳源用量有利于硝酸盐...     

麦秸强化微生物降解石油烃及场地试验

在油-盐混合污染耕地的耕作层中施加麦秸以强化水浸洗盐和促进微生物对石油烃的降解.通过实验考察了麦秸添加量对降解石油烃所用的阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)和刺孢小克银汉霉菌(Cunninghamella echinulata)的生长及其对于石油烃降解行为的影响.结果发现,在土壤中添加5%(质量分数)麦秸可使土壤中的细菌和真菌生物量提高至对照样品的25和3倍;19 d时总石油烃降解率从29.2% 提高到48.0%,其中饱和烃、芳烃的降解率分别从31.5%和39.1%提高到55.7%和55.9%.在中原油田污染耕地现场试验结果表明,石油烃降解菌添加25 d后,添加麦秸的修复土壤中的细菌和真菌生物量为对照土壤的158和9倍;45 d后试验地块中的总石油烃质量分数降至0.3%以下,石油烃降解率最高达到75%.上述结果显示出添加麦秸与真菌-细菌协同修复方法相结合在治理油-盐混合污染耕地中具有很好的应用前景.     

Methane emissions from rice fields under continuous straw return in the middle-lower reaches of the Yangtze River

A three-year experiment was conducted in the middle-lower reaches of the Yangtze River in China to study the influence of continuous wheat straw return during the rice season and continuous rice straw return in wheat on methane (CH 4 ) emissions from rice fields in which, the rice-wheat rotation system is the most dominant planting pattern. The field experiment was initiated in October 2009 and has continued since the wheat-growing season of that year. The analyses for the present study were conducted in the second (2011) and third (2012) rice growing seasons. Four treatments, namely, the continuous return of wheat straw and rice straw in every season (WR), of rice straw but no wheat straw return (R), of wheat straw but no rice straw return (W) and a control with no straw return (CK), were laid out in a randomized split-plot design. The total seasonal CH 4 emissions ranged from 107.4 to 491.7 kg/ha (2011) and 160.3 to 909.6 kg/ha (2012). The increase in CH 4 emissions for treatments WR and W were 289% and 230% in the second year and 185% and 225% in the third year, respectively, in relation to CK. We observed less methane emissions in the treatment R than in CK by 14%-43%, but not statistically significant. Treatment R could increase rice productivity while no more CH 4 emission occurs. The difference in the total CH 4 emissions mainly related to a difference in the methane flux rate during the first 30-35 days after transplant in the rice growing season, which was caused by the amount of dissolved oxygen in paddy water and the amount of reducible soil materials.     

小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附特性及动力学、热力学分析

为实现农业废料资源化,解决含铬废水的污染问题,研究了小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附性能.试验考察了pH,小麦秸秆投加量,温度和初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕对吸附活性的影响,进而确定了小麦秸秆去除Cr(Ⅵ)的最优条件.结果表明:当pH=1.0,温度为50 ℃,固液比为40 g/L时,小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳.在pH=1.0,温度为30 ℃,固液比为4 g/L的条件下,初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕分别为50,100和150 mg/L时,吸附6 h达到平衡,饱和吸附量分别为6.281,11.942 和13.981 mg/g.吸附动力学反应符合准二级动力学方程.吸附热力学反应符合Langmuir吸附等温方程.结合FTIR谱图和SEM结果,推断小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附过程以化学吸附为主.      

增氧对不同秸秆还田稻田田面水养分动态及温室气体排放的影响

秸秆还田对于改善土壤结构、培肥土壤和提高农作物产量与品质有着重要意义,但秸秆还田会增加甲烷排放和面源污染物排放等环境风险,如何减少秸秆还田带来的负面效应是亟需解决的难题.系统比较了增氧对不同碳氮比秸秆还田稻田水稻生长期内田面水碳氮含量和温室气体排放的影响.结果表明,不同秸秆还田均明显增加了稻田田面水中化学需氧量(COD),虽略微降低了N₂O排放,但显著促进了稻田甲烷的排放和全球增温潜势,大小表现为：麦秸还田>油菜秸秆>蚕豆秸秆还田;秸秆还田处理提高了水稻产量,但统计未达显著水平.增氧处理不显著影响水稻产量,使秸秆还田后田面水COD降低15%～32%,稻田甲烷排放显著降低10.4%～24.8%,稻田GWP显著降低9.7%～24.4%,其中麦秸还田处理下增氧效果最佳.结果发现增氧措施在秸秆还田稻田尤其是麦秸还田稻田温室气体减排与降低COD排放风险中的潜在作用及其应用可能性.     

Investigation on emission factors of particulate matter and gaseous pollutants from crop residue burning

Emission factors of particulate matter (PM), element carbon (EC), organic carbon (OC), SO_2, NO_x, CO, CO_2, and ten ions (Na~ , NH_4~ , K~ , Mg~(2 ), Ca~(2 ), F~-, Cl~-, NO_2~-, NO_3~-, SO_4~(2-)) were estimated from the domestic burning of four types of commonly produced crop residues in rural China: rice straw, wheat straw, corn stover, and cotton stalk, which were collected from the representative regions across China. A combustion tower was designed to simulate the cooking conditions under which the peasants burned their crop residues in rural China, to measure the emission factors. Results showed that wheat straw had the highest emission factor for the total PM (8.75 g/kg) among the four crop residues, whereas, corn stover and wheat straw have the highest emission factor for EC (0.95 g/kg) and OC (3.46 g/kg), respectively. Corn stover also presents as having the highest emission factors of NO, NO_x, and CO_2, whereas, wheat straw, rice straw, and cotton stalk had the highest emission factors of NO_2, SO_2, and CO, respectively. The water-soluble ions, K~ and Cl~-, had the highest emission factors from all the crops. Wheat straw had a relatively higher emission factor of cation species and F~-, Cl~-, NO_2~- than other residues.