餐厨垃圾两相厌氧消化特性试验研究

研究了餐厨垃圾两相厌氧消化特性。以北京化工大学餐厨垃圾为原料,分别以不同有机负荷(10、30、50和70 gVS/L)、接种量(5、10、15和20 gVS/L)、酸化时间(3、5、7和9 d)考察其对酸化效果的影响,并对酸化出料进行甲烷化产气实验。结果表明,餐厨垃圾最优酸化条件为有机负荷30 gVS/L,酸化时间5 d,接种量15 gVS/L。在此条件下,单位负荷产酸率为561.0 mg乙酸/gVS,酸化末端产物主要为乙酸和丁酸,单位负荷累积产气量达到826.7 mL/gVS,比乙醇型最佳条件单位负荷累积产气量763.8 mL/gVS高8.2%,比丁酸型最低单位负荷累积产气量70.6 mL/gVS高1 070.3%。有机负荷、酸化时间、接种量依次对餐厨垃圾酸化有重要的影响,并且餐厨垃圾酸化效果和产气性能具有一致性。研究结果可为城市生活垃圾厌氧消化提供设计和运行依据。     

汽爆预处理对互花米草厌氧发酵产气特性的影响

针对互花米草厌氧发酵过程存在的结构抑制问题,采用高速汽爆设备,在1.5,2.0,3.0MPa条件下分别对其进行蒸汽爆破预处理试验,并采用揉搓处理作为对照.厌氧发酵试验结果表明,随汽爆压力的增加,累积产气率呈下降趋势,1.5,2.0,3.0MPa处理原料的单位挥发性固体(VS)累积产气量分别为293.6,176.1,145.4mL/g,对照为238.7mL/g.经2.0,3.0MPa处理的原料在发酵过程中存在酸积累现象,挥发性有机酸(VFA)中乙酸最高达10599.42mg/L,丙酸浓度高于1000mg/L,这是导致这2组原料累积产气量低于对照的主要原因.     

外加氨氮对玉米秸秆厌氧发酵的影响

以玉米秸秆为例,研究了氨氮浓度对农业废弃物厌氧发酵产甲烷性能以及沼渣特性的影响,并利用Gompertz方程对沼气及甲烷产生过程进行了数学拟合。实验结果表明:外加氯化铵浓度(1¹0 g/L)对秸秆厌氧产累计产气量影响不显著;但对累计甲烷产量、玉米秸秆中挥发性组分(volatile solid,VS)的去除率、沼渣组分等有显著影响。在外加氯化铵浓度为5 g/L时,即碳氮比(C/N)为15∶1时,产气组分中甲烷含量最高为1 039 mL,当外加氯化铵浓度为10 g/L时,产气组分中甲烷量最低仅为833 mL。此外,用修正的Gompertz方程能够很好地拟合各反应器的厌氧发酵产气产甲烷过程。高浓度氯化铵(10 g/L)对产甲烷量、VS去除率有抑制作用。氯化铵浓度对沼渣中纤维素含量影响不显著,对半纤维素及木质素含量影响显著。     

含固率和接种比对叶菜类蔬菜垃圾厌氧消化的影响

通过叶菜类蔬菜垃圾中温批式厌氧消化实验,比较了含固率(3%、5%、7%)和接种比(1.5、2.5、3.5)对产甲烷效果的联合影响.结果表明,在研究实验参数范围内,含固率越低、接种比越高,越有利于缩短产甲烷反应迟滞期,平均日产甲烷速率越快.经过52d的培养,在含固率为3%、接种比为3.5的工况中,平均日产甲烷速率最快,达到9.5mL/(gVS?d),日最大产甲烷速率最快,达到49.8mL/(gVS?d),最早进入快速产甲烷期.当接种比为3.5时,随着含固率的升高,产甲烷速率下降,迟滞期延长,但单位底物累计产甲烷量增大,含固率7%时单位底物累计净产甲烷量为481mL/gVS.而当接种比为1.5时,含固率为5%和7%的工况均无法启动甲烷化反应,含固率为3%的工况的产气迟滞期达15d.挥发性有机酸的累积抑制甲烷化反应的启动,迟滞期随着液相中有机酸浓度的增加而延长,当有机酸浓度低于1260mg/L,甲烷化反应没有明显的迟滞期.     

含固率和接种比对叶菜类蔬菜垃圾厌氧消化的影响

通过叶菜类蔬菜垃圾中温批式厌氧消化实验,比较了含固率(3%、5%、7%)和接种比(1.5、2.5、3.5)对产甲烷效果的联合影响.结果表明,在研究实验参数范围内,含固率越低、接种比越高,越有利于缩短产甲烷反应迟滞期,平均日产甲烷速率越快.经过52d的培养,在含固率为3%、接种比为3.5的工况中,平均日产甲烷速率最快,达到9.5mL/(gVS·d),日最大产甲烷速率最快,达到49.8mL/(gVS·d),最早进入快速产甲烷期.当接种比为3.5时,随着含固率的升高,产甲烷速率下降,迟滞期延长,但单位底物累计产甲烷量增大,含固率7%时单位底物累计净产甲烷量为481mL/gVS.而当接种比为1.5时,含固率为5%和7%的工况均无法启动甲烷化反应,含固率为3%的工况的产气迟滞期达15d.挥发性有机酸的累积抑制甲烷化反应的启动,迟滞期随着液相中有机酸浓度的增加而延长,当有机酸浓度低于1260mg/L,甲烷化反应没有明显的迟滞期.     

滇池水体BOD5和CODMn空间变化研究

通过对滇池进行全湖集中采样和分析,揭示了滇池水体五日生化需氧量(BOD5)和高锰酸盐指数(CODMn)的空间变化规律.BOD5和CODMn变化范围分别是2.3～7.9mg/L,5.1～15.4mg/L,BOD5平均值草海(5.9mg/L)高于外海(5.1mg/L)CODMn平均值外海(10.17mg/L)高于草海(8.67mg/L),2个指标在入河口水域都相对较高.水平方向上,BOD5变化特点是南北高,中间低,西部高,东部低.垂直方向向上BOD5随水深增加递减.而CODMn的高值区域主要出现在草海和外海海埂、盘龙江、大青河入湖口水域、西部观音水域以及东北部宝象河、东部梁王河和捞鱼河入湖口水域、东南柴河入湖口水域.垂直方向上,从表层到水-沉积物界面水体,其CODMn都呈增加趋势.随着工业点源污染的控制,城市生活污水的排入和面源有机污染物的输入以及内源释放是决定滇池BOD5和CODMn空间变化的主要原因.     

水生植物与微生物对含镉水体修复效果的比较

为解决水体镉污染问题,分别选择凤眼莲与柠檬酸杆菌作为水生植物与微生物的代表物种,对二者修复含镉水体的最佳条件进行研究,并进一步探索二者对含镉水体的修复机制。实验结果表明,凤眼莲在p H 7、生物量为6.25株/L及温度为30℃的条件下,对初始浓度为15 mg/L含镉水体的修复效果达到峰值,可达81.37%;柠檬酸杆菌在p H 6、菌浓度为3 g/L及温度为30℃的条件下,对初始浓度为15 mg/L的含镉水体去除率最高,可达到93.09%。凤眼莲主要通过植物吸收作用修复含镉水体,其中以根系吸收效果最为突出;柠檬酸杆菌主要通过生成沉淀物从而降低镉的含量。在室外大规模、开放性水体中,建议采用"圈植培养"凤眼莲修复含镉水体。     

滇池草海水体枯水期不同形态氮磷空间分布差异性

根据2016年11月滇池草海空间16个测点TN、TP、DTN、DTP、蓝藻密度分析结果,研究了草海水体不同形态氮磷、蓝藻密度的空间分布特征、草海水体的富营养化特征、各指标之间的相关性和各监测点水环境相似性。结果表明:草海TN平均浓度值3. 54mg/L,超地表水Ⅴ类标准,TP平均浓度值0. 096mg/L,达到地表水Ⅳ类标准,DTN和PP为氮、磷的主要形态。TP、TN浓度的空间分布呈现由北向南逐渐降低随后升高的趋势。蓝藻密度的空间分布呈现随水流方向由北向南逐渐升高,DTN、DTP浓度的空间分布呈现随水流方向由北向南逐渐降低的趋势。采用K-means聚类分析方法将采样点划分为3组,蓝藻密度与TN和DTP呈显著相关性,磷可能是限制性营养盐。     

云南滇池野生鲫鱼的雌性化初步调查研究

以野生鲫鱼血清中的卵黄蛋白原(Vtg)作为受雌激素污染的生物标志物,对滇池水体的5个断面(草海中、海埂、晖湾、罗家营及观音山东等)中污染物的雌激素活性进行了初步调查.结果显示,不同断面的野生雌鱼和雄鱼血清中都有较高浓度的Vtg检出,浓度范围为ND～197.08 ng/mg蛋白质,表明这些断面的野生鲫鱼受到一定程度的雌激素或类雌激素污染.     

沉水植物对水体营养的响应及氮磷积累特征

以太湖中沉水植物优势种金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、苦草(Vallisneria natans)和马来眼子菜(Potamogeton maackianus)为研究对象,研究了不同水体营养水平(低浓度TN 0.47 mg/L,TP 0.021 mg/L;中浓度TN 1.40 mg/L,TP0.072 mg/L;高浓度TN 2.18 mg/L,TP 0.090 mg/L)对其生物量、各器官形态指标及氮磷积累的影响。结果表明:植物生长指标方面,苦草、狐尾藻、金鱼藻在中浓度条件下的生物量增长幅度最大;植物茎叶指标随水体营养的变化与根长变化趋势不一致。植物各器官氮、磷含量均随水体营养变化保持相似的规律,且植物氮含量为叶茎根,植物磷含量为根茎、叶。氮磷积累方面,4种沉水植物的叶片氮元素积累的能力显著高于茎和根;低浓度下狐尾藻的氮积累量最大,苦草磷积累量最大,两者适合低浓度下种植收割去除水体环境中的氮、磷;中、高浓度下金鱼藻的氮磷积累量均为最大(中浓度下N 6 587.37 mg/m~2,P 744.63 mg/m~2;高浓度下N 6 096.63 mg/m~2,P 692.36 mg/m~2),其可作为较高营养浓度下种植、刈割转移水体氮磷的理想物种。     

生活垃圾协同水葫芦干式厌氧发酵制沼气的研究

探讨了水葫芦和生活垃圾在中温条件下联合发酵的可行性,研究了系统总固体含量(TS)、发酵母液添加比例(IR)以及水葫芦添加比例(WR)对厌氧发酵过程的影响。试验结果表明,添加5%的水葫芦能够有效防止因TS和IR的变化对系统pH值所带来的影响,缩短发酵启动时间,使产气高峰集中出现,并提高产气量。但是当水葫芦添加比例增加到10%时,沼气产量反而下降。发酵70 d后,挥发性固体(VS)降解率为38.18%～58.10%。通过对正交试验结果进行分析,得到水葫芦与生活垃圾联合发酵制沼气的较优工艺条件为:系统总固体含量23%,发酵母液添加比例100%,水葫芦添加比例5%。     

水葫芦制备生物气高效工艺中试研究

在5m3发酵规模探索水葫芦中温厌氧制备生物气的高效工艺发酵,试验表明工艺的发酵起动配方为污泥水∶水葫芦∶猪粪便=4∶3∶0.5,C/N 30,TS 8%,酵补料为100%水葫芦,发酵温度35～45℃,间歇搅拌,pH控制7.7±0.1,其中技术要点包括水葫芦应尽量粉碎均匀,接种醋酸杆菌加快酸化速度,添加尿素补充氮素养分等。     

水葫芦修复富营养化湖泊水体区域内外底栖动物群落特征

于2010年8~10月对滇池白山湾人工控制性种养的约70hm2的水葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区采样分析,探讨了水葫芦种养工程区域内外底栖动物群落结构特征.结果表明,在水葫芦区、近水葫芦区及远水葫芦区,底栖动物总密度分别为294.5,159,261ind/m2,其中寡毛类的霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)为绝对优势种,分别占各自区域总密度的68.3%,59.6%和86.0%.逐步回归分析显示,水体总磷(TP)和底泥非稳定态磷(Labile-P)与霍甫水丝蚓密度呈显著性正相关(P < 0.01),表明霍甫水丝蚓对水体的富营养状况有很好的指示作用.水葫芦区物种组成及生物多样性指数均高于近水葫芦区和远水葫芦区(P < 0.05),在水葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区分别共采集到底栖动物14种、10种和6种;Shannon-Wiener多样性指数分别为1.10,0.57和0.54.种植水葫芦后,在水葫芦区及近水葫芦区,10月份的Margalef、Shannon-Wiener、Simpson和Peilou指数较8月份和9月份有显著性增加(P < 0.05),而远水葫芦区,却未出现类似的结果.一定面积控制性种养水葫芦对大型富营养化湖湾水体无脊椎底栖动物群落结构未表现出不利影响.     

水葫芦气囊预处理黄姜皂素废水的实验研究

研究了利用水葫芦(Eichhornia crassipe)的气囊对皂素生产废水进行预处理的效果.对比实验结果表明:干燥的水葫芦气囊在吸附处理综合皂素废水8h后氯离子浓度降低10%,色度降低97.2%,pH值从1.09升高到1.26左右,COD降低率为20%.经水葫芦预处理吸附后皂素废水可生化性提高,厌氧反应产气速率提高1.5倍左右,有利于皂素废水的后续生化处理.经过吸附处理后的水葫芦气囊自身的产气效率也有所提高,为提高水葫芦堆肥的效果提供了一定实验依据.     

水葫芦气囊预处理黄姜皂素废水的研究

研究利用水葫芦的气囊对皂素生产废水进行预处理的效果,通过对比试验,结果表明：干燥的水葫芦气囊在吸附处理综合皂素废水后COD降低率为20%.经水葫芦预处理吸附后皂素废水可生化性提高,厌氧反应产气速率提高1.5倍左右.经过吸附处理后的水葫芦自身的产气效率也有所提高.     

水葫芦强化预处理－两相厌氧生物处置工艺研究

水葫芦强比预处理后再进行两相厌氧生物处理，其平均产气量可达１３４Ｌ／ｋｇ鲜水葫芦，较之单纯两相厌氧处理，产气量提高４０％；气体中甲烷含量为７５．１％左右；系统出水ＣＯＤＣｒ３２０ｍｇ／Ｌ左右，ＳＳ在４０ｍｇ／Ｌ左右．在系统稳定运行过程中，产酸相处于酸化状态．     

水葫芦强化预处理-两相厌氧生物处置工艺研究

水葫芦强化预处理后再进行两相厌氧生物处理,其平均产量气量可达１３４Ｌ／ｋｇ鲜水葫芦,较之单纯两相厌氧处理,产气量提高４０％;气体中甲烷含量为７５．１％左右,系统出水ＣＯＤｃｒ３２０ｍｇ／Ｌ左右,ＳＳ在４０ｍｇ／Ｌ左右,在系统稳定运行过程中,产酸相处于酸化状态。     

漂浮水生植物对富营养化水体中N2O产生及输移过程的调节作用

漂浮水生维管束植物具有发达的通气组织,然而关于其传输水体中产生温室气体N_2O方面的研究还很匮乏.本研究以漂浮水生植物凤眼莲为代表,利用稳定氮同位素示踪技术,设计能够分隔根室和叶室的水生植物生长系统,通过微宇宙实验定量追踪N-15标记的氮素在凤眼莲根系介导下的转化途径、N_2O产生规律及N_2O通过通气组织向空气的传输过程.研究结果表明,加入水体的~(15)NO_3~-有少部分通过异化还原成为铵(DNRA)过程转化为NH_4~+-~(15)N,主要通过反硝化反应生成N_2O;加入的~(15)NH_4~+主要发生了耦合硝化-反硝化反应.种植凤眼莲均使叶室中N_2O-~(15)N原子百分超和~(15)N_2O浓度明显高于无植物的对照,一方面说明凤眼莲根系能够促进反硝化、硝化-反硝化反应过程,同时也说明水体中的~(15)N_2O有相当一部分通过植株体传输到空气中.凤眼莲通气组织主要通过分子扩散从高浓度空间向低浓度空间输送~(15)N_2O.在标记NO_3~--~(15)N的水体中,凤眼莲在前期促进了~(15)N_2O向顶空排放,但并未在整个生长期持续促进N_2O释放.在标记NH_4~+-~(15)N的水体中,植株体富集是NH_4~+-~(15)N的一个主要归趋途径,但同时也有部分NH_4~+-~(15)N转化为N_2O通过植株通气组织持续、缓慢地释放到顶空当中.研究结果阐明了漂浮植物对水体氮转化过程及N_2O输移途径的调节作用,可为全面理解水体生态系统氮循环过程提供理论基础.     

Performance of a water hyacinth （Eichhornia crassipes） system in the treatment of wastewater from a duck farm and the effects of using water hyacinth as duck feed

Nowadays, intensive breeding of poultry and livestock of large scale has made the treatment of its waste and wastewater an urgent environmental issue, which motivated this study. A wetland of 688 m2 was constructed on an egg duck farm, and water hyacinth (Eichhornia crassipes) was chosen as an aquatic plant for the wetland and used as food for duck production. The objectives of this study were to test the role of water hyacinth in purifying nutrient-rich wastewater and its effects on the ducks’ feed intake, egg laying performance and egg quality. This paper shows that the constructed wetland removed as much as 64.44% of chemical oxygen demand (COD), 21.78% of total nitrogen (TN) and 23.02% of total phosphorus (TP). Both dissolved oxygen (DO) and the transparency of the wastewater were remarkably improved, with its transparency 2.5 times higher than that of the untreated wastewater. After the ducks were fed with water hyacinth, the average daily feed intake and the egg-laying ratio in the test group were 5.86% and 9.79% higher, respectively, than in the control group; the di erences were both significant at the 0.01 probability level. The egg weight in the test group was 2.36% higher than in the control group (P < 0.05), but the feed conversion ratios were almost the same. The eggshell thickness and strength were among the egg qualities significantly increased in ducks fed with water hyacinth.We concluded that a water hyacinth system was e ective for purifying wastewater from an intensive duck farm during the water hyacinth growing season, as harvested water hyacinth had an excellent performance as duck feed. We also discussed the limitations of the experiment.     

滇池沉积物间隙水中氮、磷形态及相关性的研究

对滇池40个样点沉积物间隙水中的氮、磷形态与浓度分析研究结果表明，滇池沉积物间隙水中磷的区域分布特征与其在水体中的分布特征相似，滇池南部间隙水中无机磷浓度较高，有机磷的浓度极低，而北部有机磷浓度较高；间隙水中氨氮（NH4^＋ -N），浓度高出硝酸盐氮（NO3^- -N）浓度约2个数量级，间隙水中氮向上覆水的扩散主要以氨氮为主．滇池沉积物间隙水中氮、磷浓度远高于水体中氮磷浓度，有较强的释放趋势．进一步研究间隙水中氮、磷的关系则表明，沉积物间隙水中总磷和总氮未见明显相关性，但间隙水中总磷、有机磷均与硝酸盐态氮呈负相关．