起伏地形清管过程中管内流动状态研究

目的以中原丘陵地带某天然气管道清管过程为依据,针对起伏地形清管过程中的管内流动状态变化,明确天然气清管过程中的管内流型变化,并根据积液量提出清管时间。方法通过OLGA软件揭示清管过程中管内流动参数的变化过程,并提出相应的清管周期。结果清管器在上行过程中会导致入口处的压力和温度略有增大,而越过高点时,速度迅速增大,引起入口压力和温度迅速下降,当达到最低点时,清管器前积液量达到最大值。同时出口处出液速率与清管器运行时间呈幂指数增大,通过积分可得出总出液量为333m~3,与实际结果相吻合。对于天然气管线来说,对管内积液量影响最大的因素为气相流速,其次为起伏角度,最后为液相流速。结论由于清管后天然气稳定运行60天后管内积液量达到最大值,因此建议在20天积液量为100 m~3时进行清管,同时设计末端容器体积裕量为1.2。     

3级生铁过滤-厌氧-生物接触氧化法处理糠醛废水研究

糠醛是重要的有机化工溶剂和生产原料.目前糠醛生产企业的环保治理还没有跟上生产的发展,三废污染相当严重,废水的COD高,酸性强,直接排放对当地的地下水造成严重污染.糠醛行业的污染问题已经成为制约糠醛生产的瓶颈因素和亟待解决的重大课题.就糠醛生产工艺与生产废水水质特点,采用3级生铁过滤-厌氧-生物接触氧化法治理糠醛废水.运行结果表明,糠醛废水经处理后,COD的总去除率达到98%以上,出水pH6-9,符合国家《污水综合排放标准》(8979-1996)中2级排放标准的要求.     

猪粪堆肥与化肥配施对水稻产量和氮效率的影响

采用大田试验方法研究猪粪堆肥与化肥配施对水稻产量和氮效率的影响.结果表明:在本试验条件下,猪眄粪堆肥与化肥配施能显著提高水稻籽粒产量,增加水稻每穗实粒数.尤其是1 500 kg·hm-2猪粪堆肥 化肥配施处理,稻谷产量达8 595 kg·hm-2,比未施氮处理和化肥处理分别增产57.8%和13.6%,差异达显著水平.猪粪堆肥与化肥配施处理水稻氮素养分效率均高于化肥处理.猪粪堆肥与化肥配施的氮肥回收率为35.3%～38.6%,而化肥处理仅为27.6%.     

猪粪化肥配施对双季稻田CH4和N2O排放及其全球增温潜势的影响

以湖南典型红壤双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法研究了水稻生长季基肥配施猪粪条件下CH4和N2O的排放特征,并估算了排放的CH4和N2O的全球增温潜势(GWP).结果表明,与施用化肥处理相比,猪粪化肥配施对稻田CH4和N2O排放的季节变化模式无明显影响,但影响其排放量大小.两个稻季,猪粪替代50%化学氮肥处理(1/2N+PM)CH4累积排放量较不施氮肥处理(0N)、50%化学氮肥处理(1/2N)、100%化学氮肥处理(N)分别提高54.83%、33.85%和43.30%(P<0.05);1/2N+PM处理N2O累积排放量较N处理显著降低67.50%,较0N处理、1/2N处理分别提高129.43%、119.23%(P<0.05).水稻生长季CH4是GWP的主要贡献者,占CH4和N2O综合GWP的99%以上.1/2N+PM处理的GWP显著高于其他处理(P<0.05),且1/2N+PM处理单位产量GWP最高,较N处理、1/2N处理、0N处理分别提高58.21%、26.82%、20.63%.因此,双季稻田猪粪替代部分化学氮肥较全部施用化学氮肥增加了双季稻田CH4和N2O排放的综合温室效应,其对温室气体排放的影响需在区域温室气体排放清单中加以考虑.     

病死猪厌氧发酵特性研究

为提高病死猪厌氧发酵甲烷转化率和挥发性固体降解率,实现病死猪的无害化处理向资源化利用方向转变,选择温度和接种比例2个关键因素进行厌氧发酵试验。温度选择35℃和55℃,接种比例按照接种物与底物的挥发性固体质量比分别确定为0∶10、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1、10∶0,采用序批式发酵。研究发现,发酵试验至不同水平,试验都进入停止产气期,此时测定发酵液相代谢产物成分,以优化工艺参数。试验结果表明,病死猪厌氧发酵最佳工艺条件为接种物与底物的挥发性固体质量比为5∶5,温度为35℃,该最佳工艺条件下挥发性固体甲烷产率为271 m L/g,挥发性固体降解率为63.4%。     

生物炭添加对猪粪堆肥过程碳素转化与损失的影响

堆肥是最合适的处理农业废弃物的技术之一,但在堆肥过程中,碳素的损失及温室气体的大量排放引起越来越多的关注.因此,如何减少堆肥过程中碳素损失成为堆肥面临的重要问题.本研究以猪粪等为原料,利用强制通风反应箱研究了生物炭添加对堆肥过程中碳素转化及碳素损失的影响.结果表明,在堆肥过程中总有机碳呈下降趋势,添加生物炭处理的总有机碳含量提高了6.69%~20.60%;可溶性有机碳的变化规律与总有机碳相似.腐殖质碳含量呈先下降后上升的变化趋势,添加生物炭处理的腐殖质碳含量下降了0.39%~14.97%;腐殖化系数(胡敏酸/富里酸)与生物炭添加量成正比,说明生物炭添加有利于堆肥的腐熟.至堆肥结束,堆料干物质失重率为23.51%~30.91%,碳素损失率为20.71%~28.85%,添加3%生物炭的处理干物质失重率与碳损失率均最高,添加9%生物炭处理均最低.     

碳氮比对稻草和猪粪生物处理及厌氧消化的影响

以农业废弃物稻草和猪粪为发酵原料,首次采用纤维素降解复合菌系对稻草和猪粪混合物进行生物处理,通过考察不同碳氮比(25∶1、30∶1、35∶1和40∶1)条件下稻草和猪粪混合物生物预处理的发酵特征及后续的产甲烷能力,探讨了碳氮比对稻草和猪粪的协同生物预处理及厌氧消化效果的影响.结果表明,控制碳氮比为30∶1、料水比为11%时,稻草和猪粪混合物经纤维素降解复合菌系于55℃预处理30 h后其厌氧消化效果最佳.在此条件下,稻草和猪粪降解液中滤纸酶活和羧甲基纤维素酶酶活分别达到了2.18和2.31 IU,其失重率高达41.69%;随后经厌氧发酵后其甲烷产率和产甲烷速率分别可达318.14 m L·g-1(以VS计)和10.61 m L·d-1·g-1(以VS计),且总量为9.9 g的稻草和猪粪混合物的总甲烷产量可达1948 m L,上述结果相对于未经生物预处理的对照组均提高了38%.本研究结果可进一步为其它种类的农作物秸秆和畜禽粪便的高效资源化利用提供理论支撑,展现出了巨大的应用潜力.     

黄土及其他添加物对猪粪贮存过程氨气和温室气体排放的影响

畜禽粪肥在贮存阶段养分损失严重,是CO_2、CH_4、NH_3和N_2O等大气污染物的重要排放来源.本文采用室内培养方法,研究了添加黄土、秸秆、生物炭和膨润土对猪粪贮存过程中氨气及温室气体排放的影响.结果表明,添加10%用量的生物炭和膨润土处理的CO_2累积排放量与不添加任何添加物的猪粪对照相比分别降低了15.4%和20.9%,N_2O累积排放量分别降低了19.8%和37.6%.添加膨润土处理的NH_3损失量显著增加,但添加生物炭和膨润土处理的综合温室效应与猪粪对照相比均显著降低.添加10%秸秆处理的CH_4和NH_3累积排放量分别较猪粪对照降低了56.8%和95.8%,但其综合温室效应与对照相比差异不显著.模拟黄土垫圈过程添加黄土处理的氨气及温室气体累积排放量均显著降低,综合温室效应显著低于其他处理(p0.05).可见,黄土垫圈是保蓄粪肥碳、氮养分的有效措施,猪粪贮存阶段添加少量生物炭、膨润土对于减少粪肥综合温室效应具有积极作用.     

抗生素降解菌剂对猪粪堆肥腐熟和细菌群落演替的影响

接种抗生素降解菌可促进畜禽粪便中抗生素去除,但相关污染物降解菌对堆肥进程及土著微生物群落演替的影响研究甚少.分析一种以抗生素降解菌种为核心的复合微生物菌剂在猪粪抗生素去除中的作用,探究接种菌剂对猪粪堆肥理化进程以及细菌群落演替的影响.结果表明,抗生素降解菌剂接种处理猪粪中抗生素去除率达81.95%,与对照相比,其抗生素残留总量下降42.18%.在堆肥条件下,接种抗生素降解菌剂促进了猪粪堆肥升温,加速了堆体水分去除,降低了堆肥中氨气和硫化氢累积排放量,使得堆肥产物中氮磷钾总养分含量和萝卜种子发芽指数分别提高6.80%和68.33%,同时堆肥产物中稳定性有机质含量增加,纤维素和半纤维素等难分解物质含量下降.细菌群落结构分析指出,接种菌剂提高了堆肥中放线菌门和厚壁菌门细菌的相对丰度,其中与堆体升温正相关的嗜热菌丰度显著增加（P<0.01）,而致病细菌相对丰度下降.细菌群落共现网络分析表明,接种菌剂改变堆肥土著细菌群落互作模式,降低了细菌群落网络的复杂度和连通性,优化了有益细菌与其他菌群的生态关系,为建立新的和更加健康的堆肥细菌群落奠定了基础,可为抗生素降解菌剂在堆肥中的应用开发提供了科学依据.     

不同配比农业废物堆肥过程中堆肥的阴阳离子和大分子对种子发芽的影响

为揭示不同配比农业废物堆肥过程中阴阳离子和大分子对植物毒性的影响机理，开展了以鸡粪和猪粪为主料，稻草秸秆为辅料的条垛堆肥试验，设置的试验处理包括：等质量的鸡粪+稻草秸秆+包菜（1∶1∶1）处理（T1）、鸡粪+稻草秸秆（1∶1）处理（T2）、大量猪粪+少量稻草秸秆（85∶15）处理（T3）.测定了各处理的堆温、堆肥的水溶性无机阴阳离子和有机大分子变化，以及对大白菜（Brassica rapa L.）和水堇（Lepidium sativum. L.）种子发芽指数（Germination Index， GI）等指标变化的影响.试验结果表明，T3处理堆肥的高温（>55 ℃）持续期最长，杀灭病原微生物和杂草种子的能力最好，且其堆肥的Cl^-、SO42-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺浓度最低；T2处理堆肥的NH4+ 浓度最低.T1和T2处理堆肥过程中堆肥的脂肪烃可转化为稳定的芳香烃.T3处理堆肥对大白菜和水堇的种子发芽指数大于80%.堆肥中抑制种子发芽的阴阳离子及大分子浓度分别为：Ca²⁺浓度>0.98 mmol·L^-1，Mg²⁺浓度>0.92 mmol·L^-1，NH4+浓度均>5.75 mmol·L^-1，芳香C/多糖比值>0.33，羧基C/多糖比值>0.30.堆肥中脂肪族大分子增加、多糖类大分子减少可抑制种子发芽.综上所述，猪粪与稻草秸秆的质量配比为85∶15、初始C/N比为25、初始水分含量为60%、 堆肥期周为35 d是条垛式堆肥处理猪粪和稻草秸秆的最佳工艺参数.大白菜比水堇种子更能准确反映农业废物堆肥的植物毒性.本研究可为优化不同畜禽粪便与农作物秸秆的条垛堆肥工艺参数、减少土地利用的风险提供重要的决策支持.