序批式好氧发酵一体化反应器的研制与验证

好氧堆肥是农村有机废弃物资源化利用、减少农村面源污染的有效途径之一,为解决农村固废堆肥设备短缺的问题,设计了一种序批式好氧发酵一体化反应器,并开展了反应器堆肥验证实验。设备主要包括5个发酵单元、除臭系统、密闭箱体和自动控制系统,发酵仓采用"U"型结构,有效容积100 L,可提供最大25 L·min~(-1)空气量,曝气精度0.1 L·min~(-1),翻抛轴转速7.2 r·min~(-1),采用离子除臭装置在密闭箱体内完成除臭过程。自控系统可实现5组发酵装置的自动控制和数据管理,通过不同含水率的物料进行好氧堆肥实验,进行物理、化学指标的综合评价,结果表明,该反应器一体化程度高,堆肥效果符合有机肥无害化标准,可实现序批式堆肥。该设备解决了传统堆肥连续性差、自动化程度低的问题,可为农业废弃物资源化利用提供技术支撑。     

有机废物生物转化过程中VOCs的排放控制研究进展

有机废物在生物转化过程中会产生大量的VOCs,不仅污染环境、危害人体健康,也成为目前废弃物处理处置工程顺利运行的瓶颈。通过文献综述的形式总结了有机废物在生物转化过程中VOCs的产生机理、监测技术、排放状况、影响因素及控制等方面的研究现状,为有机废物处理过程中VOCs的排放控制提供参考。结果表明:在有机物生物转化过程中,填埋和堆肥中产生的VOCs在100种以上,填埋和堆肥中产生的VOCs浓度分别为67~7 896,411~14 547 mg/m3,VOCs浓度分布较广,去除效率有待提高。厌氧发酵产生的最高VOCs浓度一般低于30 mg/m3,且厌氧发酵产生的VOCs易于收集,并通过可催化和热力焚烧有效去除VOCs。因此,应将有机废物填埋和堆肥过程产生的VOCs作为重点研究方向。     

农作物秸秆资源调查与评价方法研究

我国作物秸秆数量大、种类多、分布广,是一种多用途可再生资源。由于缺乏统一的评价指标和调查方法,阻碍了秸秆综合利用进程。本文从总量、经济性、空间和时间分布等角度评价秸秆资源,建立农作物秸秆评价标准体系,将农户问卷调查与的农作物收获时直接采样测试草谷比等方法结合起来,提出了秸秆资源调查与评价范围、内容和方法。通过在实际调查中的应用,表明该方法可以指导我国作物秸秆资源的调查与评价工作,有利于我国秸秆综合利用进程。     

翻堆策略对猪粪沼渣好氧发酵特性的影响

为探究翻堆对好氧发酵过程及产品理化性质的影响,明确沼渣好氧发酵的最佳翻堆策略,开展7组不同翻堆时间和频率的猪粪沼渣好氧发酵试验,分别在好氧发酵高温中、后期和降温前、中、后期进行翻堆1次、2次或3次,对好氧发酵过程中的理化性质和腐熟指标进行分析评价。结果表明:翻堆可延长好氧发酵高温期,加快降温期的降温速度。在高温期和降温期进行翻堆2~3次,能够更有效促进可挥发性固体的降解,提高产品腐殖化程度和种子发芽指数。综合好氧发酵过程的无害化和腐熟度指标,最佳翻堆策略是在高温期后期、降温期中期（T2）和高温期中期、降温期前期（T3）进行翻堆2次。此外,经翻堆处理后好氧发酵20 d即可达到腐熟,因此可将发酵周期缩短至20 d。     

添加剂对牛粪堆肥不同阶段真菌群落演替的影响

为研究物理添加剂对牛粪堆肥过程中真菌群落结构的影响,以牛粪和小麦秸秆为原料,以生物炭、火山石作为添加剂,进行了为期30d的堆肥实验.结果表明,好氧发酵基本实现牛粪无害化和稳定化的要求.高通量测序结果显示,堆肥原料中Wallemia占主导地位,相对丰度达到86.85%;堆肥高温阶段,空白处理和火山石处理中Wallemia、Aspergillus为优势菌属,而生物炭处理中Scedosporium、Acremonium相对丰度较高;降温阶段,Mycothermus和Thermomyces占优势,添加生物炭的处理中Thermomyces的相对丰度较其他两个处理高.腐熟阶段,3个处理中Mycothermus的相对丰度均为最高,而火山石的添加增加了Remersonia及Trichosporon的相对丰度.Spearman相关性分析结果表明,牛粪堆肥过程中Mycothermus与GI、TN、TP、NH₄⁺-N、含水率、pH值、VS、脲酶显著相关（P<0.05）.本研究从真菌变化的角度,为牛粪好氧发酵机理研究与工艺优化提供参考.     

响应曲面法优化沼渣快速堆肥研究

采用Box-Behnken设计,以碳氮比(C/N)、通风量、初始含水率为3因素,设计了17组堆肥实验,建立回归模型,以抗生素降解率和氮、磷、钾总含量为响应值,确定沼渣快速堆肥的最优工艺。结果表明:3因素对响应值F1抗生素降低率的影响显著性排序为:通风量>C/N>初始含水率,对响应值F2(总养分含量)的影响显著性顺序为:通风量>初始含水率>C/N。综合考虑,为同时确保抗生素降解率较高且氮磷钾总含量较高,最优工艺条件为C/N为30,通风量为1. 13 L/(min·kg),初始含水率为65. 54%。验证实验结果与预测值吻合,响应曲面法用于沼渣快速堆肥工艺优化具有可行性。     

改性生物炭特性表征及对冶炼厂周边农田土壤铜镉形态的影响

生物炭及其改性材料由于具有较发达的比表面积和孔隙结构、丰富的表面官能团及较强的吸附能力等特性,被作为良好的环境修复材料而成为农田土壤重金属污染修复领域的研究热点.选取稻壳生物炭,采用K₃PO₄、KMnO₄和NaOH进行改性处理,利用扫描电镜（SEM）和红外光谱（FT-IR）等对生物炭表面微观形态与结构进行表征分析,并开展了90 d土壤培养试验,比较分析3种改性生物炭对冶炼厂周边农田复合重金属污染土壤中Cd和Cu的有效性和形态的影响.结果表明,改性后生物炭表面粗糙,比表面积和孔容均有不同程度的增大,其中,NaOH改性生物炭变化最为明显,分别由改性前的4.96 m²·g^-1和0.02 cm³·g^-1增至60.79 m²·g^-1和0.12 cm³·g^-1,孔径变化则与之相反;改性生物炭的官能团吸收特征峰值均发生改变,其中K₃PO₄改性生物炭的变化最为明显.添加不同改性生物炭均能显著提高土壤pH值（P<0.05）,K₃PO₄改性生物炭对土壤pH的增幅最大,为20.5%;K₃PO₄改性生物炭对土壤中Cu和Cd的有效态含量的影响也最为明显,分别降低了75.44%和67.70%;土壤中Cu和Cd的水溶态、可交换态和碳酸盐结合态比例均降低,其中K₃PO₄改性生物炭对Cu和Cd的钝化效果最好,添加量为2%时,钝化效率分别为61.06%和4.12%,Cu的钝化效率远高于Cd.综上所述,K₃PO₄改性生物炭对复合污染土壤中Cu和Cd具有较强的钝化效果.