改性沸石对餐厨垃圾释放的恶臭气体吸附研究

通过课题组的前期调研发现,餐厨垃圾处理过程中释放出的恶臭气体以氨气和甲硫醇居多,实验以改性沸石为吸附剂对混合恶臭气体甲硫醇和氨气进行吸附性能变化研究。利用不同浓度的磷酸溶液对沸石进行浸渍改性,考察烘干温度、浸渍浓度和浸渍时间对沸石结构和吸附性能的影响,探讨吸附机理。实验结果表明,改性之后的沸石物理结构发生了变化,烘干温度、浸渍浓度和浸渍时间对吸附效果的影响均呈现先增大后减小的趋势,沸石比表面积和表面酸含量共同作用于改性沸石对混合气体的吸附能力,其中在烘干温度为70℃、浸渍浓度为15%和浸渍时间为2.5 h条件下改性的沸石对混合气体的吸附能力最佳,此时氨气和甲硫醇的吸附量分别为224.727和4.527 mg/g,与未改性沸石相比增大了79.3%和143%。     

微生物菌剂对堆肥功能微生物重构的影响

堆肥产品不仅可以作为有机肥或土壤改良剂,还可以在包气带土层防护地下水污染的过程中起到微生物载体的作用.在堆肥中接种菌剂能够加速堆肥进程,促进堆肥材料的腐熟,但是也有研究认为接种剂与堆肥土著微生物的竞争会导致菌剂无法发挥作用.为了阐明菌剂与土著微生物之间的相互作用,采用宏蛋白质组学方法,分析餐厨垃圾堆肥接菌组（木质纤维素混合菌剂）和对照组（未接菌）中功能微生物群落和碳水化合物代谢途径的变化.结果表明:接菌组中假单胞菌目（Pseudomonadales）和散囊菌纲（Eurotiomycetes）菌群的相对丰度比对照组分别提高了12.5%和22.0%,成为优势细菌和真菌,二者在碳水化合物代谢活性上也成为优势菌群.菌剂主要是由芽孢杆菌目（Bacillales）和散囊菌纲的曲霉（Aspergillus）组成,曲霉因具有堆肥系统所需的木质纤维素分解能力而成为优势真菌,而菌剂中的芽孢杆菌虽然数量较多,但是缺乏堆肥系统所需的功能而无法成为优势细菌.餐厨垃圾中易降解物质分解过程中产生的有机酸会导致酸性环境,对照组中能够适应酸性环境的芽孢杆菌目和酵母菌纲（Saccharomycetes）是优势群落,添加菌剂后,堆肥系统中土著的假单胞菌目和散囊菌纲具有较高的碳水化合物代谢活性和多种有机酸转化通路,因此在与菌剂中的芽孢杆菌目和土著的芽孢杆菌及酵母菌的竞争中成为优势菌群.研究显示,外源菌剂与土著微生物之间以及各土著微生物之间都会发生竞争作用,能否成为优势菌群取决于是否适应堆肥底物新陈代谢的变化,因此只要选择好菌剂的功能和接种时机,菌剂就能够发挥原有的作用.      

病毒对地下水的入侵风险与防控对策浅析

病毒可能会成为人类未来的“头号公敌”,全球地下水病毒污染事件频繁发生,因此,病毒对地下水的影响和防控逐渐受到国际重视.为进一步了解地下水病毒入侵,通过文献检索调研,分析了病毒进入含水层的途径、在地下水中迁移的限制性因素、在多孔介质中的转化过程,总结了地下水病毒入侵防控相关方法、技术、政策,探讨了风险防范意识有待加强、地下水病毒科学研究存在短板、应急防控与预警能力不足等问题及挑战.参考国内外相关研究成果和实践经验,初步提出地下水病毒入侵风险防控对策建议:①源头排查风险,防患于未然.在地下水饮用水水源地保护区及补给区,排查防疫类污染源渗漏情况,经过化学或高温消毒后再使用农村地下水饮用水、生活用水.②加强地下水饮用水水源地病毒调查研究.研究病毒在土壤及地下水中的存活能力、迁移转化机制、环境行为特征、模拟预测技术、健康风险评价方法,制定相关规范、指南.③筹划应急防控对策.做好地下水应急监测预警、饮用水消毒处理、环境质量信息公开等相关准备工作,制定地下水饮用水水源地病毒应急防控预案.      

温度和初始pH对农业固体废物暗发酵产氢的影响

以猪粪、鸡粪、玉米秸秆、餐厨垃圾和厨余垃圾等5种农业固体废物为底物,采用修正的Gompertz模型,研究了典型农业固体废物暗发酵产氢动力学和代谢产物变化规律,探讨了不同温度和初始pH条件下的主要产氢代谢途径。结果表明:温度和初始pH对农业固体废物暗发酵产氢具有显著影响;高温组累积产气量和氢气百分含量显著高于中温组。在55℃高温且pH为6.0的条件下,餐厨垃圾暗发酵产氢效果最佳,累积产气量和氢气百分含量最大,为1 100 mL和73.58%,最大产氢速率和产氢潜力分别为37.11 mL·h~(-1)和660.30 mL;厨余垃圾暗发酵产氢效果次之,鸡粪产氢潜力最差。在暗发酵产氢末期,以鸡粪为底物的代谢产物的氨氮浓度最高,过高的氨氮浓度可能抑制了产氢过程。VFA分析表明:不同底物和条件下丁酸浓度均最高,且含有少量乙醇、乙酸、丙酸等;暗发酵产氢代谢途径是以丁酸型发酵为主的混合型发酵。通过温度、初始pH等非生物性控制因素的优化调控,显著提高了农业固体废物暗发酵产氢潜力和底物利用效率,为生物制氢的技术研发与工程应用提供参考。     

生物滤池去除恶臭气体工艺填料优选研究

生物滤池是生活垃圾处理厂处理恶臭气体的主要方式,影响生物滤池性能好坏的重要因素之一就是填料的种类.选用生活垃圾发酵后的堆肥产品作为生物滤池除臭填料,可在一定程度上实现资源循环利用.针对生活垃圾厂产生的甲苯、甲硫醇、氨气、硫化氢4种恶臭气体,通过柱试验模拟,采用二次发酵7 d、20 d及成品肥3种不同腐熟阶段的垃圾发酵产物作为生物滤池填料,考察其对恶臭气体的去除效果和除臭前后其理化性质的变化,并对成品肥填料微生物群落演替进行研究.结果表明:不同填料对氨气、硫化氢、甲苯、甲硫醇的平均去除率均在95%以上,成品堆肥填料对恶臭气体的去除率及其微生物种类丰度均最高.运行前期和后期成品肥细菌群落的同源系数较大,已形成以丝状菌属（Kineothrix）、芽孢杆菌属（Bacillus）、魏斯氏属（Weissella）等具有除臭功能的菌属为优势物种的稳定微生物群落.综上,比较不同填料的恶臭气体去除率、理化性质、微生物群落变化发现,成品肥填料对恶臭气体处理效果最好、理化性质稳定,并含有除臭功能微生物,可优选为生活垃圾处理厂除臭生物滤池填料.      

餐厨垃圾制备的外源有机碳对土壤团聚体的影响

为了阐明外源有机碳对土壤碳库的作用机制,以餐厨垃圾为原料,制备了4种不同分子量级的外源有机碳,通过室内试验,研究了外源有机碳对土壤有机碳组分及土壤团聚体的影响.结果表明:①以分子量≤1 ku为主的小分子有机碳处理组土壤中w（DOC）（DOC为水溶性有机碳）比CK组增加了0.383 g/kg,CO₂累积释放量达到（6.595±0.259）mg/kg（以C计）;微生物活性增强,>5 mm水稳大团聚体质量分数相对于CK组提升了25.06%,表明小分子有机碳增强了土壤微生物活性,微生物通过菌根网络缠绕作用促进大团聚体形成,增强土壤团聚体稳定性.②以分子量≥5 ku的大分子有机碳为主的大分子有机碳处理组w（POC）（POC为颗粒态有机碳）为CK组的5.65倍,0.5~1 mm水稳大团聚体质量分数增加了10.84%,有机碳贡献率提升了14.79%,表明大分子有机碳通过增加土壤中w（POC）,促进0.5~1 mm水稳大团聚体形成,提高团聚体有机碳贡献率.研究显示,不同分子量级外源有机碳通过不同的方式改善土壤团聚体结构进而促进土壤有机碳固定,餐厨垃圾生物强化有机肥中各量级有机碳比例合理,能够明显提升土壤有机碳水平,增加土壤团聚体稳定性.      

丁铵黑药在水稻土中的降解及其影响因素研究

通过室内模拟实验,探讨了水稻土中丁铵黑药的降解规律及影响因素.结果表明,水稻土中丁铵黑药的降解率随着初始浓度的增大而降低,其半衰期均小于4d.丁铵黑药的降解率在一定范围内随着土壤含水量和温度的升高而显著提高,当含水量为60%、温度为25℃时,培养7d内丁铵黑药的最高降解率达84%.水稻土中丁铵黑药的降解机制主要是微生物的降解作用(约占80%),其次是光降解作用(约占20%).     

餐厨垃圾处理厂挥发性有机物释放特征

选择目前国内成功运营的餐厨垃圾处理厂为采样点,该厂以利用餐厨垃圾生产生物蛋白饲料和厌氧发酵为主要工艺,采用气相色谱/质谱联用(GC/MS)技术对挥发性有机物(VOCs)浓度较高的工段,如破碎室、湿热反应器、好氧发酵仓进行了定性和定量分析.结果表明,3个采样点共检测出65种物质,包括醇、醛、酮、酯、芳香烃、硫化物、卤代物、烯烃和烷烃9类.湿热反应器排放VOCs浓度最高且包含物质种类最多,其中酮、酯、芳香烃、硫化物、卤代物、烯烃及烷烃类物质浓度均高于其他检测点,需对该工段进行重点监测和控制.     

接种抗酸化复合菌对餐厨废弃物堆肥酸化缓解及腐殖化的影响

为研究接种抗酸化复合菌(包括假单胞菌、芽孢杆菌、唾液乳杆菌、Dysgonomonas、Aeribacillus pallidus)对餐厨废弃物堆肥过程中有机酸降解、腐殖化进程的影响.以餐厨废弃物和稻壳为堆肥原料,抗酸化复合菌为接种菌,设置T1(接种抗酸化复合菌)和CK(对照)2个试验组,对堆肥温度、pH、DOM(水溶性有机物)、有机酸代谢酶等指标进行了分析.结果表明:抗酸化复合菌能有效缓解堆肥初期酸化抑制作用,使堆肥快速进入高温期且持续时间可达7 d,T1组高温期峰值温度为64 ℃,而CK组仅为59 ℃且高温时间不能持续；堆肥1 d后,CK组pH由初始的5.68迅速降至4.42,下降了22%,T1组pH变化不明显；从蛋白酶种类来看,CK组仅检测到与丙酸、乙酸代谢相关的丙酮酸脱氢酶、乌头酸水合酶,而T1组除上述两种酶外,还检测到乙醛脱氢酶、乙酰辅酶A合成酶和苹果酸合成酶,接种抗酸化复合菌增加了有机酸代谢相关酶种类,并有效缓解了堆肥初期酸化的问题.研究显示,堆肥结束时,T1、CK组DOM中代表胡敏酸类物质的积分标准体积占总积分标准体积的比例分别为57.8%、44.0%,接种抗酸化复合菌系使DOM中腐殖酸比例增加了31.4%,促进了DOM腐殖化,T1组堆肥腐殖质碳相比CK组提高了66.67%,促进了腐殖质合成.      

东北及黄淮海平原农产品产地土壤污染风险及防控对策

为调查北方主要农产品产地（东北）及黄泛平原、淮海平原、淮北平原（简称"黄淮海平原"）土壤重金属污染风险空间分布规律及其污染成因,收集了东北及黄淮海平原农产品产地土壤的重金属数据,通过基于ArcGIS的克里金插值法,绘制了北方主要农产品产地污染风险等级分区控制图,采用多指标综合评价法及卫星地图数据检索方法,追溯统计了土壤重金属超标点位附近的潜在污染源,分析了环境问题成因.结果表明:Cd高等污染风险区域主要集中分布在辽河平原东部、海河平原的天津市以及黄泛平原西南部;Hg高等污染风险区域集中分布在海河平原的天津市、北京市.Cd高等污染风险区域面积在辽河平原、黄泛平原、海河平原、三江平原分别占4.26%、0.18%、0.16%、0.25%;Hg高等污染风险区域面积在海河平原、辽河平原占比分别为1.93%、1.42%.化工行业、畜禽养殖业、金属冶炼加工业为土壤重金属主要潜在污染源.研究显示,东北及黄淮海平原土壤重金属Cd、Hg污染风险不容忽视,建议应以"坚守生态红线、强化风险管控"为准则,以"以奖促治"为动力,以"预防为主、综合治理"为基础,制订"一区一策"的东北及黄淮海平原农产品产地环境污染综合防治对策.