日本城市有机废弃物甲烷发酵资源化系统案例分析及最新研究进展

为建设可持续发展社会,日本近年来大力推动甲烷发酵以实现城市有机废弃物的减量化和资源化。首先介绍了日本城市有机废弃物资源化的2个实用案例,长冈市厨余垃圾沼气发电中心和丰桥市生物质资源利用中心的设计和运营状况。两者的长期稳定运行及产能效果验证了甲烷发酵技术在城市有机废弃物减量化和资源化上的可行性。其次,为了应对社会发展趋势和城市有机废弃物处理的技术需求,介绍了日本有关厨余垃圾、污泥以及废纸（城市有机废弃物的3大组分）的单独发酵及共发酵的部分研究成果。此外,简要介绍了应用厌氧膜生物反应器（AnMBR）进行相关高效甲烷发酵的最新研究成果。并根据实用案例调查和实验研究结果,以100万人口城市为例,对城市有机废弃物的各种甲烷发酵系统的产能效果进行了模拟概算。     

马尾松与阔叶树种凋落叶混合分解初期的酶活性

酶是凋落物养分释放过程中必不可少的催化剂,酶活性能迅速响应凋落物分解条件的改变,并在一定程度上反映分解快慢.以四川省低山丘陵区马尾松人工林为对象,研究马尾松(M)与香樟(X)、檫木(S)、香椿(T)阔叶树种混合凋落叶(MX、MS、MT;MSX、MXT、MST;MSXT)分解初期与碳(C)、氮(N)、磷(P)循环相关酶活性的变化特征,包括β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶(C循环水解酶),β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶(N循环水解酶),酸性磷酸酶(P循环水解酶)以及多酚氧化酶和过氧化物酶(C循环氧化酶).结果显示:(1)树种组合对酶活性影响显著,相比单一M,MT、MXT、MST、MSXT组合有助于提高C、N循环水解酶活性,而MX、MS、MSX组合则对酶活性具有一定的抑制作用;(2)混合比例对酶活性影响显著,无论一针一阔、一针两阔还是一针三阔混合模式,皆在马尾松与总阔叶量之比为6:4时,C、N循环水解酶活性较高;(3)相比单一M,混合处理降低了P获得水解酶及C获得氧化酶活;MT6:4和MXT6:1:3、MST6:3:1及MSXT(6:1:1:2、6:1:2:1)处理则有助于C、N循环水解酶活性整体提高,其中又以MT6:4和MSXT6:1:2:1处理更佳,且分别提高了63.34%、22.12%、11.93%、105.80%和53.91%、50.94%、29.10%、140.93%;(4)CCA分析表明,酶活性对树种组合、混合比例、凋落叶初始质量及微环境因子的响应不同,其中树种组合对酶活性影响最大,凋落叶初始N、N/P次之,说明凋落叶化学组成及其物理性质的某些方面共同作用于酶活性.综上,MT6:4和MSXT6:1:2:1混合更利于C、N循环水解酶活性在分解初期的稳定及提高.     

TiO2纳米孔阵列光催化废水燃料电池的性能研究

以模拟有机废水和实际有机废水为研究对象,以TiO2纳米孔阵列电极作光阳极,金属铂黑做阴极,设计了一种光催化废水燃料电池(PFC),用于有机废水处理和废水有机物化学能的综合利用.论文考查了不同实验条件下组成的电池体系的性能,表明基于TiO2纳米孔阵列光阳极的光催化废水燃料电池既能处理废水又能够表现出良好的电池性能,如以0.05mol/L乙酸为底物的光催化废水燃料电池,其开路电压1.16V,短路电流1.28mA/cm2,最大输出功率密度0.28mW/cm2.     

马尾松与阔叶树种凋落叶混合分解初期的酶活性北大核心CSCD

酶是凋落物养分释放过程中必不可少的催化剂,酶活性能迅速响应凋落物分解条件的改变,并在一定程度上反映分解快慢.以四川省低山丘陵区马尾松人工林为对象,研究马尾松（M）与香樟（X）、檫木（S）、香椿（T）阔叶树种混合凋落叶（MX、MS、MT;MSX、MXT、MST;MSXT）分解初期与碳（C）、氮（N）、磷（P）循环相关酶活性的变化特征,包括β-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶（C循环水解酶）,β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶（N循环水解酶）,酸性磷酸酶（P循环水解酶）以及多酚氧化酶和过氧化物酶（C循环氧化酶）.结果显示：（1）树种组合对酶活性影响显著,相比单一M,MT、MXT、MST、MSXT组合有助于提高C、N循环水解酶活性,而MX、MS、MSX组合则对酶活性具有一定的抑制作用;（2）混合比例对酶活性影响显著,无论一针一阔、一针两阔还是一针三阔混合模式,皆在马尾松与总阔叶量之比为6：4时,C、N循环水解酶活性较高;（3）相比单一M,混合处理降低了P获得水解酶及C获得氧化酶活;MT6：4和MXT6：1：3、MST6：3：1及MSXT（6：1：1：2、6：1：2：1）处理则有助于C、N循环水解酶活性整体提高,其中又以MT6：4和MSXT6：1：2：1处理更佳,且分别提高了63.34%、22.12%、11.93%、105.80%和53.91%、50.94%、29.10%、140.93%;（4）CCA分析表明,酶活性对树种组合、混合比例、凋落叶初始质量及微环境因子的响应不同,其中树种组合对酶活性影响最大,凋落叶初始N、N/P次之,说明凋落叶化学组成及其物理性质的某些方面共同作用于酶活性.综上,MT6：4和MSXT6：1：2：1混合更利于C、N循环水解酶活性在分解初期的稳定及提高.