猪粪稻秸超高温预处理促进后续堆肥腐殖化条件优化

以猪粪稻秸为原料,设计超高温预处理温度（75,85,95℃）、时间（2,4,8h）和通风量（0.3,0.6,0.9L/kgTS·h）的三因素三水平正交试验,研究不同超高温预处理条件对猪粪稻秸理化特性及后续模拟堆肥腐殖质生成的影响,结果表明,温度、时间和通气量对猪粪稻秸后续高温堆肥腐殖化系数影响各不相同,各因素对后续好氧发酵累腐殖化系数的影响大小顺序为大小顺序为预处理时间 > 温度 > 通气量;最佳超高温预处理条件为：预处理温度为95℃,停留时间为4h,通气量为0.6L/（kgTS·h）,与CK相比,最佳预处理参数下猪粪稻秸后续高温发酵60d腐殖化系数提高119%,腐殖质、胡敏酸含量分别增加105%、116%,而富里酸含量降低17.2%,结合预处理前后物料理化特性变化规律分析,表明超高温预处理促进了大分子有机物降解为可溶性有机碳,促进了木质纤维素组分降解溶出,促使其更多转化为多酚,同时增加了腐殖质前体还原糖、氨基酸的含量,从而有利于腐殖质的生成.     

不同菌剂处理下猪粪和牛粪堆肥前期性质变化

以猪粪和牛粪为堆肥原料,设计了人工接种MixF-3菌剂堆肥、添加灭活菌剂堆肥和自然堆肥3个处理进行堆肥前期实验,探讨堆肥9d过程中温度、水分、有机碳、全氮和微生物量碳等参数的变化。结果表明,按1L/t接种MixF-3混合菌剂堆肥温度升温快,猪粪堆肥第48h和第84h时温度分别达到66℃和71.5℃,牛粪堆肥第48h时温度达69℃,明显高于灭活菌剂处理组和CK对照组。随着堆肥的进行,各处理组水分含量缓慢下降,牛粪比猪粪含水量略高。人工接种菌剂的猪粪和牛粪堆肥处理组中pH变化幅度小,有机碳碳含量的下降幅度比灭活组和自然堆肥组大,分别下降15.64%和11.25%,全氮含量缓慢升高但变化不大,人工接种牛粪比猪粪处理组中堆肥全氮含量升幅高;在猪粪和牛粪堆肥中人工接种菌剂微生物量碳降幅最小,分别为9537μg/g和3212μg/g,表明在猪粪和牛粪堆肥原料中添加MixF-3复合菌剂有利于微生物繁殖生长,同时拓宽了菌剂使用的单一性,更具有普遍性意义。     

Fe/La定向修饰凹凸棒土稻壳基颗粒成型生物炭：磷酸盐吸附行为与机制

本研究合成一种新型除磷载Fe/La定向修饰凹凸棒土稻壳基颗粒成型生物炭吸附材料（Fe-La/AC）,考察了材料表面特性、Fe/La投加量、热解温度、保温时间以及凹凸棒土投加量等对磷素吸附影响规律. Fe/La最佳投加量为2：2 mmol,AT添加量为30%,热解温度为350 ℃,热解时间2 h,制备的Fe-La/AC对磷酸根的最大吸附量可以达到47.62 mg·g^-1（以磷计）. 傅里叶红外光谱分析表明Fe、La主要以铁镧氧化物及铁镧水合氯化物的形式存在于炭材料表面,Fe和La提供了磷酸盐吸附的活性中心. 该材料吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附等温线拟合分析Langmiur模型更适于描述Fe-La/AC对磷酸盐的吸附过程,表明吸附动力学主要受化学作用控制. 磷酸盐吸附机制主要涉及静电吸引、配体交换和内层络合作用. 本研究制备的Fe-La/AC颗粒成型生物炭,可作为低磷浓度废水处理及水体富营养化调控的一种高效除磷吸附剂,具有较大的实际应用前景.     

畜禽养殖场排放物病原微生物危险性调查

以粪大肠菌群和沙门菌为指标,采集江苏省内10家不同养殖类型畜禽养殖场的排放物及其周边水、土样共37个进行观察与计数,同时分析排放污水中大肠杆菌的耐药性以及禽畜排泄物对土壤和水体耐药细菌数的影响.结果表明:调查的10家养殖场中有9家粪便未经无害化处理直接排放到水体或施于农田,且排放物的粪大肠菌群数全部严重超标,沙门菌检出率达19%,施新鲜粪肥的土壤中粪大肠菌群数(MPN,最大可能数)在105 g-1以上,水体中分离出的大肠杆菌表现出多重耐药性,抗生素抗性细菌总数也远高于未施新鲜粪肥的土壤及水体.     

温和湿热预处理对稻秸理化特性及生物产沼气的影响

为考察温和湿热预处理提高秸秆产气速率的可行性,以水稻秸秆为原料,在湿热预处理温度80℃、物料含水率60%条件下,通过分析湿热处理前后稻秸理化特性及厌氧生物产气特性的变化,研究不同湿热预处理时间对秸秆预处理及产沼气效果的影响.结果表明,温和湿热预处理促进了稻秸有机物的溶出,预处理后稻秸水浸提液pH值有较大幅度下降,而COD、TVFA和乙酸含量均大幅度增加,与对照组相比,T1、T2和T3处理秸秆水浸提液COD浓度分别增加了47.19%、55.18%和60.62%,TVFA浓度分别增加了22.34%、33.98%和50.12%,乙酸浓度分别增加了19.52%、34.02%和49.37%,并且乙酸占TVFA百分比均超过85%以上,差异显著性分析表明,处理T1水浸提液各理化特性指标与对照组相比呈极显著差异,而不同温和湿热预处理之间无显著差异;对稻秸纤维素组分破坏效果明显,但不同预处理时间对秸秆木质纤维组分破坏效果影响不大;厌氧发酵产气的结果表明,温和湿热预处理可明显提高稻秸厌氧生物产沼气,发酵20 d平均容积产气率可提高12.53%以上,累积TS产气率可提高36.17%以上.可见,温和湿热预处理提高秸秆厌氧生物产沼气效果是可行的,考虑到工程应用中预处理能耗成本因素,湿热预处理时间以T1处理(即6 h)为宜.     

温和水热预处理促进秸秆产沼气的条件优化研究

以水稻秸秆为原料,在前期单因素试验基础上,通过正交试验研究不同水热预处理条件对稻秸理化特性及产沼气效果的影响.结果表明,预浸时间、初始含水率和热处理时间3个因素对稻秸厌氧发酵20d累积TS产气率的影响程度各不相同,各因素对厌氧发酵累积TS产气率的影响大小顺序为初始含水率 >预浸时间 >热处理时间;得出的最佳水热预处理条件为：初始含水率为55%,预浸时间为2h,热处理时间为6h;与处理CK相比,最佳预处理条件下稻秸20d容积产气率提高29.79%,产气量达总产气量60%和80%时间可提前5d;结合预处理前后稻秸理化特性变化规律分析,表明温和水热预处理促进了纤维素和半纤维素的降解溶出,并促使其更多转化为挥发性脂肪酸（VFA）,从而有利于稻秸快速产沼气.     

Fe2O3/PC功能化复合多孔炭材料的制备及除磷机理

采用热活化法辅以加压超声浸渍技术将硅酸盐水泥颗粒（PC）和Fe₂O₃负载于稻壳生物炭（RHC）的表面,得到了具有优异除磷效能和高选择性吸附性能的Fe₂O₃/PC功能化复合多孔炭材料（Fe-PC/RHC）.基于磷吸附容量和磷去除率,对PC和Fe³⁺负载进行量的优化;选取优化炭进行比表面积、孔径分布、物相结构、表面结构、微观形貌和零电位点表征测定.结果表明：复合炭材料表面均匀分散着硅酸钙盐、硅酸铁盐和Fe₂O₃等矿物活性颗粒,对其比表面积、孔结构和吸附性能具有增强作用;当RHC：PC=0.8：1（质量比）,Fe³⁺：RHC=2：1（2 mmol·g^-1）时制备的炭材料Fe₂-PC/RHC,投加0.2 g,处理100 mg·L^-1的磷酸盐溶液,在pH=6~8的条件下表现出了优异的吸附性能;铁盐的掺杂能有效调控介质pH值从11.09降低至7.71,zeta电位从2.82提高到7.57;准二级动力学模型和Langmiur模型更适用于描述Fe₂-PC/RHC吸附磷酸盐的过程,吸附4 h后逐渐趋于平衡,饱和吸附量为69.92 mg·g^-1;在几种常见阴离子和阳离子共存的情况下,Fe₂-PC/RHC对磷酸盐仍然表现出了优异的选择性吸附;结合吸附前后材料的表征结果,化学吸附是主要的除磷机理,此外还可能存在配体交换和静电吸引.     

不同堆制方法对牛粪和鸡粪发酵脱水的影响

以新鲜鸡、牛粪为材料 ,研究了不同堆制方法对粪便发酵温度与脱水率的影响。结果表明 :牛粪中添加 10 0g·kg-1的稻草在堆制开始 5d ,温度较高 ,但第 3 0天时脱水率反而低于添加 5 0g·kg-1稻草的处理 ;覆盖薄膜降低了粪便脱水速率 ;分批添加物料方法发酵 12d ,堆肥含水量由开始的 5 2 0g·kg-1下降到 5 0 3g·kg-1,而同期 1次添加物料方法发酵 ,堆肥水分含量为 5 5 4g·kg-1。     

超高温预处理对猪粪堆肥过程碳氮素转化与损失的影响

以猪粪、砻糠为原料,利用自行设计的超高温预处理装置,开展了为期56d的模拟堆肥试验,比较了超高温预处理好氧堆肥（HPC）和常规高温好氧堆肥（CK）过程中碳、氮素转化及损失.结果表明,CK有机质最大降解度（42.58%）比HPC堆体（49.29%）小,但降解速率常数（0.1d^-1）高于HPC（0.07d^-1）,两种堆肥工艺碳素降解率差异不显著.HPC堆体NH₄⁺-N、TN质量分数平均比CK高143.9%、11.2%,而NO₃^--N质量分数则比CK低58.8%.HPC堆肥后期胡敏酸含量及腐殖质聚合程度分别比CK高45.2%~56.8%、59.1%~65.3%.在预处理阶段以及后续堆肥阶段,HPC、CK有机碳损失率分别为48%、51%,氮损失率分别为18%、27%.说明超高温预处理不仅有利于堆肥过程的保氮,而且促进富里酸向胡敏酸的转化,提高了堆肥产品腐殖化水平.     

基于奶牛饲料氮和磷摄入量的粪尿氮和磷排出量估算

通过监测规模化奶牛场夏、冬两季奶牛氮、磷摄入量与排出量,分析两者之间的相关性,建立估算模型,以估算夏、冬两季奶牛场氮、磷排放量。结果表明,冬、夏两季每头成年奶牛每日粪、尿平均排出量分别为31.14和13.90 kg。泌乳牛夏、冬两季通过粪、尿排出的氮、磷总量分别为270.71和66.67 g·d-1,比干乳牛分别高16.4%和19.2%,比育成牛分别高150.7%和174.0%。不同生理阶段奶牛每日通过饲料摄入的氮、磷总量差异显著(P0.05),从高到低依次为泌乳牛、干乳牛和育成牛。每日通过粪、尿排出的氮、磷总量差异也达显著水平(P0.05),而且奶牛通过粪、尿排出的氮、磷占氮、磷摄入量的50%以上;夏、冬两季奶牛粪、尿、奶中氮、磷排出量与通过饲料摄入的氮、磷含量呈显著正相关关系,可利用拟合的回归方程建立基于奶牛饲料氮、磷摄入量的粪、尿中氮、磷排出量的估算模型,该模型可为奶牛场粪便管理及污染防治等工作提供参考。