响应曲面法优化沼渣混合物料堆肥配比研究

基于主成分分析,以WSC/WSN、E4/E6、NH4＋-N/NO3－-N、GI作为混合堆肥腐熟程度的判别指标体系,建立综合评价函数,确定综合评价值F,用于表征混合堆肥腐熟度.采用Box-Behnken设计,以F值为响应值,沼渣量、猪粪量、鸡粪量为3因素,设计了15组堆肥试验,建立二次多项数学模型,从腐熟度的角度确定沼渣、猪粪、鸡粪混合堆肥的最佳配比.结果表明:沼渣量、猪粪量、鸡粪量对响应值F影响的显著性顺序为:鸡粪量>沼渣量>猪粪量;鸡粪量一次项、沼渣量二次项达到极显著水平(P<0.01);沼渣量和鸡粪量的交互项、鸡粪量二次项达到显著水平(P<0.05);优化出的混合物料堆肥沼渣、猪粪、鸡粪最佳质量配比为5.83:7.95:7.54.由此可见,响应曲面法用于混合堆肥物料配比优化具有可行性.     

通风速率对厌氧残余物沼渣堆肥的影响

以牛粪发酵残余物沼渣为原料,设置不同的通风速率进行堆肥,堆体的通风速率分别是0.2,0.5,0.8L/（min·kg OM）,分析堆肥20d过程中物理、化学和腐熟变化的特征,探讨不同通风速率对堆肥特性的影响.结果表明,通风速率为0.2,0.5L/（min·kg OM）的堆体维持高温阶段的时间为5d,而通风速率为0.8L/（min·kg OM）堆体维持高温阶段时间为4d;各堆体OM分解率分别是28.2%,32.9%,30.5%;通风速率对终产品pH值、电导率（EC）影响不大,pH值均能满足堆肥最优pH值,EC均未超过4mS/cm;通风速率为0.2L/（min·kg OM）的堆体终产品的NH₄⁺-N含量超过400mg/kg,各堆体终产品NO₃^--N的含量分别是2545,3146,2735mg/kg;各堆体终产品C/N分别是16.5,14.1,15.6;各堆体终产品GI值分别是92.2%,96.6%,82.7%.通风速率为0.5L/（min·kg OM）堆体E465/E665（E₄/E₆）最小,其腐殖化程度最高.综合分析,0.5L/（min·kg OM）是沼渣堆肥最为合适的通风速率.     

沼渣堆肥中Cu和Zn形态与有机官能团特征

以猪粪沼渣和水稻秸秆为原料,采用BCR提取法和同步辐射红外显微成像法研究了沼渣堆肥过程中Cu和Zn形态的变化和有机官能团的原位分布特征.研究发现,沼渣堆肥后Cu和Zn含量分别增加28%和38%.同时,可交换态Cu和Zn比例明显降低,而残渣态Cu和Zn比例普遍升高.同步辐射红外显微成像结果显示,与猪粪沼渣原料相比,堆肥后的沼渣在3400cm^-1处吸收峰强度显著降低,而在1430cm^-1处吸收峰强度明显增加,表明堆肥过程中多糖类物质发生了降解进而形成了芳香类物质.综上,同步辐射红外显微成像技术有望成为表征有机物演变规律及解释重金属形态转化的一个新手段.     

林可霉素菌渣堆肥微生物群落多样性分析

本试验以林可霉素菌渣-猪粪为原料、污泥-猪粪堆肥作对照,研究了林可霉素菌渣堆肥过程中残留林可霉素的降解情况,并基于Illumina Mi Seq高通量测序分析了林可霉素菌渣堆肥过程中微生物菌群的变化.结果表明:通过堆肥处理可以大幅度降解林可霉素菌渣中残留的林可霉素,经过33 d的堆肥处理后,林可霉素的残留量从最初的1 800 mg·kg-1降到483mg·kg-1,降解率高达73%.同时高通量测序结果表明,由于高含量的林可霉素残留,在堆肥初期和高温期林可霉素菌渣堆肥中细菌群落的分布丰度和多样性指数均低于污泥-猪粪堆肥,但真菌群落丰度和多样性均高于污泥-猪粪堆肥.林可霉素菌渣堆肥中细菌主要以Paucisalibacillus、Cerasibacillus、Bacillus、Virgibacillus、Ureibacillus、Paenibacillus、Sinibacillus属为主,而污泥-猪粪堆肥中主要以Truepera、Actinomadura、Pseudosphingobacterium、Pseudomonas、Luteimonas、Ureibacillus属为主,两者堆肥中微生物群落结构存在显著差异.随着堆肥进入腐熟期,林可霉素残留大幅度降解,抗生素对微生物的胁迫减小或解除,林可霉素菌渣-猪粪堆肥和污泥-猪粪堆肥相比,无论是细菌还是真菌,其微生物群落已逐渐趋同.表明堆肥处理可以大幅降解林可霉素残留,增加微生物多样性,有利于实现林可霉素菌渣无害化处理和资源化利用.     

蘑菇渣与污泥堆肥实验研究

文章通过蘑菇渣与污泥堆肥实验研究,分析了蘑菇渣、污泥的基本性质以及实验技术路线等因素,提出了蘑菇渣与污泥堆肥质量的影响因素,为区域农业废弃物和市政污泥的有效治理提供参考和依据。     

林可霉素菌渣堆肥抗生素抗性基因变化分析

为了研究抗生素菌渣堆肥过程中抗生素抗性基因（ARGs）的变化情况,以林可霉素菌渣-糠醛渣堆肥为研究对象,以污泥-糠醛渣堆肥为对照.运用荧光定量PCR技术检测到了堆肥过程中lnuA-01、sul1、ermA、ermB、ermC等5种林可霉素抗性基因和整合子基因intI1的变化情况.结果表明,堆肥化处理可以降解99%的林可霉素残留,两者堆肥ARGs总量绝对丰度均有较大增加,而相对丰度降低5%~22%.同时发现林可霉素菌渣堆肥有助于intI1的富集,表明林可霉素菌渣堆肥存在生态风险.冗余分析显示,ARGs变化受环境因子影响严重,影响顺序为pH值 > 林可霉素残留 > 温度 > C/N.     

青霉素菌渣堆肥过程中青霉素钠降解菌的分离与鉴定

为了研究开发青霉素发酵菌渣堆肥资源化与无害化技术,采用传统的富集、分离、纯化等微生物学方法,在青霉素菌渣与猪粪混合堆肥过程中筛选出一株青霉素钠高效降解菌——PC-2,并对其进行形态表征和基于16S rRNA基因序列的微生物种属鉴定. 结果表明:菌株PC-2属螯合球菌属(Chelatococcus sp.),其能够利用青霉素钠为唯一碳源生长,但外加碳、氮源可显著提高菌株PC-2对青霉素钠的降解效率. 当葡萄糖为碳源、蛋白胨为氮源、菌株PC-2接种量为14%、pH为6~8时,菌株PC-2在37 ℃下振荡培养6 h,对初始ρ(青霉素钠)为400 mg/L的青霉素钠的降解率可达98%以上. 自堆肥过程中获取高效青霉素钠降解菌PC-2,预示着其在菌渣堆肥过程中的应用潜力,也有助于深入开展青霉素制药菌渣的安全有效与无害化处理处置方法的研究.      

酵母生产剩余污泥和糖渣混合堆肥试验研究

堆肥是世界范围内处理有机固体废弃物的一种普遍工艺,本试验以酵母生产副产物糖渣和污泥为原料,以谷糠为填充料,以RW促腐剂为发酵菌剂,按一定比例混合后堆肥,研究了污泥和糖渣混合堆肥的可行性以及处理过程中温度、含水率、pH、有机质、重金属、卫生学等指标的变化规律。试验结果表明,污泥和糖渣混合堆肥具有可行性,初始含水率控制在60%左右,添加一定量的发酵菌种和填充料,并控制合适的翻堆频率,可以顺利实现堆体升温发酵腐熟,并最终满足污泥糖渣无害化、减量化要求。     

沼渣改性复混肥对小白菜生长及品质的影响

将沼渣有机肥与不同比例的化肥配制成不同配方的沼渣复混肥,用作为小白菜生长的基肥。通过对小白菜生长指标及品质的比较,分析不同配方沼渣复混肥对小白菜生长和品质的影响,选出适合小白菜生长并提高其品质的复混肥配方。结果表明,E处理小白菜VC含量为1.582 8 mg/g,可溶性糖含量为42.34%,硝酸盐含量为77.86 mg/kg,叶绿素SPAD值为50.33,更有利于小白菜的生长和品质的改善。     

北方低温条件下沼渣资源化培育佛甲草的应用研究

为克服厌氧发酵沼渣中碳氮磷比严重失调、可生化性差、总氮和总磷浓度高等难以直接资源化利用的难题,同时为北方秋冬季节低温条件下海绵城市建设过程中推广绿色屋顶提供技术支撑,通过调节基质中本地砂质壤土与厌氧发酵沼渣的比例,在北方秋冬季节室外培育佛甲草并研究其生长状态。结果表明:沼渣显著降低了基质的容重,减轻了屋顶的承受负荷;增大了基质的孔隙度,更适宜佛甲草根系下扎生长。基质中添加沼渣改善了低温条件下佛甲草的生长状况,增加了佛甲草的株高和覆盖度,提高了其分蘖能力及叶绿素总量;品质评价得分均高于6分,表明佛甲草的生长基本正常;低温条件下,沼渣和砂质壤土按4:5混配后的基质培育出的佛甲草综合品质最优。     

铁炭微电解还原Cr(Ⅵ)的动力学及其响应面法条件优化

以Cr(VI)模拟废水为研究对象,研究了铁碳微电解过程中溶液p H、铁屑投加量、反应时间、铁碳质量比及溶液初始浓度等因素对处理过程的影响。在单因素实验基础上,以Cr(VI)去除率为考察目标,溶液初始p H、反应时间、铁炭质量比为考察因素,采用Box-Behnken响应曲面法优化了铁炭微电解处理Cr(VI)的工艺条件与拟合二次多项式回归数学模型,分析了3个独立变量之间的交互作用对Cr(VI)去除率的影响。结果表明,当最佳工艺条件p H为2,反应时间为60 min,m(Fe)∶m(C)为2.5时废水中Cr(VI)去除率可达97.85%,与模型预测值96.46%接近,证实了该模型的可靠性。     

1株金霉素降解菌的筛选及基于响应面法的降解条件优化

从河南驻马店金霉素制药厂活性污泥中分离、筛选出1株金霉素降解菌,经16SrDNA鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),命名为JMS-B01。为进一步提高该菌株的金霉素降解率,对其进行降解条件优化。采用正交试验确定显著影响金霉素降解率的3个因素(温度、金霉素浓度、接种量),通过Box-Behnken试验设计及响应面法分析确定最佳降解条件。结果表明:拟合所得的预测值与实际值相关性良好,最佳降解条件为温度34.0℃、金霉素浓度102.5 mg/L、接种量2%(体积分数),在此条件下金霉素降解率可达到96.50%。其中,温度是影响菌株JMS-B01对金霉素降解率的最重要因素之一。     

响应曲面优化改性壳聚糖强化混凝处理硝酸盐研究

针对我国北方地区地下水硝酸盐超标问题,采用Box-Behnken响应曲面方法,分析温度为4~20℃时改性壳聚糖强化聚合氯化铝(PAC)处理硝酸盐的最优工艺。试验考察了改性壳聚糖投加量(X_1)、聚合氯化铝投加量(X_2)及温度(X_3)3种因素对硝酸盐去除效果的影响规律,并建立了硝酸盐去除率与温度、药剂投加量的数学模型。结果表明:Box-Behnken响应面建立的数学模型对硝酸盐氮去除具有较高的拟合度,R~2可达93.9%。当平均水温为4,12,20℃,改性壳聚糖与PAC投加量分别为2.3,22.5 mg/L时,改性壳聚糖强化混凝工艺对硝酸盐的去除效率分别为38%、62%、61%。     

响应面法优化桉树基磁性活性炭吸附Cr(VI)的条件

为了获得桉树基磁性活性炭吸附废水中Cr(VI)的最佳吸附条件,以Cr(VI)的去除率为响应值,采用BoxBehnken响应面法对p H、桉树基磁性活性炭投加量、Cr(VI)的初始浓度和温度4个因素进行优化并得到回归模型。结果表明,经实验修正后的最佳吸附条件为:p H=2、初始Cr(VI)浓度为290 mg/L、桉树基磁性活性炭投加量为0.15 g,温度为45℃。最优条件下,Cr(VI)去除率为99.84%。     

以城市污泥为基质制备氧化石墨烯的响应面优化

城市污泥中含有丰富的有机质,能够为氧化石墨烯的制备提供碳源。采用改进的Hummers法以城市污泥为基质制备氧化石墨烯(GO)。在单因素实验基础上,通过响应面法对碳粉用量、KMnO₄用量、H₂SO₄用量以及超声时间多因素影响下的GO制备条件进行优化,其最优制备条件为:碳粉用量3.22 g、KMnO₄用量4.12 g、H₂SO₄用量22.63 mL、超声时间7.61 h。扫描电镜和红外光谱分析表明,响应面优化条件下制备的GO具有明显的片层状结构,在3400,1400 cm-1左右处为O-H (羟基)的特征峰,1700 cm-1出现C=O (羰基)的特征峰,1200 cm-1左右出现C-O (环氧基)的特征峰,符合传统材料制备的GO特征。以城市污泥为基质成功制备出GO,为城市污泥的资源化利用提供了新的方向和理论基础。     

基于响应面法的人工湿地大肠杆菌去除率的优化设计

水体中的病原微生物会严重危害到人体健康,其中大肠杆菌是作为该类病原微生物的常见菌。为削减大肠杆菌对人体的危害,以含大肠杆菌的农村生活污水作为研究对象,选择人工湿地填料、进水pH、进水流速作为影响因子。针对人工湿地工艺中大肠杆菌的去除效能,填料选择无烟煤、旱地土、石英砂;进水pH设置为6.0~8.0;进水流速设置为10.0~30.0 mL/min,基于响应面法(RSM)探讨了不同工艺条件对大肠杆菌去除率的影响,进而优化人工湿地工艺中影响因子的运行参数。结果表明:无烟煤大肠杆菌去除率相对石英砂、旱地土更高;当pH偏中性时,大肠杆菌去除率普遍较低;而进水流速对大肠杆菌去除率的影响不显著。基于响应面法得出:当进水pH=6.0、进水流速=10.0 mL/min、填料为无烟煤时,对总大肠菌群去除效能最优,其去除率达96.86%;当进水pH=8.0、进水流速=20.0 mL/min、填料为无烟煤时,对埃希氏大肠杆菌去除效能最优,其去除率达93.66%。     

基于响应面法的环保抑尘剂制备优化

为了简化环保型抑尘剂制作流程,便于保存和运输,实现抑尘剂大规模工业化应用,以农业废弃物玉米秸秆、羧甲基纤维素钠(CMC)和工业碱Na OH为原料,通过测试抑尘剂黏度和表面张力等指标,并运用响应面法优化配方,确定m(玉米秸秆)∶m(CMC)∶m(工业碱)为6. 55∶2. 10∶1. 50时,加入适量水制备可生物降解环保抑尘剂。同时用响应面法优化了制备工艺并测试抗压强度,结果表明:当秸秆粒径为2 mm,反应时间为1. 5 h,转速为300 r/min,按照配方和工艺配制该抑尘剂时,黏度可达320 m Pa·s,抗压强度可达220 k Pa,具有较好的抵抗外界破坏能力和黏附性能。     

基于响应曲面中心组合设计的蔗渣炭微波活化制备参数分析与优化

为有效利用农林废弃物、提升生物质炭的制备效益与品质,以微波作为生物质炭的热解能,亚甲基蓝为主要优化指标,基于响应曲面法中心组合设计建立数学模型,分析关键参数对微波加热辅助H_3PO_4改性蔗渣炭亚甲基蓝吸附值的影响,优化蔗渣炭的制备条件。结果表明:最佳制备条件为m(磷酸)/m(蔗渣炭)=1.48∶1,微波活化功率为830W,微波活化时间为26 min时,蔗渣炭亚甲基蓝吸附值为285 mg/g,比理论值高0.7%,说明所建模型可靠。蔗渣炭中孔孔容为1.361 cm~3/g,中孔率为85.3%,属于典型中孔炭,表明微波加热可快速制备富含中孔的蔗渣炭以用于亚甲基蓝等大分子有机物的去除。     

污泥堆肥技术及工艺优化研究进展

我国污泥产量逐年增长,污泥处置问题面临严峻挑战.污泥堆肥技术因其符合绿色发展理念,是极具发展潜力的污泥处置技术.高效化、高值化、智能化是目前污泥堆肥技术的发展方向.从堆肥调理剂的优化发展、污泥堆肥的曝气策略、除臭工艺及堆肥设备的工艺优化等方面,归纳总结了目前污泥堆肥技术工艺的发展现状及面临的主要问题.提出从废物利用、可...     

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...