玉米秸秆作为生态厕所基质处理人粪便的实验研究

利用日本科学技术振兴机构赠送的S-15型生态厕所,以玉米秸秆作为反应基质来处理人粪便,旨在研究玉米秸秆能否代替木屑作为生态厕所的反应基质.实验过程中,对粪便和玉米秸秆混合物的减量化情况、物理性状的变化以及温度、湿度、pH值、有机质、N、P、K等营养元素和碳氮比的变化情况进行了监测.结果表明:玉米秸秆能够代替木屑作为生态厕所的反应基质,且能够有效的降解人粪便,整个反应过程中粪便和玉米秸秆混合物的干重减少率为37.3%.最终残余物的pH值和碳氮比分别为8.02和13.7,且含有大量的N、P、K等营养物质,可以作为有机肥.     

三种调理剂与家畜粪便减量化处理效果分析

养殖业作为我国经济和农业的重要组成部分,已经逐步向着规模化、产业化方向发展,大型的现代化畜牧场、养殖场不断出现,同时大量集中的禽畜粪便导致的环境污染越来越严重,且已成为制约养殖业发展的一个重要因素。本试验就是利用日本JST赠送的生态厕所为反应装置,从家畜粪便(牛粪)的减量化处理及资源化利用的角度出发,做三个平行处理试验,分别以木屑、玉米秸秆屑和木屑混合物、玉米秸秆屑三种物料为调理剂,与家畜养殖场的牛粪进行序批式好氧减量化处理。旨在为研究中国农业的玉米作物秸秆是否可以替代木屑作为反应过程中的调理剂,达到对禽畜养殖业粪便良好的减量化处理效果,减轻对环境的污染。     

桑枝及蚕沙栽培香菇研究

为提高蚕桑生产附加值以及寻找适宜的香菇袋料生产替代栽培料,通过以桑枝屑、蚕沙为原料,经袋料栽培、液体摇床培养、平板培养来探讨香菇对桑枝及蚕沙的利用情况,筛选出了最佳的桑枝屑、蚕沙添加比栽培配方。结果显示:配方中桑枝屑、蚕沙、麦麸、葡萄糖、磷酸二氢钾、石膏的质量分数分别为85%,8%,3%,2%,1%,1%时较适宜香菇生长,表明以桑枝和蚕沙为主料栽培香菇是可行的。     

禽畜粪便减量化处理技术初探

随着中国养殖业的迅速发展,禽畜粪便的排放数量逐年增加。据统计,禽畜粪尿排放量每头牛为55kg/d~65 kg/d,每头猪为3.5 kg/d~11.0 kg/d,每只鸡为0.10 kg/d~0.15 kg/d,每只羊为2.66 kg/d。大量的禽畜粪便不经处理而排入环境,将会对地表水、地下水、土壤和空气造成严重的污染,并危及禽畜本身及人体健康。因此,实现禽畜粪便的减量化、无害化及资源化,防止和消除养殖场粪便的污染及其利用问题的研究,对于生态环境的保护、实施可持续发展战略都具有十分重要的意义。本试验利用日本JST赠送的生态厕所反应装置为试验设备,分别以木屑和木屑与秸秆混合物为微生物载体,对牛粪便进行减量化处理技术研究。旨在为研究中国农业的玉米作物秸秆是否可以替代木屑作为反应过程中的调理剂,达到对禽畜养殖业粪便良好的减量化处理效果,减轻对环境的污染,同时也为中国大量的农作物秸秆寻找另一条资源化利用途径。     

生物质的热解及生物油提质的研究进展

热解是目前生物质能源化的主要方法,生物质热解技术已得到广泛研究。基于文献资料,总结了不同种类的简单生物质（蛋白质、糖类、木质素）和复杂生物质（藻类、秸秆、木屑和脂类）热解的主要产物,指出了部分产物在不同条件下的产率变化趋势。同时分析了聚合度对纤维素热解产物的影响,对比了纤维素和半纤维素的热解特点,介绍了木质素中的部分基团对其热解的影响,并分析了热解温度、加热速率以及停留时间对藻类、秸秆、木屑和复杂脂类热解产物的影响。最后介绍了2种生物油提质方法（催化加氢和催化裂解）的特点,对于催化裂解中催化剂提质效果进行了归纳总结。     

以10种农业废弃物为基料的地下水反硝化碳源属性的实验研究

为了选择理想的农业废弃物作为优质碳源,同时作为生物膜载体应用于可渗透反应墙(PRB),通过反硝化作用去除地下水中的硝酸盐.选择小麦秸秆、玉米秸秆、稻秆、大豆秸秆、玉米棒、稻壳、甘蔗渣、杨树枝、木屑、芦苇共10种农业废弃物进行元素分析实验、浸溶实验和长效浸出实验研究.元素分析实验结果显示,10种农业废弃物的C、N、H元素含量分别为38%~48%、5%~7%、0.5%~2.5%.短效浸出实验表明,甘蔗浸出液的总有机碳(TOC)浓度最高,均值可达38.66 mg·g~(-1),大豆秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、稻壳、杨树枝和小麦秸秆为8.04~15.30 mg·g~(-1),其他均值约为2.36~6.33 mg·g~(-1).但是,大部分农业废弃物均释放一定量的含氮物质.其中,硝酸盐及亚硝酸盐释放量均低于0.05 mg·g~(-1),氨氮释放量低于0.30 mg·g~(-1),凯氏氮除木屑、玉米棒、杨树枝释放量较低,其余均高于0.80 mg·g~(-1),最高可达1.65 mg·g~(-1).同时,秸秆类材料浸出液具有一定的色度,其中稻杆的色度最高,其值为1025.选择浸出液TOC浓度较高的甘蔗渣、玉米秸秆、稻壳、小麦秸秆及凯氏氮浓度较低的玉米棒和木屑作为理想碳源材料,进行长效浸出实验.结果表明,6种材料的TOC能迅速达到高位平衡状态,且溶出速率稳定,浸出液的高效液相色谱(HPLC)和气-质谱联用仪(GC/MS)分析表明,其主要成分为有机酸、糖类、含氮有机物和酯类等物质.其中,有机酸主要为甲酸、乙酸、草酸、富马酸等小分子有机酸、糖类主要为纤维二糖、葡萄糖、果糖和木糖.脱氮效能实验表明,6种农业废弃物硝酸盐去除率均达到80%以上,脱氮速率均达到1.00~2.00 mg·cm~(-3)·d~(-1)(以N计).综上,这6种材料均可作为地下水硝酸盐污染原位修复的理想碳源填充材料.     

调理剂对厨余垃圾堆肥中H_2S和NH_3排放的影响

为了降低厨余垃圾堆肥过程中H2S和NH3这2种恶臭物质的排放,通过向堆肥原料中添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑3种调理剂,同时以厨余垃圾单独堆肥作为对照,研究调理剂添加对H2S和NH3排放的影响.结果表明,3种调理剂的添加均促进了有机物的降解和堆体的快速升温,与对照相比,使堆肥进入高温期的时间提前了3~4d;从电导率和发芽率指数来看,添加玉米秸秆处理的堆肥产品达到完全腐熟的要求,而添加木本泥炭和木屑处理的堆肥产品只是达到了无害化的要求;3种调理剂的添加均不同程度减少了厨余垃圾堆肥中H2S和NH3的排放,与对照相比,添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑使厨余垃圾堆肥中H2S的累积排放量分别降低了78.7%,50.3%和89.8%,NH3的累积排放量分别降低了53.8%、87.7%和63.9%,可见木屑更能有效控制H2S的排放,而木本泥炭更能有效控制NH3的排放.     

张红玉,张玉冬,顾军,李国学,袁京

为了降低厨余垃圾堆肥过程中H₂S和NH₃这2种恶臭物质的排放,通过向堆肥原料中添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑3种调理剂,同时以厨余垃圾单独堆肥作为对照,研究调理剂添加对H₂S和NH₃排放的影响.结果表明,3种调理剂的添加均促进了有机物的降解和堆体的快速升温,与对照相比,使堆肥进入高温期的时间提前了3~4d;从电导率和发芽率指数来看,添加玉米秸秆处理的堆肥产品达到完全腐熟的要求,而添加木本泥炭和木屑处理的堆肥产品只是达到了无害化的要求;3种调理剂的添加均不同程度减少了厨余垃圾堆肥中H₂S和NH₃的排放,与对照相比,添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑使厨余垃圾堆肥中H₂S的累积排放量分别降低了78.7%,50.3%和89.8%,NH₃的累积排放量分别降低了53.8%、87.7%和63.9%,可见木屑更能有效控制H₂S的排放,而木本泥炭更能有效控制NH₃的排放.     

中国秸秆资源的时空分布、利用现状与碳减排潜力

为了解中国农作物秸秆资源量近40年的变化趋势及当前的空间分布特征和主要利用方式,估算秸秆利用碳减排潜力,采用草谷比法对1981～2020年间全国农作物秸秆资源量进行了科学估算,分析了秸秆资源密度和人均资源量的时空分布特征,并估算了秸秆制备生物炭基肥的碳减排潜力.结果表明：(1) 1981～2020年我国农作物秸秆总量增长了4.39×10⁸ t,且总体呈不断增长的趋势.(2) 2020年全国作物秸秆理论资源总量约7.72×10⁸ t;水稻、小麦和玉米秸秆仍旧是主要的农作物秸秆种类,约占秸秆资源总量的84%.东北和华北地区秸秆资源量最丰富,东北地区人均资源占有量最高,约1.46 t;华北地区秸秆资源密度最高,达5.42 t·hm^-2.(3)我国农作物秸秆综合利用率逐年提高,目前主要以肥料化和饲料化利用方式为主,约占所有秸秆利用方式的77.5%.(4) 2020年我国可收集农作物秸秆资源可制备成生物炭2.04×10⁸ t,制备生物炭过程中可更新能源代替化石燃料可减少二氧化碳当量(CO_2e     

生物质能源工程技术的研究与开发

该技术利用农村的秸秆，杂草及木屑等生物质，经过一系列干馏热解过程。可产出优质的可供居民生活用气的可燃气、工业用的优质碳、焦油及化工产品。生物质能源技术的研究与开发带来了较可观的经济效益，社会与环境效益。     

生物炭的制备及其性能研究

以生物质(小麦秸秆、稻壳和木屑)为原料,KOH为浸渍剂,采用控制热分解的方法制备生物炭,并利用差热/热重分析、Boehm滴定、红外光谱、X射线衍射、碘吸附及亚甲基蓝吸附等方法对原料和生物炭的结构及性质进行了表征。实验结果表明:木屑在热解过程中质量损失最大,其次是稻壳和小麦秸秆;不同原料在相同炭化温度下制得的生物炭所含表面含氧官能团种类和总量相近,均含有烷基、芳香基及一些含氧官能团,但pH值和吸附能力差别较大,其中小麦秸秆制备的生物炭pH值最大,木屑制备的生物炭吸附能力最强;随着炭化温度的升高,生物炭表面含氧官能团总量减少,pH值升高,芳构化程度增加;生物炭吸附性能总体呈上升的趋势。     

秸秆与煤矸石混配基质对水稻生长特性的影响

该文以探究对玉米秸秆不同前处理后与煤矸石不同配比制作可完全替代泥炭为主要原料的水稻育苗基质为目的,采用玉米秸秆和煤矸石为原料,分为1%NaOH处理与未处理玉米秸秆进行堆腐发酵,将堆腐后玉米秸秆与煤矸石按体积比设立6种基质梯度进行混配后开展水稻育苗生长实验,同时以商品化育苗基质为对照,研究6种不同梯度基质对水稻秧苗生长特性及生物量的影响,以期提供最佳的水稻育苗基质。研究结果表明:未经1%NaOH处理堆腐的玉米秸秆与煤矸石混配后,水稻出苗率70%,不宜用作水稻育苗基质;经1%NaOH处理堆腐的玉米秸秆与煤矸石合理混配后水稻秧苗生长状况较佳,且当玉米秸秆∶煤矸石∶珍珠岩=54%∶36%∶10%时,水稻秧苗的地上干重、地下干重和壮苗指数最高,叶片叶绿素含量最大,与CK处理相比,分别提高了50.5%、68.5%、69.4%和8.3%;当玉米秸秆∶煤矸石∶珍珠岩=63%∶27%∶10%时,水稻叶龄进程最短,根茎最粗,说明2种配比均可替代泥炭生产水稻育苗基质。     

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。     

作物秸秆资源化途径及合理开发

我国是传统农业大国,很早就把作物秸秆用作燃料、肥料、饲料。随着现代农村经济和生产力的发展、化肥农药及石油能源的大量使用,部分地区农作物秸秆已堆积在田头、路边作为废弃物处理,这不仅浪费了宝贵的自然资源,而且妨碍交通、污染环境,甚至引起火灾。因此,探讨农作物秸秆资源化,研究其合理开发利用方式,对保护生态环境、发展经济具有重要的现实意义。 1 农作物秸秆的利用途径 1.1 秸秆还田 农作物秸秆富含有机质和氮、磷、钾、钙、镁、硫等多种养分。据测定,玉米鲜秆含氮1.5％、磷0.95％、钾2.24％。一亩玉米鲜秆（约1500千克）铡碎后还田相当于施加硫酸铵22.8～25千克、过磷酸钙12.9～15.1千克、钾肥33.6千克,每亩可增收小麦50多千克、玉米45千克。秸秆还田既减少化肥用量、节省投资,也能优化土壤理化性状,使土壤蓄水性能改善、抗旱能力增强、团粒结构增多,为农业持续增产奠定基础。     

最大规模的秸秆加工项目在吉林启动

据悉，吉林省规模最大的秸秆新能源加工项目26日正式启动，项目总投资2000万元．主要开发玉米秸秆生物质造料机、颗粒燃料等新型能源和设备。据了解，用玉米秸秆粉碎后加工成的颗粒燃料体积小．而发热量与煤接近。每1．5t秸秆可加工1t燃料．配合颗粒燃料专用炉具、锅炉等可做饭、供热，适合机关、企业、学校、餐饮及民用等，价格约400元h。     

微波辅助酸预处理玉米秸秆水解条件研究

玉米秸秆由叶子、皮和髓组成, 这些组分含有不同的纤维素、半纤维素和木质素, 因而可以成为生产燃料乙醇的原料. 采用微波辅助的酸水解来脱除与纤维素和木质素紧密结合的半纤维素, 使得纤维素结构发生变化有利于后续酶解是值得探讨的. 本研究通过将玉米秸秆叶子、皮和髓分离, 分别对它们进行了微波(2450MHz, 1000W)酸预处理, 确定了玉米秸秆不同部分的最优水解条件, 并对其进行了生产燃料乙醇的潜力对比, 以选出最适合做燃料酒精原料的部分. 同时, 在实验中, 选取硫酸浓度、温度、处理时间、料水质量体积比及搅拌速度5个因素分别进行单因素试验和正交试验. 结果表明, 5个因素对微波酸预处理玉米秸秆叶子的影响顺序依次为: 硫酸浓度>温度>料水质量体积比>时间>搅拌速度, 最佳条件是硫酸浓度5.0%, 温度75 ℃, 时间30min, 料水质量体积比1∶15, 搅拌速度800 r·min-1; 对玉米秸秆髓的影响顺序依次为: 硫酸浓度>搅拌速度>预处理时间>料水质量体积比>预处理温度, 最佳条件是硫酸浓度4.0%, 温度75 ℃, 时间25min, 料水质量体积比1∶20, 搅拌速度1000 r·min-1; 对玉米秸秆皮的影响顺序依次为: 硫酸浓度>预处理时间>料水质量体积比>预处理温度>搅拌速度, 最佳条件是硫酸浓度9.0%, 温度72 ℃, 时间30min, 料水质量体积比1∶17.1, 搅拌速度2000 r·min-1. 通过实验可以进一步得出, 玉米秸秆叶子和髓更适合用于生产燃料乙醇. 该研究结果对玉米秸秆的燃料化利用有一定的指导意义.     

Fe3O4@生物炭磁性材料光-类Fenton降解水中盐酸四环素

以玉米秸秆为生物炭原料,在600℃高温缺氧条件下煅烧成炭,并利用共沉淀法在其上负载Fe_3O_4,制得Fe_3O_4@玉米秸秆炭磁性非均相芬顿催化剂。运用XRD、SEM、EDS和TEM技术对材料进行表征,研究其在不同条件下光-类Fenton协同催化降解水中盐酸四环素的性能,考察材料的磁性回收能力和催化稳定性。结果表明,Fe_3O_4纳米颗粒均匀覆盖在炭载体表面,整体形貌上保持玉米秸秆通道状多孔结构。初始pH=7条件下降解盐酸四环素的最佳参数为:溶液初始过氧化氢量为10 mmol/L、Fe_3O_4@玉米秸秆炭催化剂投加量为0.3 g/L、反应时间为60 min。材料具有pH为3～7的适用范围和磁性回收能力。催化剂稳定性强,进行5次重复实验后仍可保持98%的降解率。     

玉米秸秆化学预处理后进行厌氧干发酵试验的研究

采用稀硫酸和稀氢氧化钠处理玉米秸秆,分析秸秆纤维组成和纤维结构的变化,并对酸、碱处理后的玉米秸秆进行厌氧干发酵试验。研究表明,采用稀酸处理玉米秸秆的还原糖产率明显高于采用稀碱处理的玉米秸秆;稀硫酸对半纤维素的去除率可达74.27%,稀碱对木质素的去除率最高可达83.94%;玉米秸秆经稀酸处理和稀碱处理后进行厌氧干发酵试验,其累积产气率和甲烷含量都有所提高,但酸法高于碱法。     

我国典型秸秆露天燃烧黑碳的高时间分辨率排放特征及其排放清单

农作物秸秆燃烧是大气中黑碳(black carbon,BC)气溶胶的主要来源之一。目前农作物秸秆燃烧排放黑碳的研究主要集中在通过离线样品分析获得的BC排放特征,缺少实时在线排放特征的研究。本研究收集了我国具有代表性的4种农作物秸秆(小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和大豆秸秆),通过在实验室燃烧平台模拟农作物秸秆露天燃烧的过程,利用黑碳仪获得农作物秸秆燃烧过程中BC的实时浓度排放变化;利用质量重建,获得BC在线排放因子。结果表明:农作物秸秆在明燃过程中BC的排放因子较为稳定。通过平均排放因子的计算,获得小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和大豆秸秆的BC排放因子分别为(0.32±0.05) g?kg~(-1)、(0.31±0.13) g?kg~(-1)、(0.31±0.09) g?kg~(-1)和(0.44±0.01) g?kg~(-1)。在排放因子的基础上,结合我国农作物秸秆露天燃烧量,最终建立了2015年我国省级(不含港澳台地区)典型农作物秸秆燃烧的BC排放清单。     

木屑的回收与再生新产品开发

木屑、刨花作为废品污染环境，作为再生资源进行产品开发，可制出化工、香料、饲料、食品及其添加剂等多种市场产品。具有巨大经济效益潜力。本文对木屑代替粮谷类制作饲料，进行了详细的论述、对大量回收木屑的方法作了介绍，并对木屑回收利用与再生新产品开发作了科学探讨。