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.     

猪粪及奶牛粪中温厌氧发酵对Cu和Zn的影响

以猪粪和奶牛粪为发酵原料,在中温〔(37±2)℃〕条件下采用完全混合式厌氧反应器进行了158 d的室内试验研究,分析厌氧发酵过程中Cu和Zn在沼液中质量浓度的变化及其在沼渣中的赋存形态. 结果表明:①猪粪沼液中ρ(TCu)和ρ(TZn)(TCu和TZn分别为总Cu和总Zn)随发酵时间的增加逐渐升高,而奶牛粪沼液中二者变幅不明显. ②整个发酵过程中,猪粪沼液中ρ(TCu)和ρ(TZn)的平均值极显著低于进料(P<0.001),降幅分别为80%和43%;而奶牛粪沼液中二者降幅分别仅为11%和13%. ③猪粪和奶牛粪沼液中ρ(溶解性Cu)占ρ(TCu)的53%和43%,与进料相比有小幅降低;而猪粪和奶牛粪沼液中ρ(溶解性Zn)占ρ(TZn)的35%和19%,极显著高于进料(P≤0.01),增幅分别为109%和37%. ④猪粪和奶牛粪沼渣中Cu主要以可氧化态存在,Zn主要以残渣态和酸溶态/可交换态存在. 中温厌氧发酵对猪粪和奶牛粪中溶解性Cu和Zn的削减效果有限,并且沼渣中残渣态Cu和Zn的减少可能增加二者的生物有效性,因此不利于农田的直接利用.      

鸡粪与互花米草沼渣混合发酵产甲烷的研究

在中温(35℃±1℃)条件下,采用批式发酵方式,进行了鸡粪与互花米草沼渣不同混合比例的厌氧发酵实验.实验设置鸡粪∶互花米草沼渣干物质(TS)比分别为5∶0(T1)、4∶1(T2)、3∶2(T3)、2∶3(T4)、1∶4(T5)和0∶5(T6)共6个处理.结果表明,经中温干发酵后的互花米草沼渣仍具有一定的厌氧产沼气能力,TS产气量为107.25 mL.g-1,甲烷含量为76.92%,厌氧微生物对互花米草沼渣纤维素的结晶区有一定的破坏作用,厌氧发酵后纤维素的相对结晶度指数CrI下降了5.55%;将鸡粪与互花米草沼渣混合发酵,明显提高了原料的厌氧产气性能,T2的产气效果最好,T1、T3～T6的累积产气量分别为T2的61.31%、62.09%、52.15%、39.74%和31.67%;鸡粪与互花米草沼渣混合发酵的产酸类型为混合型发酵,发酵过程中未出现酸化现象;混合发酵对破坏互花米草沼渣纤维素的结晶区有利,促进效果在1.13%～21.61%.     

常温纤维素降解菌群的筛选及其特性初探

在改良PCS培养基的基础上,通过定期改变传代方法,从污泥、森林土、发酵腐熟牛粪、堆肥处理麦秆中筛选出1组纤维素分解能力强而稳定的纤维素混合菌群(代号为Xc),100 mL培养物在37 ℃静置培养5 d,对滤纸纤维素、脱脂棉、麦秆(片)、牛粪纤维降解率分别达到81%、41%、25%、40%.Xc在37、28 ℃分解滤纸时,分别在第5 天、第7 天时CMC酶活性最高,分别达到104.5、95.3 U·mL-1.在初始pH 5～9的培养基上接种均能表现出较强分解能力.采用变性梯度胶电泳(DGGE)法比较来源于不同时期菌群16S rDNA条带表明,菌群结构稳定.     

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.     

有机固体废物干法厌氧发酵技术研究综述

干法厌氧发酵技术作为有机固体废物能源化与处置的有效途径,近年来已逐渐成为世界各国农业固体废物资源化技术研究的热点.综述了国内外有关有机固体废物干法厌氧发酵处理技术研究现状,并展望了农业固体废物干法厌氧发酵技术的发展趋势.     

不同腐熟度猪粪、奶牛粪在小白菜和香瓜上施用的农学效应研究

进行猪粪和奶牛粪自然高温堆肥发酵,分别在15、25、35、50 d取样,获得了不同腐熟程度堆肥产物,分别进行了小白菜和香瓜种子发芽与田间应用试验,以期获得不同腐熟堆肥在蔬菜上施用的农学效应,旨在从堆肥农田施用的农学效应角度,为制订堆肥腐熟度标准提供科学依据。结果表明：牛粪堆肥过程中的最高温度高于猪粪,且高温期也长于猪粪;两种处理在35d有机碳含量均显著降低,全氮含量为先降低后升高趋势;两种堆肥在35d后,均达到无害化标准。不同腐熟程度堆肥对小白菜株高和主根长及香瓜苗重和主根长均没有明显抑制作用,对小白菜和香瓜出苗率、根系活力及小白菜单株鲜重和生物产量影响较大,尤其是猪粪腐熟25d,奶牛粪腐熟15d的堆肥表现出显著抑制作用。将堆肥理化参数与小白菜、香瓜生长指标进行相关分析表明：pH值、全氮含量和C/N这3种指标均与小白菜和香瓜各项生物性状无显著相关性;有机碳和DOC与各项生物性状指标均表现出显著或极显著相关性;铵/硝与小白菜和香瓜的GI和根系活力均表现极显著或显著的相关性,其结果与现行的堆肥腐熟度指标并不一致。因此,在制订堆肥腐熟度标准时,应关注堆肥产物农田施用后不同作物所表现出的不同农学效应。     

预处理对打捆麦秸贮存和厌氧生物产沼气的影响

秸秆的长期贮存是秸秆沼气工程长期运行的重要保障,预处理是提高秸秆产气性能的常用方法.为此研究了打捆麦秸贮存与预处理一体化的可行性,分析了麦秸预处理后打捆贮存前后麦秸理化特性、物质结构以及厌氧发酵产气特性的变化.结果表明,将麦秸直接打捆后贮存120 d,对麦秸理化特性、物质结构及产气性能的影响均不明显,影响最大的是堆体上层的麦秸,产气量也仅下降了7.40%;将麦秸用NaOH处理后打捆贮存对提高麦秸干物质(total solid,TS)产气量有一定促进作用,麦秸TS产气量较未贮存麦秸和直接打捆贮存后的麦秸(CK)分别提高了7.02%～8.31%和5.68%～16.96%,对麦秸理化特性的影响不明显;麦秸经尿素处理后打捆贮存,不利于麦秸后续产沼气,麦秸TS产气量较CK下降了2.8%～7.71%;麦秸贮存过程中,将麦秸直接暴露于空气中对麦秸有机物的保存及后续产沼气利用均不利,但影响并不显著,CK和尿素处理堆体上层麦秸TS产气量分别下降了7.40%和4.25%.     

有机废物好氧发酵腐殖质形成机理及农学效应研究进展

腐殖质是有机废物好氧发酵的重要产物,也是发酵产品品质的重要评价标准。腐殖质含有大量官能团,农学效应显著,可以为作物提供营养,改善土壤理化性质。综述近年来国内外有机废物合成的腐殖质结构特点,探讨了有机废物好氧发酵过程中腐殖质形成机理和演化规律,分析了好氧发酵条件(物料类型、温度、水分、碳氮比、氧含量、p H值、物料粒径、发酵工艺)对腐殖质形成和腐殖化程度的影响,以及腐殖质特征性官能团与保肥性、保水性、抗病性等农学效应的关系。从探明好氧发酵腐殖质形成路径,利用同步辐射显微CT技术(SR-μCT)和软X射线谱学显微光束线分别获得腐殖质团聚体的三维结构域信息和腐殖质元素及化学态信息方面进行展望,将好氧发酵产物腐殖质与农业生产直接关联起来,以期为有机废物好氧资源化技术提供科学依据。