Effect of the chlortetracycline addition method on methane production from the anaerobic digestion of swine wastewater

Effects of antibiotic residues on methane production in anaerobic digestion are commonly studied using the following two antibiotic addition methods：（1） adding manure from animals that consume a diet containing antibiotics, and（2） adding antibiotic-free animal manure spiked with antibiotics. This study used chlortetracycline（CTC） as a model antibiotic to examine the effects of the antibiotic addition method on methane production in anaerobic digestion under two different swine wastewater concentrations（0.55 and 0.22 mg CTC/g dry manure）. The results showed that CTC degradation rate in which manure was directly added at 0.55 mg CTC/g（HSPIKE treatment） was lower than the control values and the rest of the treatment groups. Methane production from the HSPIKEtreatment was reduced（p 〈 0.05） by 12% during the whole experimental period and 15% during the first 7 days. The treatments had no significant effect on the pH and chemical oxygen demand value of the digesters, and the total nitrogen of the0.55 mg CTC/kg manure collected from mediated swine was significantly higher than the other values. Therefore, different methane production under different antibiotic addition methods might be explained by the microbial activity and the concentrations of antibiotic intermediate products and metabolites. Because the primary entry route of veterinary antibiotics into an anaerobic digester is by contaminated animal manure, the most appropriate method for studying antibiotic residue effects on methane production may be using manure from animals that are given a particular antibiotic, rather than adding the antibiotic directly to the anaerobic digester.     

生活垃圾填埋场覆盖层温室气体CH_4和CO_2释放规律及其相关性研究

针对北京某生活垃圾填埋场封场区覆盖层开展了为期1 a的CH4和CO2释放通量监测,分析了填埋场封场区CH4和CO2释放通量年变化规律和不同季节的日变化规律,并对CH4和CO2释放通量之间的相关关系及其影响机制进行了探讨。结果表明,10个监测点间、相同监测点不同监测时段间CH4释放通量差异较大。不同监测点覆盖层表面CH4和CO2释放通量年变化规律表现为,CH4释放通量随CO2释放通量年变化规律波动,二者表现为显著正相关;在春、夏、秋季CH4释放通量变化较为平稳,冬季CH4释放通量随CO2释放通量变化规律波动;24 h内CH4释放通量变化规律存在随机性;周围大气中CH4的浓度直接影响覆盖层对大气中CH4的氧化。     

La0.8Ca0.2FeO3/MgAl2O4丝网整体催化剂用于低浓度甲烷催化燃烧

开发了涂覆在金属丝网基体上的La_(0.8)Ca_(0.2)FeO_3/MgAl_2O_4复合整体催化剂,用于低浓度甲烷(0.5%,体积分数)催化燃烧反应.首先用沉积-沉淀法制备了La_(0.8)Ca_(0.2)FO_3(LCF)钙钛矿与Mg Al_2O_4尖晶石复合的粉末催化剂LCF/Mg Al2O4,用程序升温微反应器(TPRS)测定了粉末活性,结合XRD、BET、SEM、TPR的表征结果,筛选出了最佳复合物质的量比和最适焙烧温度.当LCF与Mg Al_2O_4复合后,抗烧结能力增强,以拟一级反应速率常数(k,L·g~(-1)·s~(-1))计的活性提高了1倍左右.然后采用浆料涂覆法,在表面改性的金属丝网蜂窝基体上分层涂覆了作为第二载体的MgAl_2O_4和LCF/Mg Al_2O_4复合粉体涂层,考察了复合粉体球磨前焙烧的温度、第二载体及活性层涂覆量的影响.最后在空速GHSV=40000 h~(-1)条件下测试了甲烷催化燃烧反应的活性.与陶瓷基体相比,涂覆在金属丝网基体上的LCF/MgAl_2O_4活性在600℃时提升了48.1%.500 h长运转试验发现,催化剂活性在初期的200 h下降了20.3%,然后基本保持稳定.     

光腔衰荡光谱法走航连续观测海表大气中CH4

以基于高精度光腔衰荡光谱法(Cavity Ring-Down Spectroscopy,CRDS)的Picarro G2301型分析仪为核心,自主设计、组装,建立了适用于船载走航连续观测大气CH4的系统.采用可溯源至世界气象组织全球大气观测网(WMO-GAW)的标准气序列开展多次测试,并建立了外标法线性校正方程.测试表明,该系统对CH4响应精密度优于0.5 ×l0-9,准确度优于0.1％,5个月内漂移小于0.3 ×l0-9.同时,结合船载走航连续观测的特点,优化建立了观测数据处理与质量控制方法,以保证所获数据的高质量和国际可比性.分别于2011年7月和2012年5月,率先在北黄海及渤海海峡区域开展了海表大气CH4的走航连续观测.实践证明,该系统操作简便,运行稳定,适用于船载走航连续海表大气CH4的研究,可获取高精度高时空分辨的观测数据.其中,2011年7月观测到的CH4浓度范围为1823.8×10-9～2020.7×10-9,2012年5月为1887.2×10-9～ 2136.2×10-9,均呈渤海海峡区域浓度高,北黄海中部区域浓度低的分布特征.     

利用餐厨垃圾浆液进行厌氧调试的试验研究

利用机械生物反应器(JSR)处理后产生的高浓度水解酸化相浆液对厌氧反应器进行调试试验研究。试验结果表明,餐厨垃圾浆液酸化程度较高,pH和VFA分别为4.9和15 720 mg/L。对这种浆液,采用0.5 kg COD/(m.3d)的启动负荷较合理,每3天增加0.5 kg COD/(m.3d),15 d后,系统运行稳定。厌氧出水sCOD平均值为870 mg/L,VFA从527 mg/L降低到407 mg/L,pH从6.8升高到7.3,而沼气中CH4百分含量从20.9%升高到77.3%。另外,氨氮和碱度在调试阶段出现累积效应,氨氮从58.1 mg/L升高到134 mg/L,碱度从780 CaCO3mg/L升高到1250 CaCO3mg/L。因此,启动负荷的选择以及整个调试过程中pH、VFA、碱度和CH4含量的监测对厌氧调试有着重要的影响。     

饮用水中三卤甲烷的生成特性及控制技术研究

水源中的腐殖酸等有机物在氯消毒过程中通常会与消毒剂发生反应生成三卤甲烷,且饮用水中卤代烷含量往往高于水源水,包括三氯甲烷(TCM)、一溴二氯甲烷(DCBM)、二溴一氯甲烷(DBCM)以及溴仿(TBM)等,以三氯甲烷为主.三卤甲烷(THMs)已被证实与动物体的癌症、畸形及遗传病密切相关.文章主要从三卤甲烷的生成特性与机理、影响因素及其去除控制技术等几方面对国内外有关研究进行具体综述和介绍,为今后更深入地研究THMs的生成机理及其前体有机物来源提供理论依据,以便寻求更经济实用、切实可行的控制与去除THMs的新技术,同时也应加强THMs暴露的健康风险等方面的评价.     

鄂南棕红壤区不同植茶年限茶园CH4通量特征

于2014年3月—2015年12月,采用静态箱-气相色谱法测定了鄂南棕红壤丘陵区茶园和樟树林地土壤CH_4通量,研究了不同植茶年限茶园及临近林地土壤CH_4通量特征.结果表明,不同植茶年限对茶园土壤CH_4通量有显著影响,中、低龄茶园土壤CH_4以排放为主,植茶20 a和植茶8 a茶园土壤CH_4累积排放量分别为0.26和0.27 kg·hm~(-2),高龄茶园和对照林地土壤CH_4以吸收为主,植茶50 a茶园和林地土壤CH_4累积吸收量分别为0.39和1.95 kg·hm~(-2).降雨促进了鄂南棕红壤丘陵区茶园和林地土壤CH_4排放,除了植茶8 a茶园外,高、中龄茶园和樟树林地土壤CH_4通量均与7 d累积降雨量呈显著的正相关关系.施肥造成了茶园土壤CH_4排放量增加,同时土壤中矿质氮类型对该地区茶园和林地土壤CH_4通量有不同影响,CH_4排放通量与土壤硝态氮含量呈显著正相关关系,而与铵态氮含量相关关系不显著.研究表明,降雨量是影响鄂南红壤丘陵区茶园和林地土壤甲烷通量的主要因素;随着茶园种植年限的延长,土壤CH_4排放通量呈降低的趋势,高龄茶园土壤为大气CH_4汇.     

不同盐度下活性污泥中微生物群落变化规律及其处理模拟染料废水

通过逐渐提高SBR反应器中活性污泥的盐度,探索不同盐度下活性污泥的活性、性质及其微生物群落变化,并研究结晶紫废水以及纳米四氧化三铁对微生物群落的影响.结果表明,随着盐度的增加,活性污泥的COD、氨氮去除率以及污泥体积指数SVI值均降低,在质量分数2%的盐度下,COD、NH_4~+-N的去除率为80%和75%,SVI值不足35 mL·g~(-1);随着盐度的增加微生物的多样性逐渐减少,系统中革兰氏阴性菌优势菌种的位置逐渐被真菌和放线菌取代,而革兰氏阳性菌依然为优势菌;加入结晶紫染料的活性污泥与盐度为2%的活性污泥样品相比发现:红细菌属、丽水菌属含量有所增加,产黄杆菌、农杆菌属含量减小.加入MNPs的结晶紫-活性污泥与不加MNPs的结晶紫活性污泥对比:酸胞菌属、产黄杆菌含量增加,红细菌属、农杆菌属含量减小.     

甲烷催化还原NOx中Co基/分子筛催化剂的助剂和载体优化

采用共浸渍法制备了系列Co基/分子筛催化剂,在固定床催化反应器中考察了不同催化剂在甲烷催化还原NO_x中的催化行为,优化了Co基/分子筛催化剂的助剂和载体,并通过催化表征手段阐明了其构效关系.结果表明,Fe和SAPO-34分别作为优化助剂和载体制备得到的Co-Fe/SAPO-34催化剂具有最高的催化活性,在450℃时,NO_x的最大转化率可以达到52.7%.CO_2对Co-Fe/分子筛催化剂活性无明显抑制作用,H_2O对催化剂的活性抑制是可逆的,SO_2对催化剂活性抑制作用明显.Co-Fe/SAPO-34催化剂表面钴物种以CoO和Co(OH)_2为主,Co-Fe/ZSM-5催化剂表面钴物种则以Co_3O_4和Co(OH)_2为主,Co-Fe/Beta催化剂则可能以CoO、Co Al2O_4和Co_3O_4为主.各Co-Fe/分子筛催化剂表面Fe~(2+)/Fe~(3+)含量比依次为Co-Fe/ZSM-5(3.98)Co-Fe/SAPO-34(0.52)Co-Fe/Beta(0.43).活性组分钴物种的形态和合适的Fe~(2+)/Fe~(3+)含量比对Co-Fe/分子筛催化剂上甲烷催化还原NO_x至关重要.Co-Fe/分子筛催化剂上CH_4-SCR反应机制为:NO在Br?nsted酸位上吸附氧化成NO~+,同时CH_4在Br?nsted酸位上吸附活化成—C=O和—COO等活性物种,生成的NO~+在Co2+和Fe~(3+)等催化活性位上转化成硝酸盐等中间产物,中间产物硝酸盐与活化物种(—C=O和—COO)反应生成N_2和CO_2.     

固定污染源NMHC-CEMS样品传输管线加热的必要性问题探究

针对非甲烷总烃在线监测系统（NMHC-CEMS）样品传输管线在不同伴热温度下对辛烷的吸附作用,以及管线自身的挥发情况开展研究。试验表明：在室温条件下,低、中、高质量浓度的辛烷标气在不锈钢传输管线中均有较为明显的吸附残留,在≥90 ℃的伴热条件下,辛烷在传输管内残留量对测定结果基本无影响,残留量明显低于1%,说明对样品进行加热传输是保证NMHC-CEMS测定结果准确性的必要措施。PTFE和PFA材质伴热管线在高温伴热下挥发明显,而不锈钢伴热管线更适用于NMHC-CEMS样品的传输。