外源Cu、Zn对猪粪与玉米秸秆混合物料产甲烷特性影响机理分析

为了探讨重金属Cu、Zn对有机废弃物产甲烷的影响机制,研究了在55℃条件下添加外源Cu、Zn对猪粪和玉米秸秆质量比为2∶1混合物料厌氧发酵过程产甲烷特性的影响.结果表明:当厌氧发酵液的NH_4~+-N含量低于706.7 mg·L-1时对厌氧发酵未产生明显的抑制作用.厌氧发酵液中的VFA下降幅度与累积甲烷产生量呈正相关.随着混合物料中Cu、Zn浓度的增加,累积产甲烷量总体上均呈现降低趋势(除Zn100处理外),当Cu413.7 mg·kg-1或Zn500.6 mg·kg-1时,对厌氧发酵的影响不明显,当Cu513.7 mg·kg-1、Zn600.6 mg·kg-1时,对厌氧发酵产生显著的抑制作用,且Cu对厌氧发酵的抑制作用强于Zn.不同浓度Cu、Zn与发酵料液中纤维素酶、蔗糖酶和脲酶活性均呈显著负相关(p≤0.05),Cu处理发酵料液中纤维素酶、蔗糖酶和脲酶活性与累积产甲烷量均呈显著正相关(p≤0.05);Zn处理的纤维素酶活性和蔗糖酶活性与其呈显著正相关(p≤0.05),但脲酶活性与其相关性不显著.表明Cu、Zn可能通过影响酶活性而对厌氧发酵过程和累积甲烷产生量产生影响.     

UASB反应器中温启动研究

对UASB反应器中温启动进行了研究,结果表明:在水浴加热(35 ℃)时,采用未经驯化的城市生活污水厂消化池的剩余污泥接种,通过控制适当的pH值(6.8～7.2)、碱度(＞1 000 mg/L),可以在65 d的时间里完成UASB反应器内污泥颗粒化启动,粒径1～3 mm.CODcr的去除率高达92.8%,其容积负荷达到12.8 kgCOD/(m3·d),沼气产量高达每去除1 kg COD产气0.8 m3.     

不同接种物对富集反硝化型甲烷厌氧氧化微生物的影响

在厌氧条件下,反硝化型甲烷厌氧氧化过程(Denitrifying anaerobic methane oxidation,DAMO)以CH_4为电子供体,以NO_3~-或NO_2~-作为电子受体,可同时实现甲烷氧化和废水中脱氮.本文利用两种电子受体(NO_3~-、NO_2~-)及不同接种污泥成功富集了4种DAMO培养物,研究了不同接种物对富集DAMO微生物的影响.结果表明,NO_3~-对富集DAMO古菌具有重要作用,而NO_2~-则对DAMO细菌的富集过程有较大影响.其次,在富集培养过程中,NH_4~+的存在会获得厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)细菌与DAMO古菌的混培物,并形成协同关系,而DAMO细菌却因与Anammox细菌竞争而被淘汰.当NH_4~+不再加入,NO_3~-成为唯一氮源时,DAMO细菌重新出现并与DAMO古菌形成一种新的协同关系.此外,以淡水河道底泥、淡水湖泊底泥及水稻田土壤的混合物作为接种污泥而得到的DAMO富集培养物,其脱氮速率比以淡水河道底泥、活性污泥及厌氧消化污泥的混合物作为接种污泥的富集培养物高出3.3倍,但后者在驯化时间上缩短了36%.     

硫酸盐对Nitrate-DAMO反应过程影响及动力学特性

反硝化型甲烷厌氧氧化（Nitrate-/nitrite-denitrifying methane anaerobic oxidation,N-DAMO）技术是一种新型的同步脱氮除甲烷技术.我国环境水体和污水中普遍存在硫酸盐,为探明不同浓度硫酸盐对N-DAMO过程的影响,本研究通过短期和长期试验考察了硫酸盐对Nitrate-DAMO系统生物反应过程的影响,并分析了该过程的动力学及化学计量学特性的影响规律.结果表明,不同浓度梯度的硫酸盐（0~3.96 mmol·L^-1）对Nitrate-DAMO系统的短期影响呈先促进后抑制趋势,在浓度为0.42 mmol·L^-1时促进作用最明显;当浓度达到0.83 mmol·L^-1时,开始有明显的抑制作用,且长期和短期试验过程中均未出现硫酸盐消耗现象.0~0.42 mmol·L^-1和0.42~0.83 mmol·L^-1硫酸盐对Nitrate-DAMO系统脱氮性能影响的动力学过程分别符合非底物抑制方程和Haldane方程,通过拟合得出硫酸盐对Nitrate-DAMO系统的初始抑制浓度和令Nitrate-DAMO系统完全失去脱氮性能的硫酸盐浓度分别为0.81和4.06 mmol·L^-1.硫酸盐对Nitrate-DAMO系统甲烷氧化速率影响的动力学过程符合非底物抑制方程,实际的甲烷氧化速率与脱氮速率之比（5.03：8）符合理论值（5：8）.同时,硫酸盐还会影响N-DAMO微生物的生长周期.     

蒸汽爆破对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的促进效果

鉴于蒸汽爆破（简称"汽爆"）预处理对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的影响还鲜有报道,为探讨汽爆预处理对污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化的促进效果及经济可行性,利用小型发酵罐在35℃下开展了未预处理污泥和餐厨垃圾联合消化、汽爆污泥单独消化、汽爆污泥和餐厨垃圾联合消化的试验,并进行能耗分析.结果表明,未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS（挥发性固体）去除率为33.9%,沼气产率为311.0 mL/g（以投料VS计）;汽爆污泥单独消化阶段,VS去除率和沼气产率均略高于未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,但反应器ρ（NH₄+-N）过高,影响产气稳定性,沼气φ（CH₄）较低.汽爆污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS去除率和沼气产率分别达到49.5%和420.5 mL/g,显著优于未预处理联合消化阶段.能耗分析表明,预处理的升温过程使汽爆预处理整体能耗偏高,但若能有效回收70%的热量,则汽爆预处理可提高污泥-餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺3.34 kW·h/t（以污泥量计）的能量产率.研究显示,汽爆预处理可提高污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺35.2%的沼气产率,但由于预处理能耗较高,预处理过程中热能的有效回收是汽爆预处理应用于污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化经济可行的关键.      

生活垃圾填埋气体产量的现场测试及IPCC推荐模型的校验

为了获得深圳市玉龙坑垃圾填埋场封场后填埋气体的实际产量,采用改进的现场抽气方法分别测定了填埋场内4口抽气井抽气影响区域内填埋气体的产量,计算获得其产甲烷速率分别为14.67×10-5、9.46×10-5、9.55×10-5和4.28×10-5m3/(t.h).据此计算出2005年玉龙坑垃圾填埋场的甲烷产率为322 m3/h,表明该填埋场填埋气体在经济性上已经失去了回收利用价值.采用此实测数据对IPCC推荐模型进行校验,发现垃圾降解的半衰期是影响IPCC推荐模型预测准确性的关键参数.我国城市生活垃圾中可降解有机物以厨余垃圾为主,分解周期较短,垃圾降解的半衰期短于IPCC模型的推荐取值范围.为了准确预测填埋气体的产量,需要在充分调查我国生活垃圾特性的基础上,确定模型参数的合理取值,提高IPCC推荐模型在我国的适用性.     

施用堆腐有机肥对水稻土中六氯苯脱氯降解影响

采用水稻盆栽实验,供试土壤为红壤性水稻土和乌栅土,分别设定对照及添加1%和2%堆腐有机肥的处理,研究施用该有机肥对六氯苯(HCB)在种水稻土壤中还原脱氯降解的影响,并分析甲烷生成与HCB脱氯降解的关系.结果表明,18周之后,红壤性水稻土中HCB可提取态残留减少了28.6%～30.1%,乌栅土中HCB可提取态残留减少了47.3%～61.0%;水稻植株吸收的HCB及其降解产物量仅为土壤中HCB初始量的千分之几;HCB发生脱氯降解主要生成五氯苯(PeCB);由于乌栅土的pH和可溶性有机碳含量均高于红壤性水稻土,HCB在乌栅土中的脱氯降解效率较高;在红壤性水稻土中和乌栅土中,施用1%和2%堆腐有机肥分别在第6和第10周后显著抑制PeCB生成,且PeCB生成速率在有机肥的2个添加水平之间均无显著差异;产甲烷菌在脱氯降解中的作用因环境条件而异.     

DNDC模型在长江三角洲农田生态系统的CH4和N2O排放量估算中的应用

长江三角洲是我国农业发达地区之一 ,其农业生产所排放的CH4 和N2 O ,早已引起了研究者的重视 .本研究在分析总结现有的野外观测结果的基础上 ,验证了估算区域痕量气体排放量的生物地球化学模型DNDC ,估算出长江三角洲地区的CH4 和N2 O排放量分别为 1 69( 1 2 9～ 2 0 9)Tg·a-1和 0 0 1 9( 0 0 1 4～ 0 0 2 4 )Tg·a-1,分别占全国农田CH4 和N2 O排放量的 1 6 7%和 6 1 % .     

闽江口鱼虾混养塘水-气界面温室气体通量及主要影响因子

以闽江口区鳝鱼滩湿地分布的鱼虾混合养殖塘为研究对象,于2011年9月-2012年1月,采用悬浮箱-气相色谱法对养殖塘白天水-气界面CO2、CH4和N2O的通量进行观测,并同步测定地面气象及养殖塘表层水的物理、生物和化学指标.结果表明,观测期间养殖塘水-气界面CO2、CH4和N2O 3种温室气体通量变化范围分别为-22.15 ～74.79 mg·m-2·h-、0.08～6.62mg·m-2·h-1和-9.82 ～ 47.16μg·m-2· h-1,平均值分别为21.04、3.15 mg·m-2ˉh-1和16.58 μg·m-2·h-1,整体均表现为大气中3种温室气体的排放源.养殖塘水-气界面3种温室气体通量特征受到人类管理行为(水质管理和饵料投放等)、养殖鱼虾的觅食和代谢过程及气象因子和水体理化性质等诸多因素的共同影响.     

水稻田土壤甲烷厌氧氧化在整个甲烷氧化中的贡献率

对黄松土水田土壤中>0.02mm的颗粒和<0.02mm的颗粒按不同比例组合成的土壤、不同绝对含水量的黄松土水田土壤、不同温育时段的水田土壤和长期定位不同施肥的水稻田土壤中的甲烷好氧氧化和厌氧氧化的速率的检测结果进行比较,结果相当一致,不仅证实了水稻田土壤甲烷厌氧氧化过程的存在,而且表明水田土壤中的甲烷厌氧氧化活性远较甲烷好氧氧化活性要低,如以两者的氧化活性作为对甲烷氧化的贡献来计,则甲烷厌氧氧化的贡献率一般都在整个甲烷氧化的10%以下.但在水田土壤被水淹没的情形下,由于土壤厌氧条件的形成和甲烷扩散受阻,甲烷厌氧氧化的速率明显超过好氧氧化的速率,甲烷厌氧氧化在整个甲烷氧化中的贡献率可到达30%以上.长期施肥对于水稻田土壤的甲烷好氧氧化活性和甲烷排放通量影响显著,而对甲烷的厌氧氧化活性有影响但未达到显著水平.长期施肥处理的土壤中甲烷好氧氧化活性在(9.072～41.088)×10^-6mol·(d·g)^-1之间,而甲烷厌氧氧化活性仅在(0.325～0.671)×10^-6mol·(d·g)^-1之间,仅及甲烷好氧氧化活性的1.31%～4.43%,占整个甲烷氧化的1.3%～4.14%.