畜禽粪便沼液絮凝预处理及MAP法磷回收技术

分别选用无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)、硫酸铁〔Fe₂(SO₄)₃〕,有机絮凝剂非离子聚丙烯酰胺（PAM）、阴离子聚丙烯酰胺（APAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）对畜禽粪便沼液进行预处理,考察各物质投加量对悬浮物（SS）的去除效果。结果表明,CPAM对SS的去除效果最好,当沼液中的SS浓度为13 500 mg/L时,投加1.02 g/L（210 mL）的CPAM絮凝后,沼液中的SS浓度降为148 mg/L,SS去除率达98.9%。对絮凝后的水样(PO₄^3--P浓度为35 mg/L左右)进行磷酸铵镁（MAP）结晶处理,结果发现,当Mg与P摩尔比为1:1时,pH为9.5时PO₄^3--P去除率最高;而当Mg与P摩尔比为1.5~2:1时,pH为10.0时PO₄^3--P去除率最高。扫描电镜（SEM）和X-射线衍射(XRD)分析表明,结晶产物为MAP。     

不同钝化剂对微碱性土壤镉、镍形态及小麦吸收的影响

通过大田试验,研究生物炭、褐煤、鸡粪对土壤Cd、Ni形态变化及小麦植株对Cd、Ni富集吸收的影响.结果表明,生物炭可提高土壤pH,褐煤降低土壤pH,均未达显著水平,鸡粪可显著降低孕穗期、成熟期土壤pH,分别降低0. 23和0. 20个单位.生物炭、鸡粪和褐煤单一施用对可交换态Ni含量降低不显著,而对可交换态Cd降低效果显著,小麦不同生长期均以褐煤2%处理降幅最大,分别为30. 50%、43. 34%和31. 20%.小麦地上部、地下部重金属Cd、Ni的含量均有所下降,且降幅随钝化剂添加量的增加而增加,不同生长期均以褐煤2%处理小麦根部Cd含量降幅最大,分别达38. 35%、58. 00%和50. 20%.孕穗期、成熟期均以褐煤2%处理小麦根部Ni含量降幅最大,分别达41. 33%和51. 35%. 3种钝化剂均可降低微碱性土壤中Cd和Ni的有效性,且对镉的钝化效果优于镍;均可有效降低不同时期小麦植株不同器官中Cd和Ni的含量.对于重金属镉,3种钝化剂同等剂量水平下,小麦器官中镉的降低效果依次为褐煤>生物炭>鸡粪.     

连续流SNAD工艺处理猪场沼液启动过程中微生物种群演变及脱氮性能

为了实现合建式连续流同步部分亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化SNAD(simultaneous partial nitrification,ANAMMOX,and denitrification)工艺处理实际猪场沼液,保持温度为(30±1)℃,控制溶解氧(DO)为(0.4±0.1)mg·L^-1,首先通过逐步提高模拟进水氨氮浓度来实现SNAD工艺的启动,然后实现SNAD工艺处理实际猪场沼液的稳定运行.同时,采用高通量测序和实时定量PCR(qPCR)技术对反应器启动前后及沼液替换成功时关键生物种群进行分析.结果表明,150 d左右可实现SNAD工艺的启动, 298 d完成实际沼液的替换,其出水(NO^-₃-N+NO^-₂-N)/ΔNH⁺₄-N小于0.11,对NH⁺₄-N和TN的平均去除率为63.26%和55.71%.高通量测序结果表明,绿弯菌门(Chloroflexi,相对丰度50.78%)、变形菌门(P...     

温度对奶牛粪便温室气体排放的影响

采用封闭罐-气相色谱法对4种不同温度处理下奶牛粪便温室气体排放速率进行测定.结果表明,温度是影响奶牛粪便温室气体排放的主要因子,温度较低时奶牛粪便温室气体排放速率低,而且随着奶牛粪便处理温度升高而增大.在5、15、25和35℃4个处理中,奶牛粪便CO2排放速率两两之间差异显著;CH4排放速率除了5和15℃处理差异不显著之外,其他两两处理之间差异显著;35℃处理时N2O排放速率与其他温度的排放速率差异均显著,其他两两处理之间差异不显著.     

牛粪生物炭对Cd2+的吸附影响因素及特性

为了考察以牛粪为原料制备的生物炭对水溶液中Cd2+的吸附效果,进行了吸附影响因素、吸附等温线和动力学研究。结果表明,当热解温度为700℃、投加量为20 g/L、溶液初始pH为5、水溶液Cd2+初始浓度为10 mg/L、吸附平衡时间为60 min和溶液温度为25℃时,对Cd2+的吸附效果最佳,Cd2+去除率可达99%以上。提高溶液温度有利于吸附。降低生物炭热解温度和投加量对吸附效果影响不大。Langmuir方程能更好地拟合生物炭对Cd2+的吸附等温过程,吸附过程符合准二级动力学方程。牛粪生物炭是性能优良、价格经济的水溶液中Cd2+的吸附剂。     

臭氧氧化处理养猪场厌氧沼液

实验在MAP沉淀处理的基础上,采用臭氧氧化技术对养猪场厌氧沼液进行处理。研究了氧化过程中臭氧的投加量、反应时间对沼液pH、COD和UV254的去除效果、沼液可生化性、氮形态转化的影响。结果表明,在臭氧氧化过程中,随着反应时间的延长,沼液pH呈逐渐下降的趋势。在臭氧投加量为6 mg/L、反应时间为40 min时,COD和UV254去除率达到最大,分别为21.7%和60%。此外,臭氧氧化能把BOD5/COD的比值从0.24提高为0.41,有效提高了沼液的可生化性。在臭氧投加量为6 mg/L、反应时间为2 h时,TN的浓度基本维持在370~410 mg/L之间,氨氮浓度随时间呈现先升高后降低的变化趋势,且最终维持在132.7 mg/L,然而,硝态氮浓度反而升高了近一倍,由此可见,臭氧氧化不能完全脱氮,只能使氮从一种形态转化为另一种形态。     

半焦吸附养殖废水中的重金属

采用生物质半焦作为吸附剂处理养殖废水中的重金属,并对半焦吸附重金属的吸附容量及吸附效率进行了分析和评估。实验结果表明,生物质半焦对养殖废水中Cu、Zn、Pb和Cd 4种重金属具有较好的吸附效果,吸附容量分别为22.4、19.03、17.30和16.94 mg/g,且吸附率均达到70%以上,氮磷的影响吸附不超过30%。重金属离子在半焦表面上的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,且主要为单分子层表面吸附。由此生物质半焦作为廉价高效的吸附剂处理养殖废水中重金属技术上可行,为养殖废水中重金属吸附研究及生物质半焦资源化利用提供新途径。     

温度对畜禽粪便水热炭产率及特性的影响

以猪粪、牛粪和鸡粪3种畜禽粪便为原料制备水热炭,研究了温度对畜禽粪便水热炭产率及其特性的影响,着重分析了不同温度(140~220 ℃)下水热炭的产率、元素组成、碳保留量、官能团及重金属含量的变化。结果表明：畜禽粪便水热炭产率为48.8%~74.2%,且随着温度的升高其产率逐渐降低;此外,49.6%~82.1%的碳被保留在水热炭中,低温利于碳的保留。水热炭的H/C随着温度的升高而逐渐降低,但—OH峰逐渐减弱。畜禽粪便经过水热炭化后,其重金属含量均有不同程度的增加,其中Cu、Zn和Cd的含量超标。重金属元素的相对富集系数<1,由此可见,重金属除了部分保留在水热炭中外,还有部分重金属进入到热解液态产物中。     

猪粪沼液的磁混凝预处理工艺优化及评估

以高悬浮物、高氮磷与高有机物的猪粪沼液为研究对象,采用磁混凝进行预处理,以浊度去除率为主要考察指标,结合单因素实验和正交实验,优化磁混凝工艺参数,并简要分析磁混凝机制及评估其作为沼液资源化利用的预处理工艺的效能。研究结果表明,优化的磁混凝条件是PAC 、PAM、磁种的投加量分别为5 g·L-1、120 mg·L-1、3 g·L-1,转速为250 r·min-1。经磁混凝处理后,猪粪沼液的浊度、SS、COD、TP与PO43--P浓度降为2 235 NTU、3.84 g·L-1、10 302 mg·L-1、133 mg·L-1和62.58 mg·L-1,去除率分别为92.90%、84.42%、70.63%、91.90%和50.3%。同时,磁混凝对氨氮与K的去除率较低,分别为6.49%和16.12%,浓度分别为4 072.5 mg·L-1和4 176 mg·L-1,利于后续的沼液资源化利用。磁种加载后在混凝过程中被絮体包裹,形成密实的磁絮体,显著提高了沉降性能,沉降时间由传统混凝的25 min降为5 min,同时污泥量显著减少。综上,磁混凝可高效削减沼液的悬浮物,且保留氮与钾等营养物质,促进沼液资源化利用。     

非混合接种对猪粪厌氧干发酵产气特性的影响

为达到缓解猪粪厌氧干发酵时有机酸的积累并能够同时提高产气性能的目的,采用小试批式实验,在中温(37 ℃)、总固体(TS)为20%的条件下研究了猪粪接种物全混合发酵、猪粪非混合接种发酵、猪粪玉米秸秆与接种物全混合发酵及猪粪玉米秸秆混合原料非混合接种发酵这4种方式对发酵体系的有机酸积累及产甲烷特性的影响。结果表明,猪粪接种物全混合发酵和猪粪玉米秸秆与接种物全混合发酵的总有机酸(TVFAs)质量浓度在发酵结束时分别为15.2和3.6 mg·g⁻¹,较对应底物的非混合接种发酵分别提高了6.3倍和5.0倍。在2种非混合接种发酵体系中,TVFAs质量浓度在21 d后迅速降低。其中,猪粪玉米秸秆混合原料非混合接种的TVFAs下降幅度更大,其第30天的TVFAs质量浓度低于1.5 mg·g⁻¹。猪粪玉米秸秆混合原料非混合接种厌氧发酵产气效果最佳,累积VS产甲烷量达到148.2 mL·g⁻¹。猪粪非混合接种发酵沼气中甲烷含量最高,达到75.1%。修正的Gompertz模型拟合结果显示,猪粪玉米秸秆混合原料非混合接种发酵和猪粪非混合接种发酵的迟滞期分别为10.6和12.4 d,较对应底物的混合接种发酵分别缩短了5.9和6.1 d;最大VS产甲烷速率分别提高了1.7倍和4.9倍,达到6.2和4.8 mL·(g·d)⁻¹。非混合接种能够缓解猪粪厌氧干发酵的酸抑制并同时提高其甲烷产率。