Performances of mesophilic anaerobic digestion systems treating poultry mortalities

Abstract

A closed‐loop anaerobic digestion system consisting of a leachbed (LB) and an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) was tested as an alternative for the disposal of poultry mortalities. This paper compares the performances of three LB‐UASB treatment systems with different initial moisture contents in the LBs. Each LB was loaded with one chicken and 5, 10 or 18 liters of water. The LBs initially carried out the hydrolysis/acidification phase while the UASBs the methanogenesis phase. Due to repeated inoculation by the UASBs, the LBs with 10 and 18 liters of water started producing methane on day 5, while the one with 5 liters of water on day 19. However, methane production rates were low before day 40 for the LB with 10 liters of water and day 60 for the other LBs. Methane production gradually improved as the LBs continued to receive ungranulated sludge from the UASBs. The LBs eventually became balanced methane reactors. Continued balanced fermentation in the LBs resulted in leachates with very low substrate concentrations that could no longer support high‐rate methanogenesis in the UASBs. Consequently, methane production rates from the UASBs decreased quickly while that from the LBs reached peak levels. Cumulative methane production from each LB eventually exceeded that from its connecting UASB. After 118 days of digestion, 414, 437 and 470 liters of methane were produced from the three systems, respectively. Cumulative methane production from the LBs with 5 and 18 liters of water accounted for 63% of the total methane produced from their respective systems. The LB with 10 liters of water produced 75% of the total methane from that system. Methane yields ranged from 0.485 to 0.554 m³ (Kg TS) ¹. About 86% of the initial dry weight was biodegraded. All three systems performed very well with little operational problems. Overall, the system that started with 10 liters of water in the LB performed the best. Strategy for enhancing system performances and implementing farm applications are discussed.     

长江三峡花岗岩地区土壤流失时间分布特性

长江三峡花岗岩地区坡面土壤流失以耕地砂砾化面蚀和有部分植物覆盖坡面的鳞片状面蚀为主，该地土壤流失研究结果表明，由以上两类面蚀导致的土壤流失量月分布与月降雨量的分布基本趋势一致，二者呈现较为明显的线性相关关系。地面坡度＞３０°的裸地土壤流失量达５０００ｔ／ｋｍ３·ａ以上，覆盖度≥０．７０的林地土壤流失量＜５００ｔ／ｋｍ２·ａ，该流域土壤流失量为１５４４．１４ｔ／ｋｍ２·ａ，产沙量为６９４．８６ｔ／ｋｍ２·ａ     

基于PCR-TGGE技术的餐厨垃圾厌氧消化微生物群落结构解析

为了解不同负荷下单相餐厨垃圾厌氧消化反应器内微生物群落结构演替特征,在单相厌氧消化反应器负荷为2.0～8.5kg·m-·3d-1(以VS计)的不同负荷条件下取样,运用16SrDNA的PCR-TGGE技术对反应器内微生物进行动态追踪.同时,运用Dice系统和NMDS软件对PCR-TGGE图谱进行分析.结果表明,负荷为4.0～6.0kg·m-·3d-1时,微生物群落结构变化不大;负荷为6.0～7.0kg·m-·3d-1时,微生物群落结构变化较为明显;负荷分别为7.0～8.0kg·m-·3d-1及8.5kg·m-·3d-1时,微生物群落结构变化最为明显.纵观整个过程,在餐厨垃圾厌氧消化反应器有机负荷在2.0～8.5kg·m-·3d-1下厌氧反应器内的微生物群落结构存在明显的阶段性演替;负荷为7.0kg·m-·3d-1时微生物群落结构的丰富度最好.     

梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究

为优化果蔬垃圾厌氧消化工艺,提高厌氧消化性能,本文通过逐级提高CSTR反应器进料负荷,研究不同负荷下的厌氧消化性能及相应的微生物群落结构变化规律.结果表明,随着进料负荷的增高,容积产气率、甲烷产气量、氨氮、碱度、TCOD、SCOD均逐渐增高,在最高负荷(负荷以VS计)2.50g·L-·1d-1时分别达到最大值:1.22L·L-1d-1,5.10L·d-1,1563.86mg·L-1,7572.23mg·L-1,13283.26mg·L-1,2075.03mg·L-1,甲烷含量及VFA分别稳定在52.46%～54.59%和(879.30±18.69)mg·L-1;同时利用PCR-DGGE技术系统分析了厌氧消化中细菌与古细菌的群落结构,测序结果表明,整个过程中拟杆菌(Bacteroidetes)、甲烷鬃菌(Methanosaeta)及甲烷螺菌(Methanospirillum)为优势微生物,随着负荷的提高,甲烷鬃毛菌(Methanosaeta)活性逐渐降低;聚类分析及主成分分析表明,低负荷条件下(1.50g·L-·1d-1、1.75g·L-·1d-1),微生物种类(细菌、古细菌)差别不明显,且基本处于同一阶段.     

经度、纬度及时差设置对AERMOD预测结果的影响

为了验证经度、纬度和时差参数对AERMOD模式预测结果是否有影响,假设在某气象条件下存在一个点源,利用AERMOD模式计算该点源排放的污染物的浓度分布.保持气象条件和污染源参数不变,仅改变点源所在地的经度、纬度或时差,重新利用AERMOD模式进行了预测,比较预测结果的差异.结果表明,经度、纬度和时差参数对白天时段行星边界层参数的计算值有影响,受影响的参数包括地表热通量、摩擦速度、Monin-Obukhov长度、对流速度尺度、温度尺度和混合高度.经度、纬度和时差的不同取值对AERMOD计算出的污染物小时平均浓度最大值和浓度分布影响明显.根据AERMOD公式的描述和能量变化得出,经度、纬度和时差的改变引起了项目所在地白天太阳高度角的变化,进而改变了地表热通量.地表热通量的改变,造成了行星边界层参数的变化,最终影响了浓度分布的计算值.     

基于水质协议的跨界流域生态补偿标准研究

在完全信息的情况下,分析了如何设计跨界流域生态补偿标准,并讨论了跨界流域生态补偿政策可能存在的时间一致性问题.基于斯坦伯格博弈框架下的分析结果表明,若考虑跨界流域生态补偿标准与环境损害函数是线性的,则跨界流域生态补偿政策是具有时间一致性的环境经济政策,这是由于该政策在设计时,其补偿标准要么仅与环境损害成本有关,或直接与流域内各区域的污染物削减费用有关.在这两种情况下,流域内各区域在执行该政策的时候,没有相应的战略去刺激流域内各区域刻意改变其自身的污染物削减费用函数,从而影响到未来的跨界流域生态补偿政策的实施.随后,利用该方法针对COD指标,模拟了2008年河南省贾鲁河流域跨界流域生态补偿政策,结果发现,当生态补偿标准设置在2714.13元.t-1时,能够实现跨界流域生态补偿政策的目标.在这种情况下,该流域COD排放总量达到了流域COD年允许排放总量的要求;且相比跨界流域生态补偿政策实施前,强制要求流域内各区域单独削减COD达到断面年允许排放量的情况,各区域的COD削减费用均有所下降.     

污水土地处理系统构造对水力特性影响研究

在污水土地处理系统的模型反应器中进行流态试验,使用停留时间分布(RTD)分析理论,探索反应器不同构造的水流流态。试验表明,升流式和降流式的反应器流态均接近推流;无因次平均停留时间分别为0.974和0.845。由于在整个水平过水断面上承托层的布水作用及集水层的集水作用,系统采用不同管网布设程度的布水和集水方式对流态的影响不大,体积效率均在90%以上。填料层高度对流态有一定影响,当高度为40 cm时流态最接近推流,水流的轴向扩散系数最小,其值为0.027,属于低扩散程度。     

停留时间对滴滴涕农药热处理特性的影响研究

利用高温管式炉研究停留时间对滴滴涕农药热处理特性的影响。结果表明,600℃时ηDDT在15 min内迅速增长,在15 min后稳定在85%上下;900℃时,当停留时间≥15 min,ηDDT≥99%;1 200℃时,各时段的ηDDT≥99.9%。在滴滴涕农药残渣中,DDTs在600℃和900℃时的配比随停留时间的增加变化甚微,在1 200℃时,p,p’-DDD、DDT和o,p’-DDT分别占DDTs总量的比例随时间增加明显降低,p,p’-DDE则大幅增加。在尾气中,DDTs在600℃时的配比随停留时间的增加无明显变化,DDT为主要尾气残留物质,900℃时DDTs在尾气中配比变化混乱,1 200℃时,p,p’-DDE的比例随停留时间的增长迅速增加,并成为尾气中的主要DDTs残留物质。     

有机固体废弃物厌氧干发酵机制研究进展

利用厌氧干发酵技术处理固体有机废物与传统的湿发酵相比具有许多优势,但厌氧干发酵机制的研究存在许多困难,在一定程度上限制了厌氧干发酵技术的发展。文章在对国内外研究现状进行文献调查后,总结概括了厌氧干发酵理论模型从"两点模型"和"区反应模型"到"浓度波扩散模型"和"反应前沿假说"的发展进程,讨论了其各自特点和对厌氧干发酵机制研究的意义以及其不完善之处;并分别从微生物生长、底物水解和生物气产生三个方面综述了近年来国内外对厌氧干发酵动力学的研究进展。然而,目前的研究仅是针对某些物料进行的特异性研究,还没有一个普遍适用的关于有机固体废弃物厌氧干发酵的理论模型被发展出来,因此对干发酵传质传热机制的探索和数学模拟成为当前对于干发酵机制研究的主要方向。     

手提式蒸汽消毒器同时消解总磷总氮实验分析

水体中总磷、总氮的增多,会造成藻类的滋生,使水环境质量降低。因此,对总磷、总氮的监测十分必要。国标方法测定水中总磷总氮,都要用手提式蒸汽消毒器进行消解,且消解温度和时间相同。为建立一种快速的测定方法,将总磷、总氮同时放入蒸汽消毒器中进行消解,将此方法与标准消解法进行了对比分析。结果表明:同时消解法的精密度、准确度、回收率、工作曲线等均符合总磷总氮的测定要求,标准物质的测定结果和相对误差均在规范范围内,说明此方法可靠。在总磷、总氮都需检测时,大大缩短了实验时间,减少了蒸汽消毒器的使用频率,是一种快速、简便测定水中总磷总氮的方法。