Acquisition feasibility and methane fermentation effectiveness of biomass of microalgae occurring in eutrophicated aquifers on the example of the Vistula Lagoon

This study was aimed at establishing the feasibility of microalgae biomass acquisition from waters of the Vistula Lagoon with the use of an installation operating in the fractional–technical scale, and at determining the effectiveness of biogas production from the acquired substrate. Depending on the technological solution of the concentration process, the degree of aquatic biomass hydration ranged from 99.6 to 97.90%. The quantity of biogas produced during methane fermentation fitted within the range of 243.9 to 395.2 dm³/kg d.m.. The values achieved were found to depend directly on the concentration of organic matter in the acquired water biomass and on system’s loading with a feedstock of organic compounds. The content of methane in a gaseous mixture ranged from 41.4 to 61.9%. The biomass produced was predominated by taxa belonging to Cyanoprokaryota, Bacillarophyceae, and Chlorophyta.     

典型沼肥灌施农田重金属的时间多尺度特征分析

长期对农田进行沼肥灌施对土壤养分及重金属累积、迁移产生何种影响,尚缺乏系统的调查和研究。选取7—10年灌施沼肥的农田为研究对象,分析耕层土壤中Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg和As的全量及Cu、Zn各形态含量,并对污染水平及生态风险进行评价和预测。结果表明:持续灌施沼肥改变土壤的EC、pH等理化性质,造成P、K等营养元素和重金属Cu、Zn的显著累积。Cu、Zn平均积累速率分别为5.70~6.15、12.13~18.7 mg/(kg·年)。Cu和Zn含量之间具有显著相关性,表明它们同源。外源输入的稀释作用及形态转化使原土壤Cu、Zn赋存形态发生改变。综合污染指数法研究结果表明,养殖场土壤重金属均处于警戒水平。潜在生态风险指数法研究结果表明,养殖场土壤重金属危害程度整体表现为轻微生态危害。Cu、Zn年积累通量分别为10.26~11.07、21.83~33.66 kg/(hm²·年)。预测土壤中Cu、Zn浓度超出风险筛选值时间分别为10.19~11.01、9.16~14.14年。连续多年灌施沼肥将对土壤生态环境造成潜在风险。     

AnMBR-Anammox耦合污水甲烷回收及自养脱氮的工艺特性研究

本研究分别启动了厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor, AnMBR)和部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器(Partial Nitrification/Anammox, PN/A),两者达到稳态后耦合为"AnMBR+PN/Anammox"新系统,实现前段有机质甲烷化、后段自养脱氮的污水处理目的.耦合系统运行结果表明:化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)在AnMBR的去除率为96%,其中80.3%的COD在此段转化为CH_4,Anammox内一定的反硝化作用进一步强化了COD去除,系统COD总去除率达97%以上;氮污染物经AnMBR处理后均以NH~+_4-N形态存在,再经PN/A处理后,总氮(total nitrogen, TN)平均去除率达78%;系统出水COD和TN值分别低于13和11 mg·L~(-1).因此,AnMBR-Anammox耦合系统在同步实现污水甲烷回收、自养脱氮、低碳氮排放方面具有显著优势,本研究结果为开发AnMBR-Anammox耦合新工艺提供了理论依据.     

接种物种类对玉米秸秆沼气干发酵过程的影响

以玉米秸秆为原料,分别以液态牛粪沼气发酵的剩余物及玉米秸秆沼气干发酵的沼渣为接种物进行沼气干发酵试验.秸秆与接种物之比(F/I,基于可挥发性固形物VS)分别为1、3、5,研究了接种物种类和接种量对沼气干发酵过程的启动速度、累积产气量以及微生物菌群结构变化等的影响.试验结果表明:接种液态牛粪沼气发酵剩余物的发酵罐的启动速度及累积产气量均明显优于以玉米秸秆沼气干发酵沼渣为接种物的发酵罐.以液态牛粪沼气的沼渣做接种物时,接种量F/I=1、3、5时的总产气量差异不显著(p0.05);用秸秆干发酵沼渣做接种物时,F/I=1的发酵罐能正常启动,但累积产气量为66.9 L·kg-1(以VS计),比接种液态牛粪沼气发酵剩余物的发酵罐低26%.而F/I=3和5的发酵罐则由于过度酸化而导致发酵失败.     

发酵温度对青海农用沼气池微生物群落的影响

为了研究发酵温度对青海农用沼气池微生物群落结构的影响,以沼气池全年6个温度时期的24个泥样为研究对象,采用变性梯度凝胶电泳分析样品中细菌与古菌的群落结构及其变化差异.结果显示：发酵温度的波动变化对微生物群落结构、多样性及沼气池产气量影响显著.细菌在温度最高（九月中旬）和最低（三月中旬）的2个采样时期多样性最高,古菌仅在温度最高时期多样性最高.在细菌类群中,厚壁菌门Firmicutes、拟杆菌门Bacteroidetes和变形菌门Proteobacteria是所有样品中丰度最高的类群（三者总和>72.43%）,是发酵系统中重要的功能细菌类群.细菌属分类水平上,理研菌科佩特里单胞菌属Petrimonas、梭菌属Clostridium、泰氏菌属Tissierella和假单胞菌属Pseudomona是所有样品的优势类群,总丰度比例较为恒定（约32.40%）.在古菌类群中,甲烷微菌目是最优势类群,丰度为40.62%~64.74%.产甲烷菌属Methanogenium是所有样品中主要的产气功能种群,丰度波动范围为32.62%~55.74%,随全年温度的变化而波动,此与沼气的产气规律相一致.     

小流域生态恢复对策研究——以大汶河源头黄庄河流域为例

生态环境退化是当今全世界面临的重大问题之一,它可以导致和加速一个区域的水土流失过程。生态修复是控制和治理水土流失现象的必要而有效的途径,并且流域生态修复是今后生态修复的发展方向。文章探讨分析黄河下游支流大汶河的源头一黄庄河流域的生态环境问题,结合生态恢复理论,在小流域内有针对性的提出建造沼气池等综合环保性的生态修复措施,以期达到恢复和改善流域生态环境的目的,并为黄河下游的生态恢复提供一定的理论依据。     

户用沼气池建设对改善农村生态环境效果分析

通过对河南省9个县(市)中9个乡(镇)的非沼气户和沼气户土壤、地表径流和室内空气进行监测,定量对比分析了户用沼气池建设对农村生态环境改善效果。结果显示,沼气户土壤中的速效磷、速效钾、有机质和全氮含量要高于非沼气户,且"四位一体"生态模式沼气户土壤中4种养分含量明显高于"三位一体"生态模式;沼气户地表径流中的COD、NH₃-N、 TP浓度均低于非沼气户;沼气户室内空气中的CO、SO₂、NH₃、PM₁₀浓度均低于非沼气户,且室内空气中的4项污染物浓度随季节变化而不同。这说明户用沼气池建设对于增加土壤养分、减轻农村面源污染、改善农户居住环境、实现节能减排效果显著。     

自养反硝化脱氮耦合沼气同步脱硫效能研究

污水深度脱氮问题日益突出,在实现污水深度脱氮的过程中尽可能降低运行成本更是符合目前我国的发展目标,因此,开发经济绿色的污水脱氮技术对可持续发展具有重大意义.本试验提出自养反硝化脱氮耦合沼气同步脱硫工艺,具有成本低,资源利用率高等优势.以沼气中的硫化氢作为电子供体,实现了污水中同步脱氮及沼气脱硫净化的耦合,并探究了上升流速、硫氮比对该工艺运行效能的影响.实验结果显示,以硫化氢代替硫化物作为电子供体参与反硝化,对工艺脱氮效能无明显影响,在低硝酸盐负荷条件下运行时,污水脱氮效能不受气体上升流速及硫氮比的影响,均能达到100%.而本工艺的脱硫效能受上升流速影响较小,受硫氮比影响较大.在不同上升流速下,硫化氢去除率均为100%.在硫氮比为5∶8时,硫化氢100%转化为硫酸盐;硫氮比为5∶5时,硫化氢去除率为99.1%,单质硫产率约为30%;硫氮比为5∶2,回流比为1∶1时,硫化氢去除率最高可达91%,单质硫产率为77%.本试验可为后续自养反硝脱氮同步沼气脱硫工艺参数优化及应用的拓展提供理论依据和参考.     

沼液浸种对水稻种子萌发及幼苗生长的影响

为探讨沼液对水稻早期萌发和幼苗生长的影响,以不同浓度沼液对日本晴水稻(Oryza sativa)种子浸种24 h后催芽,分析其种子萌发及幼苗生长情况.结果表明,2％沼液浸种可增加水稻幼苗根数和芽生物量,但降低了幼苗根生物量,该浓度沼液浸种对种子萌发率、萌发速率、幼苗芽长、茎粗及总根长没有显著影响(P＞0.05).更高浓度的沼液浸种对水稻种子萌发和幼苗生长均产生抑制作用.沼液浸种对根生物量的影响大于芽生物量,从而导致各浓度沼液处理组芽/根生物量比值均大于对照.对呼吸速率的分析结果进一步佐证了沼液处理对萌发后期水稻种子具有不利影响.建议水稻早期生产中慎用沼液.     

农田施用沼液的重金属污染评价及承载力估算——以江苏滨海稻麦轮作田为例

以江苏滨海稻麦轮作田为对象，研究沼液施用0，3，5a对土壤和作物籽粒重金属（Cu、Zn、Pb、Cd）含量的影响，评价其污染风险并估算农田沼液承载力.结果表明：沼液施用3，5a后，土壤和作物籽粒中Cu、Zn、Pb、Cd均未超标，内梅罗指数与土壤和农产品综合质量指数显示农田重金属污染程度属于清洁.土壤Cu和Zn显著富集，沼液施用5a后，小麦季土壤Cu、Zn含量分别为22.59，63.08mg/kg，较未施用分别提高了19.52%和28.89%.水稻季土壤Cu、Zn含量分别为26.12，78.74mg/kg，较未施用分别提高了27.73%和31.80%.小麦和水稻籽粒Zn含量随沼液施用年限增加而增加（P<0.05），沼液施用5a分别达到25.07，30.98mg/kg，较未施用分别提高了23.50%和16.29%.小麦季和水稻季0~15cm土壤中Cu的累积速率分别为0.74，1.13mg/（kg·a），Zn的累积速率分别为2.83，3.80mg/（kg·a）.基于土壤重金属累积速率，江苏滨海稻麦轮作田沼液安全施用年限为63a.