科研产出
牛粪厌氧发酵产气动力学与加热策略研究
《干旱地区农业研究 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：以牛粪为研究对象,开展不同温度(15℃~35℃)及有机负荷(0.5~6.0 g·L-1·d-1)条件下沼气产气率研究,构建半连续式沼气发酵产气动力学模型.结果显示,模型对牛粪的容积产气率有较好的拟合度,在15℃、20℃、25℃、30℃和35℃下的最大容积产气率(Rpmax)分别为20.18、54.45、73.86、143.90、146.35 mL·L-1·d-1.通过Rpmax-θ公式计算得到的不同温度区间内温度活性系数θ值分别为1.22(15℃~20℃)、1.06(20℃~25℃)、1.14(25℃~30℃)、1.00(30℃~35℃),相比其它温度区域,15℃~20℃范围内牛粪产气速率对温度的敏感性最大.能量投入与产出估算结果表明,低浓度条件下的牛粪沼气工程(总固体浓度TS约1%)在我国南方冬季不适合额外增温,其热损失以及原料加热至理想温度所需求的热量远大于产能.
关键词： 牛粪 厌氧发酵 沼气工程 产气率 动力学模型 加热策略
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猪粪与玉米秆混合半连续厌氧发酵条件优化研究
《农业生物技术学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：为优化重庆地区农村户用沼气池的厌氧发酵过程,提高沼气产量和沼液化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率,采用均匀设计,研究了不同运行条件(总固体(total solid,TS)浓度,进料比和搅拌频率)对猪粪和玉米秆混合半连续厌氧发酵过程的影响,探讨了适宜条件下的微生物群落结构。结果表明,产气的适宜条件为TS 7%、进料比5%、搅拌频率2次/d;COD去除的适宜条件为TS 5%、进料比10%、搅拌频率1次/d;TS和搅拌频率越小,COD去除率越高,原料的利用程度越好。综上考虑,选择后者为猪粪与玉米秆混合发酵的最优条件,整个过程平均容积产气率为0.498 L/(L·d);增大换料程度后,产气率由0.405 L/(L·d)提升到0.592 L/(L·d),COD去除率为82.7%,且发酵环境中形成了稳定高效的微生物群落,其中细菌和古菌的优势种群都达到了微生物种群的80%以上,细菌主要是厚壁菌门(Firmicutes,占59.16%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,占26.89%),古菌主要是甲烷八叠球菌属(Methanosarcina,占65.88%)和甲烷杆菌属(Methanobacterium,占18.01%)。本研究为户用沼气池的稳定产气和运行管理提供了科学依据。
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粪秆混合厌氧发酵渗滤床工艺的消化性能
《环境工程学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：以玉米秸秆-牛粪为原料,利用自行设计的渗滤床反应器(Leach bed reactors),对比研究了渗透液回流喷淋时间、喷淋量、发酵温度及粪秆比4因素对原料物能转化率的影响。结果表明:发酵结束后罐内物料的TS浓度在13%~15%之间,属于高浓度发酵范畴;9样品产气峰值出现在发酵后的10~14 d,物能转化率排序为L6>L2>L9>L7>L1>L8>L4>L5>L3;TS产气率相对较高的共同特点主要为35℃中温、较高的渗滤液回流量以及较高的粪秆比。通过TS产气率的直观分析,4因素对实验结果影响大小排序分别为发酵温度>粪秆比>喷淋量>喷淋时间间隔,得到的最佳工况参数为喷淋时间间隔2 h、喷淋量4 L、发酵温度35℃、粪秆比1∶1,此条件下得到的平均TS产气率为(98.4±3.5)mL·g~(-1)。方差分析结果表明,发酵温度、粪秆比及喷淋量对产气结果影响极显著,为控制渗滤床发酵工艺的主要参数。
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不同微生物菌剂对中药渣堆肥过程及理化性质的影响
《西南农业学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】中药渣富含纤维素、作物生长所需的营养元素等,是制作有机肥料的重要来源之一,研究不同微生物菌剂对中药渣堆肥效果的影响,对合理地科学地利用中药渣有机肥的效果有重要意义。【方法】本文以藿香正气液、通天口服混合药液渣为研究对象,分别添加3种高纤维素腐熟速率的复合微生物菌剂(TSM、TEM、TSEM),采用条垛式堆肥系统进行堆肥试验,对比分析了不同微生物菌剂对中药渣堆肥效果,并进一步分析了堆肥过程中温室气体CO2和CH4的排放情况,为中药渣合理地利用提供科学依据。【结果】3种微生物菌剂处理的堆肥过程中温度经历升温期、高温期和降温期,其中TSM处理的高温期持续时间最长,达到了21 d。在整个堆肥周期内,中药渣堆肥的有机质含量表现为TSM>TEM>TSEM,至堆肥结束时,TSM、TEM、TSEM处理的中药渣堆肥的有机质为78.3%、76.9%和73.1%;仅TEM(T=(终点C/N比)/(初始C/N比)=0.52<0.6)和TSEM(T=0.48<0.6)处理的堆肥达到腐熟标准,但是仅TSEM处理的堆肥总养分含量(5.03%)和总金属含量达到中华人民共和国农业行业标准——有机肥料,且无毒性(GI=54%);同时在堆肥过程中,TSEM处理的CO2排放浓度最低(2.13×105~2.73×105mg·m-3),但是CH4排放量较高。【结论】在藿香正气液、通天口服液混合渣中接种TSEM微生物菌剂进行堆肥反应,实现了堆肥物料的资源化、减量化和无害化,但在实际生产过程中要注重温室气体CH4处理。
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墨汁鬼伞对猪粪中铅的富集特性研究
《西南农业学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：猪粪是我国最常用的有机肥。近年来,我国铅污染形势严峻,猪粪也不可避免地受到了铅污染的影响。利用真菌墨汁鬼伞(Coprinopsis atramentaria)去除猪粪中的铅是一项新型、可行的措施,前景广阔。本文通过室内模拟实验,考察了猪粪中不同铅污染浓度对墨汁鬼伞生长特性的影响,同时探讨了不同铅污染水平下墨汁鬼伞对铅的吸收特征。结果表明,随着铅离子浓度的升高,墨汁鬼伞的生长速率整体呈下降趋势,低浓度的铅(<10 mg/kg)促进了墨汁鬼伞的生物量的累积,高浓度则抑制墨汁鬼伞的生长。墨汁鬼伞菌丝对培养基中铅的富集过程主要集中在菌丝生长前期(0~2 d以内),墨汁鬼伞菌丝对铅的吸收与培养基铅浓度呈正相关关系(r2=0.913)。总体而言,墨汁鬼伞对铅的耐受能力较强,可作为铅的生物富集大型真菌。
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猪粪与玉米秸秆混合中温发酵产气效果
《环境工程学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：以猪粪及碱液预处理后的玉米秸秆为原料,在恒温35℃和料液总固体质量分数为5%的条件下,以实验室内培养的不产气厌氧活性污泥为接种物,研究猪粪与玉米秸秆不同配比(干物质比分别为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1和0∶1(单一猪粪))混合发酵对产气效果的影响。研究结果表明,在35℃条件下,猪粪与玉米秸秆以2∶1配比的累积产气量最大,为15 157 mL;其次是1∶1样品,累积产气量为15 088 mL。但甲烷产量最高为1∶1样品,56 d共产甲烷9 137 mL,甲烷气占总产气量的60.6%。通过对发酵过程中pH及COD的测定,证明经碱液预处理后的玉米秸秆能与猪粪混合稳定发酵,发酵前后厌氧消化液中COD的降解率可达50%以上。进一步研究分析得出,将玉米秸秆和猪粪按一定比例混合发酵不仅可以缩短发酵周期、提高产气速率,而且可以大幅提升原料的产气潜力。
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三峡库区典型区域“土壤-作物”系统对畜禽粪便负荷能力的评价
《西南农业学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：本文以三峡库区重庆丰都县为例,从作物养分需求及土壤环境角度出发,利用空间分析和地统计学方法,对丰都县山区农用地土壤-作物系统的禽畜粪污消纳能力进行了评价。结果表明,丰都县69.83%农用地土壤-作物系统对畜禽粪便氮养分消纳能力处于一般水平以下,区域内的氮养分消纳能力表现为分布图块状混合分布,整体呈现为南部较强、北部较弱的趋势。其中,武平镇等位于平坝地区的土壤消纳能力较强,适宜于发展大规模禽畜养殖;南天湖镇等位于山区的土壤消纳能力较弱,不适宜于发展大规模禽畜养殖。因而,本研究为丰都县科学发展肉牛产业提供了重要技术参考。
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肥料和密度对蚕豆产量及生长量的影响
《西南农业学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：通过研究不同密度和施肥水平对大粒蚕豆"通蚕鲜8号"产量及生长量的影响,得出在施肥组合为有机肥500 kg+40 kg P+10 kg K+5 kg N、密度为120 000株/hm2时蚕豆产量最高,达到3580.995 kg/hm2。高密度有利于蚕豆产量和株高的形成,而低密度有利于蚕豆叶片增长,NPK肥对叶苔数的增加和叶龄增长有一定的促进作用。蚕豆苗期即1月18日至2月27日期间叶龄增长速率为2.88小叶/d,开花结荚期即2月27日至3月29日之间叶龄增长迅速,达7.87小叶/d,同时,在此期间株高及叶苔数的生长速率也较高。蚕豆分枝的旺盛形成期为1月17日至2月18日,生长后期一些无效分枝会衰退。
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