科研产出
川渝养殖场沼气工程运行状况与沼液生物学特性研究
《太阳能学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为探索沼气工程运行状况、沼液理化性质及微生物群落结构差异,对川渝9个养殖场沼气工程进行调查与采样分析,利用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术研究沼液中微生物群落组成及多样性。结果表明,川渝地区养殖场沼气工程以处理养殖场废水为主,不以产能为目的,总氮（TN）、总磷（TP）、NH4+和化学需氧量（CODCr）等理化指标在猪场和牛场沼液之间无显著差异。14个沼液样品中厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）、互养菌门（Synergistetes）和疣微菌门（Verrucomicrobia）是主导微生物,这5大类细菌占细菌克隆总数的84%以上。猪场沼气工程Proteobacteria相对丰度在45.0%～69.3%之间,显著高于牛场,而牛场沼液中Firmicutes及Bacteroidetes占主要优势,两者相对丰度之和的平均值为58.4%。沼液中古菌以甲烷微菌纲（Methanomicrobia）、甲烷杆菌纲（Methanobacteria）占优,且Methanomicrobia丰度在2类养殖场间存在显著差异;猪场沼液中Methanosaeta占绝对优势,达到84.1%～94.4%,而Methanosarcina丰度极少。进一步分析,结果显示,沼液铵磷比与Firmicutes相对丰度、丰富度指数（Chao1）及多样性指数（Shannon）都存在显著的相关性。沼液中群落主坐标分析及聚类分析均可准确辨识猪场沼气工程、运行状况良好及运行状况欠佳的牛场沼气工程,可为养殖场粪污治理效果评价提供科学依据。
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玉米秸秆固态和液态厌氧发酵产气性能与微生物种类比较研究
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：厌氧发酵产沼气是中国绿色农业发展过程处理农业废弃物的重要手段,该文以玉米秸秆为研究对象,开展液态、固态厌氧发酵产气性能、微生物系统多样性及演替规律的比较研究,得出如下结论:固态发酵总固体(TS)产气率及甲烷转化率略低于液态发酵,发酵结束后,前者沼液中N、P、C的含量要低于后者;乙酸是两发酵体系挥发性脂肪酸(VFAs)的主要组成,占总VFAs的70%以上。高通量测序结果发现,2个发酵系统中细菌主要以Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria、Cloacimonetes、Synergistetes及Verrucomicrobia为主,这6类菌群占总克隆数的80%以上。而Methanosaeta,Methanospirillum,Methanocorpusculum以及Methanoculleus是两系统优势古菌,并且随消化过程的进行,古菌群落呈现由乙酸型向氢营养型转变的趋势。发酵结束后,上述2类古菌在群落中的占比基本持平。对微生物多样性的聚类分析结果显示,在发酵第4天和第8天后,2个系统中细菌与古菌群落结构的差异逐渐明显。进一步分析表明,影响玉米秸秆液态发酵微生态结构的主要环境因子为乙酸,秸秆纤维素水解可能是制约物能转化率的关键过程;总磷(TP)是影响固态发酵系统微生态结构的关键环境因子,而如何增加产甲烷古菌的生物量是提高原料产气率的关键。该研究结果为调控玉米秸秆厌氧发酵过程、提高其生物降解效率提供了科学依据。
关键词： 秸秆 发酵 甲烷 玉米秸秆 固态厌氧发酵 液态厌氧发酵 微生物群落
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重庆丘陵山区沼气集中供气运行与管理模式探讨
《中国沼气 》 2017 北大核心
摘要：随着沼气建设的快速发展和国家对生物质能源开发的高度重视,寻找出一种新的农村沼气建设运行模式,实现统一建池、集中供气、统一管理,将沼气用于农村居民照明、取暖、加热、甚至发电,使农户用上清洁廉价的沼气能源,对减少农民生活支出、提高生活水平有重要意义。文章结合重庆市现代农业综合示范工程集中居住点建设,提出四种农村集中供气典型模式,同时从实际建设、运行角度出发,分析了农村沼气集中供气推广使用方面存在的问题,并依此提出了相关对策措施。
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餐厨垃圾与玉米秸秆混合中温发酵产气效果模拟
《生态与农村环境学报 》 2015 北大核心 CSCD CSSCI
摘要：在恒温35℃和料液中ω(总固体)为5%的条件下,以农村餐厨垃圾及碱液预处理后的玉米秸秆为原料,以实验室内培养的不产气厌氧活性污泥为接种物,研究餐厨垃圾与玉米秸秆不同配比(干物质质量比分别为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1和1∶0)混合发酵对产气效果的影响。结果表明,餐厨垃圾与玉米秸秆以1∶2配比的处理CH4累积产量最大,平均为12 741 m L,挥发性固体(VS)CH4产率为299.9 m L·g-1。对发酵过程中p H值的测定结果表明,餐厨垃圾与玉米秸秆混合厌氧消化可以提高厌氧消化系统的缓冲性和稳定性。修正的冈珀茨模型(Gompertz)能较好地拟合餐厨垃圾-玉米秸秆混合发酵产CH4过程,并且伴随秸秆比率的提高,发酵延滞期和周期逐渐缩短。因此,在餐厨垃圾中加入秸秆可有效提高餐厨垃圾厌氧消化的产气率和生物降解效率。
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不同预处理方式下水稻秸秆厌氧消化性能比较
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：以水稻秸秆为原料,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,研究了稀碱水解、尿素氨化、生物酶解以及沼液预处理4种不同方式对秸秆厌氧发酵物能转化率、发酵周期、失重率以及木质纤维含量等方面的影响。结果表明,1.5%NaOH及6d生物预处理可明显改善水稻秸秆干物质(totalsolid,TS)产气率,较空白分别提高44.0%和44.6%。0.4%低质量分数尿素预处理无法有效改善水稻秸秆的甲烷转化率,但通过调节C/N比可明显缩短发酵周期。与其他3种预处理相比,沼液预处理在提高秸秆物能转化率、缩短产气周期方面均有优势,其TS产气率达到333.9mL/g,TS产甲烷率达到180.7mL/g,分别较空白提高27.9%和21.2%。通过对厌氧发酵前后稻秆木质纤维含量比较分析,产气率与失重率有一定的关联,1.5%NaOH处理样品发酵后纤维素、半纤维素损失最大,但沼液中高浓度的COD增加了后续处理的难度。因此秸秆沼气工程预处理方式的选择不仅需要考虑产气率的提升,也要顾及沼液后续处理等问题。沼液预处理可能成为今后水稻秸秆沼气工程较理想的方式。
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不同预处理方式对玉米秸秆结构及产气特性的模拟研究
《生态与农村环境学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：以玉米秸秆为原料,在25℃条件下,分别采用沼液及不同含量的NaOH溶液对秸秆进行预处理,研究NaOH投加量与秸秆纤维结构、预处理料液理化性质以及产能特性之间的关系。结果表明,采用4 mg·g-1NaOH溶液预处理7 d后,料液中COD浓度已基本稳定,溶液pH值在7~8之间,可直接装罐发酵。利用扫描电镜观测预处理后秸秆结构变化状况,发现经4 mg·g-1NaOH溶液预处理后的秸秆表层结构粗糙、多孔,有助于厌氧微生物与可发酵底物的接触,产气量是未经预处理玉米秸秆的5.5倍,其干物质产气率为225.8 mL·g-1。综合考虑产气效率、生产成本及工程操作,采用4 mg·g-1NaOH溶液预处理秸秆更利于工程推广应用。
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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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三峡澎溪河水域CO_2与CH_4年总通量估算
《水科学进展 》 2013 EI 北大核心 CSCD
摘要：以2010年6月～2011年5月三峡澎溪河回水区CO2与CH4通量监测数据为基础,参考澎溪河高阳平湖水域全年4次的24 h昼夜连续跟踪观测结果,对每月各采样点的日通量值进行估算。提出了水下地形划分法和环境因素控制法,将各采样点日通量数据外延至整个回水区水域,并估算了澎溪河回水区水域CO2与CH4年总通量值。研究期间,澎溪河回水区全年各采样点CO2通量均值为(3.05±0.46)mmol/(m2.h);CH4为(0.050 1±0.009 6)mmol/(m2.h)。以水下地形法为基础,该水域全年CO2和CH4总通量分别为40 060.5 t和540.9 t;以环境因素控制法为基础,全年CO2与CH4总通量分别为39 073.0 t和467.2 t。以环境要素控制法为参考,该水域CO2全年平均释放强度为43.26 mmol/(m2.d),在全球水库数据序列中处于中等略偏高水平,CH4全年平均释放强度为1.42 mmol/(m2.d),在全球水库序列中处于中等水平。
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重庆农村有机废弃物产沼气潜力估算及减排效益
《安徽农业科学 》 2011 北大核心
摘要：农业是温室气体的主要排放源,减少农业源温室气体排放对控制全球气候变化有重要作用。充分利用农村有机废弃物发展农村沼气,减少温室气体排放,对推动低碳农业有着重要意义。对重庆农村有机废弃物产沼气潜力进行定量估算,并分析了温室气体减排的效益,为重庆市发展低碳农业提供参考。
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