评论与综述

• 生物炭电子交换能力在促进厌氧消化中的研究进展

  宋爱;何蕊;郭晓博;马占春;陈钰;

  厌氧消化(AD)是制备沼气的主要途径，但互营微生物种间电子传递效率低，容易导致挥发性脂肪酸(VFAs)积累和甲烷产量降低。添加生物炭是强化厌氧微生物直接种间电子传递的有效方法，这与生物炭具有复杂的孔结构和高氧化还原活性的特点有关。生物炭的电子交换能力(EEC)决定了其氧化还原活性，其在促进种间电子传递方面的作用已引起了广泛关注。总结了生物炭EEC在AD中的最新研究进展，包括生物炭EEC的影响因素、表征方法以及提高生物炭EEC的改性方法。此外，还展望了基于机器学习的生物炭EEC的定向调控方法、生物碳EEC在环境修复中的应用前景、以及利用组学解析生物炭EEC对种间电子转移的作用机制。因此，了解生物炭的EEC与AD性能之间的关系对提高沼气产量具有指导意义。

  2025年05期 v.43;No.209 3-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 734K]
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研究论文

• 沼气提纯尾气中甲烷的深冷回收与碳捕集研究

  陆福禄;潘楚汉;廖亚楠;孙曼;朱洪光;

  膜提纯是目前最常用的沼气提纯工艺之一，但通常仅关注前端甲烷纯度提升，对于提纯尾气中甲烷与CO_2的回收捕集关注较少。据实践监测，多数项目尾气中甲烷与CO_2占比约为10%与90%，温室效应不容忽视。但是，目前缺乏适合尾气的甲烷与CO_2回收与捕集系统。基于安徽某日产气约50000 m~3的生物天然气站点，该研究提出一种级联压缩冷却甲烷深冷回收与CO_2捕集系统，该系统由4个模块构成，以实现甲烷与CO_2的回收与封存。详细的热力学分析与经济性评估结果表明:级联压缩压力P6的最佳为3400 k Pa;节流压力P25的最优为1490 k Pa;回流液态CO_2量m20越大越好，但其数值需要根据后续实际需求设定。系统最高效率达到了43.26%，系统COP为4.06，系统净现值达到了274.4万元，具备良好的热力学与经济性能。系统年回收甲烷与捕集CO_2分别为95.3 t与3300 t，系统净减排温室气体5692.8 t，实现助力工程由零排放向“负”碳封存方向转变。

  2025年05期 v.43;No.209 12-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1065K]
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• 蔬菜废弃物中温厌氧发酵降解过程实验研究

  李金平;陈熠菲;

  由于缺乏蔬菜废弃物厌氧发酵降解特性研究，现有的尾菜规模化处理工厂存在对蔬菜特性不明确导致系统运行不稳定、容易酸化的问题。为此，在3个560 L的厌氧发酵罐中开展了蔬菜压榨废水、蔬菜废弃物加蔬菜压榨废水和玉米秸秆加蔬菜压榨废水的中温厌氧发酵降解特性中试实验研究。从p H值、挥发性脂肪酸、容积产气率、产气动力学、甲烷/二氧化碳含量、化学需氧量(COD)、氨氮等变化评估了蔬菜废弃物厌氧发酵降解过程。实验研究表明:3组的p H值先下降到6.4后稳定在7.3左右;日产气量在15 d左右到达峰值，此时乙酸占比最大;容积产气率分别为0.26、0.29、0.34 L·L~(-1)d~(-1)，利用修正的Gompertz模型进行产气动力学分析，R~2均大于0.97;甲烷含量在13 d均超过50%; COD去除率19 d达到69%、74%、68%;氨氮含量始终在1200 mg·L~(-1)以下。这些理论和实验结果可以为规模化蔬菜废弃物处理利用提供科学依据和工程参考。

  2025年05期 v.43;No.209 21-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1467K]
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• 果蔬垃圾厌氧酸化液为碳源的生活污水反硝化表现及微生物群落特征研究

  黄玉莲;张文帅;戴文颖;李晓星;崔祁嘉;程珣;孙照勇;汤岳琴;

  为探究果蔬垃圾厌氧酸化液作为外部碳源添加时污水反硝化脱氮的效率和机制，以酸化液和混合碳源(酸化液和乙酸钠的混合物)作为外部碳源，评估了碳源添加对实际生活污水处理脱氮的效率、稳定性和微生物群落结构特征的影响。结果表明，酸化液和混合碳源添加阶段总氮去除率分别为98.27%和97.18%,COD去除率分别为90.62%和83.01%。两种碳源添加时，出水TN、NH_4~+-N和COD浓度均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A排放标准。微生物群落分析结果表明，酸化液和混合碳源添加富集了相似的微生物群落组成(Dechloromonas、Rhodobacter、unclassified＿f＿＿Comamonadaceae等)，但核心反硝化微生物菌属丰度差异较大。综上，果蔬垃圾厌氧酸化液具有取代传统碳源用于生活污水处理过程实现高效反硝化脱氮的效果。

  2025年05期 v.43;No.209 30-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1110K]
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• 添加酒精木薯渣对水稻秸秆湿贮存品质及产甲烷潜力的影响

  徐晓雨;赖晓雨;沈佳丽;李锐;崔宪;

  将水稻秸秆和酒精木薯渣按不同碳氮(C/N)比例混合进行湿贮存，分析不同碳氮比(20∶1、25∶1、30∶1)对原料湿贮存品质及后续产甲烷潜力的影响。湿贮存30 d后，相比于其他处理组，C/N 20组p H值最低(3.99±0.05)，乳酸产量最高，达到(50.72±0.55) g·kg~(-1)DM，干物质损失率最低，为4.20%;与仅添加水稻秸秆的贮存组相比，混合贮存组的产酸菌，如乳酸杆菌属(Lactobacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、Geobacillus相对丰度均提高95%以上;相比于未贮存原料，C/N 20、C/N 25组湿贮存30 d后，累积甲烷产量分别提高了4.27%、3.23%,C/N 30组降低了5.67%。将酒精木薯渣和水稻秸秆按20～25∶1碳氮比混合，不仅提高了贮存品质，微生物菌落结构更稳定，更有助于提高后续甲烷产量。试验结果为以木质纤维素为原料的沼气工程贮存环节提供技术依据。

  2025年05期 v.43;No.209 37-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1083K]
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• 物料更换对固定床反应器产甲烷效率的影响

  张晗;王文政;

  实验研究了物料更换对固定床反应器产甲烷效率的影响，以期揭示厌氧消化系统运行规律、优化操作参数、提高工艺水平。实验分为3个阶段:第1阶段3个固定床反应器均由糖蜜废水启动，直至运行稳定高效;第2阶段进水由糖蜜废水迅速转变为畜禽粪便废水;第3阶段进水再回归到原糖蜜废水。在第1阶段，3个反应器在OLR为6.67 kg COD·m~(-3)d~(-1)时COD去除率超过75%，此时容积产气率为3.33 m~3·m~(-3)d~(-1)。随后，3个反应器进水分别更换为不同畜禽粪便废水，其中R1(牛粪)、R2(猪粪)及R3(鸡粪)的COD去除率分别为54%、60%和66%。第3阶段原料均回归为原糖蜜废水，COD去除率恢复到68%左右，出水VFA含量在200 mg·L~(-1)左右。实验证明:3种畜禽粪便原料成分差异很大，其中牛粪的纤维素及木质素含量明显比猪粪和鸡粪高，这可能是R1(牛粪)产气率较低的原因;反应器在更换原料后的p H值、产气量、挥发性脂肪酸(VFA)含量及COD去除率均出现明显波动，但随着对原料的不断适应，各项参数趋于稳定，表明固定床反应器具备一定的抗物料突变冲击的能力;从反应器对不同原料的厌氧处理效率来看，产气率及COD去除率由高到低依次为鸡粪、猪粪和牛粪。

  2025年05期 v.43;No.209 44-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1159K]
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• 不同基质配比对四翅滨藜穴盘育苗质量的影响

  李锐;兰光明;鲜青松;肖洪环;李勇军;张豫;

  研究不同基质配比下四翅滨藜的生长情况，筛选出适合四翅滨育苗的较佳组合，从而为四翅滨藜穴盘育苗生产提供理论基础。选用商品基质、蛭石、锯末为原料基质，按照不同的体积比，设计9种不同的复合基质处理，以CK为对照，通过对基质理化性质及幼苗生长发育情况的研究，筛选出适合四翅滨藜穴盘育苗较佳的基质配比，为四翅滨藜育苗生产提高理论基础。结果表明:T4、T5、T6(蛭石∶锯末分别为2∶1、1∶1、1∶2)各项理化性质均在幼苗生长的适宜范围内，播种后出苗率较高，但幼苗质量表现一般。综合考虑幼苗的出苗率、形态指标、生理指标，T9(成品基质∶锯末=1∶2)表现较好，比较适宜作为四翅滨藜穴盘育苗的基质。

  2025年05期 v.43;No.209 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1040K]
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工程与应用

• 典型种养循环“猪-沼-果”模式沼液中主要养分赋存形态及输运特性

  杨子安;廖颖琪;罗漫桐;郑芊;龙新宪;叶观保;余光伟;种云霄;仇荣亮;

  以粤西地区典型种养循环“猪-沼-果”模式为对象，旨在探讨猪场沼液中养分的含量、赋存形态及输运特性，为实现沼液养分的高效利用提供科学依据。选取粤西8家猪场的沼液样品，测定了沼液中氮、磷、钾等主要养分的含量，并首次通过分级过滤分析了不同粒径颗粒物中的养分分布，以及易输运态养分特性。结果表明:8家猪场沼液中的悬浮颗粒物含量范围为2347～8038 mg·L~(-1)，其中不同粒径范围(0.45～150μm、150～250μm、250～850μm、> 850μm)的颗粒物在各猪场沼液中的平均占比分别为:34.2%、13.3%、44.7%、7.86%，不同养猪场沼液中悬浮颗粒物的含量及其分布差异显著;沼液中的氮、磷、钾养分在颗粒物中的分布比例较高，在不同粒径范围(0.45～150μm、150～250μm、250～850μm、>850μm)颗粒物中，氮的平均占比分别为12.7%、14.0%、14.9%、11.5%;磷的平均占比分别为35.3%、17.3%、21.1%、14.6%;钾的平均占比分别为19.5%、13.0%、13.3%、15.7%;沉降结果表明，溶解态和粒径<150μm的颗粒态氮、磷、钾构成了沼液中易输运养分的主要部分，其在8家猪场中的平均占比分别为59.6%、46.5%和58.0%，不易输运态也占有相当的比例。因此，沼液养分高效利用还需要采取进一步措施促进不易输运态养分向易输运态转化，同时沼液施用方案应依据氮、磷、钾易输运态含量来制定才能保障养分利用效率并降低流失风险。

  2025年05期 v.43;No.209 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K]
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• 沼液替代化肥在粮食作物中的大田规模应用成效

  应孟飞;林洲洋;金晖;庄海峰;闾君;

  通过大田规模示范应用，系统验证了沼液在主要粮食作物中替代化肥的应用成效。推广沼液应用农田面积达51.9 hm~2，较常规种植显著增产，其中高粱产量达7005 kg·hm~(-2)，较当地平均增产46.4%，水稻单季产量达10230 kg·hm~(-2)，较当地平均增产12.5%。土壤肥力水平得到明显提升，高粱种植区有机质、全氮、有效磷含量分别增加至25.69 g·kg~(-1)、0.77 g·kg~(-1)和21.81 mg·kg~(-1)，水稻种植区有机质、全氮、有效磷含量达42.93 g·kg~(-1)、2.95 g·kg~(-1)和7.59 mg·kg~(-1)。环境安全监测表明，沼液施用两年后土壤重金属含量均符合国家标准(GB 15618—2018)。在经济效益方面，通过沼液替代化肥降低每hm~2成本，增长产量，提高了综合收益。该研究验证了沼液在粮食作物中替代化肥的应用可行性，为农业废弃物资源化利用提供了实践样板，对推动绿色农业与耕地质量提升具有重要应用价值。

  2025年05期 v.43;No.209 63-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1055K]
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• 河北省小麦秸秆综合利用现状及对策研究

  赵凯;吕志强;刘晓梅;

  河北省小麦产量大、秸秆资源丰富，秸秆资源化利用问题已成为农业绿色发展关注的热点问题。文章在统计数据、现场调研的基础上，系统分析了河北省小麦秸秆资源数量及分布、利用现状与存在的问题，并提出了对策与建议。河北省小麦秸秆利用方式以还田为主、离田利用相对较少，存在着小麦秸秆利用方式单一、综合利用产业链与保障机制不健全、利用技术与质量有待提高等问题。建议实施顶层设计，积极推进配套政策落实，着力打造秸秆高值利用市场，构建长效发展机制，并进一步强化秸秆还田离田技术模式研究，实现可持续发展。

  2025年05期 v.43;No.209 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]
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