研究论文

  • 耐盐解脂嗜热菌Bacillus amyloliquefaciens R8的筛选及其特征研究

    易志刚;袁李云;鲁玥;彭星;李盼宋;尹常凯;

    餐厨垃圾高温厌氧沼液因其高温、高盐、高油的特性不易被常规菌处理。筛选获得特异性嗜热菌,解决此问题。培养基高温诱导得到嗜热菌,研究其耐盐性、解脂率、酶活性,并进行生理生化和16S rDNA测定,随后应用于实际场景。结果表明:培养基高温诱导得到的菌株R8在油脂发酵培养基中发酵72 h,在盐浓度小于15 g·L~(-1)时,油脂降解率达79.84%,细胞密度OD_(600)为1.34,脂肪酶活性为7.43 U·mL~(-1),其最适生长环境为45℃,初始pH值为6,水浴摇床转速150 r·min~(-1)。测序显示,菌株R8为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens),且其在实际餐厨垃圾高温厌氧沼液中油脂降解率为71.34%,与培养基油脂降解率相比,略有下降。该研究筛选出的耐盐嗜热菌R8具备作为餐厨垃圾高温沼液处理的高效微生物菌种的潜力。

    2025年04期 v.43;No.208 3-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 977K]
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  • 基于往复振动的两相厌氧膜生物反应器处理厨余垃圾运行效果与膜松弛的影响

    庞欣然;罗希;秦效海;谢晓靓;梁慕翔;昝飞翔;

    厌氧消化是厨余垃圾资源化处理的主要工艺,目前工业化的厨余垃圾厌氧消化罐多采用完全混合式,存在有机负荷低、反应效率差的问题。为提高厌氧消化的有机负荷、产甲烷效率及出水水质,该研究设计了一种全新的反应器构型,结合了两相厌氧反应器与膜生物反应器技术,并利用往复振动来控制膜污染。在10.4 gCOD·L~(-1)d~(-1)高有机负荷下,反应器稳定运行3个月,直至膜污染发生。稳定运行期间,反应器表现出较高的产气效率,平均产沼气速率为5.0 L·L~(-1)d~(-1),底物的产甲烷转化率为0.27 L·g~(-1) COD;出水水质良好,COD平均去除率为97%,出水氨氮浓度为1.7 g·L~(-1),具有进一步资源化的潜力。此外,研究对比了不同膜松弛度(0%、2%、5%和10%)对膜污染和出水水质的影响,结果表明,无松弛的膜组件在膜污染控制方面效果最佳,而松弛度为10%时膜污染最严重,膜出水水质则与膜松弛度无显著相关性。该研究为高有机负荷固废的厌氧消化提供了新的研究思路。

    2025年04期 v.43;No.208 10-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 915K]
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  • 可生物降解塑料添加对餐厨垃圾厌氧消化性能的影响

    丁利;王子昂;刘研萍;

    随着可生物降解塑料的规模化使用,其对餐厨垃圾厌氧消化的影响有待深入研究。通过控制可生物降解塑料的投加量(10%、20%,30%和40%)与反应温度(37℃和55℃),研究了可生物降解塑料对餐厨垃圾酸化与产甲烷性能的影响,确定了最佳反应条件。研究结果表明,55℃下可生物降解塑料投加量为餐厨垃圾的30%时获得了最佳的厌氧消化性能。相对于对照组与37℃试验组,甲烷产量分别提升了27.78%与14.54%。添加可生物降解塑料可获得更好的酸化性能,且并未发生酸抑制现象。SEM分析表明经厌氧消化后,塑料表面形成孔洞,增加了微生物与塑料的接触面积,促进其进一步降解。FTIR分析表明厌氧消化对可生物降解塑料的结构组成也产生了影响。将可生物降解塑料与餐厨垃圾共消化是实现可生物降解塑料废弃物资源化的一种可行方式。

    2025年04期 v.43;No.208 15-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 961K]
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  • 微波驱动强化沼渣高效脱水及燃烧性能提升的探究

    钱虔;关杰;张晓娇;郭耀广;陈帅;袁昊;戴珏;许芹;吴彦霖;

    沼渣的高效脱水是实现沼渣资源化利用的前置条件。基于传统工艺及微波驱动强化条件,从脱水效率、组分热值、燃烧机理等方面进行实验研究和表征分析。结果表明:相同目标温度下,微波干燥较传统干燥的加热时间减少20 min;沼渣经微波干燥后含水率仅1.71%;微波干燥对沼渣热值提升效果明显,可至9.02 MJ·kg~(-1),沼渣内含碳量增加至30.02%;经过微波干燥后的沼渣可燃性指数提高至31.33%·℃~(-2)min~(-1),综合燃烧特性指数提高至1.89×10~(-7)%~2·℃~(-3)min~(-2)。微波干燥脱水效率更高,并对沼渣的热值和燃烧性能有提高作用。

    2025年04期 v.43;No.208 22-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1167K]
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  • 高浓度鸡粪厌氧消化运行性能研究

    阳红;赵婉情;李贇;罗彬;刘军;方潇;

    针对高固体鸡粪厌氧消化运行困难问题,文章利用全混合式厌氧反应器(CSTR),在进料固体浓度(TS)为10%条件下,研究进料负荷从0.58 kgVS·m~(-3)d~(-1)逐级增加至3.89 kgVS·m~(-3)d~(-1)时高固体鸡粪厌氧消化性能。结果表明:负荷增加至3.89 kgVS·m~(-3)d~(-1)系统仍可以运行,当有机负荷为3.5 kgVS·m~(-3)d~(-1)时,VFA在2000 mg·L~(-1)以下,酸碱比在0.1左右,CH_4含量在55%左右,系统达到最优运行状态。利用Boltzmann模型对VS产甲烷率进行动力学拟合,运行后期VS产甲烷率受高游离氨和高总氨氮的抑制而不断下降,系统出现氨抑制。因此,为保证系统长期高效平稳运行,建议高固体浓度鸡粪厌氧消化的进料有机负荷不超过3.5 kgVS·m~(-3)d~(-1)。

    2025年04期 v.43;No.208 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 832K]
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  • 麦秸沼-肥联产的秸秆收集物流半径优化及环境评价

    袁梦;郭依舒;马秋林;赵肖玲;马国杰;

    为降低秸秆收集成本,推动麦秸沼-肥联产技术的推广与应用,文章基于物流经济模型,构建了秸秆收集物流半径优化模型,并通过实例验证了其有效性。研究结果表明:秸秆收集的最优物流半径为14 km。在该半径下,年产能为1.5×10~4 m~3的麦秸沼-肥联产企业可实现单位成本最小化。且产能控制在1.5×10~4至1×10~5 m~3区间时,能更合理平衡增产效益与成本压力。成本分析结果显示:14km半径内收集成本占比高达53.4%,远超转化、储存和运输成本。经测算,区域秸秆的综合利用可减少碳排放8.125×10~3t,有力支持了碳减排目标的实现。该研究为秸秆资源化利用方式的选择及麦秸沼-肥联产项目推广提供有益的指导,也为低碳农业的实践提供了有力支撑。

    2025年04期 v.43;No.208 36-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 974K]
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  • 菏泽市肉鸭旱养对耕地及水体环境的影响

    朱丹丹;沈俊俊;刘威;孙福方;蔡中峰;王付云;杨秀梅;赫兰保;展光建;冯艳忠;

    近年来,随着肉鸭规模化养殖数量的不断增加,养殖过程中产生的环境污染问题日益突出。为深入研究菏泽市肉鸭养殖对耕地及水体的影响,基于2022年各县区主要畜禽养殖出栏数量、耕地面积和水资源总量,评估肉鸭养殖对耕地、水体污染负荷的贡献。结果表明:2022年菏泽市畜禽粪尿以及主要污染物排放量分别为1389.92万t、164.88万t,耕地负荷为18.16 t·hm~(-2),预警级别处于Ⅱ级。其中肉鸭产生量分别为166.39万t、19.53万t,贡献率为11.97%、11.84%。鸭粪水体COD、BOD_5、NH~+_4-N、TN、TP的等标排放量分别为16.67亿m~3、48.54亿m~3、13.98亿m~3、29.46亿m~3、70.66亿m~3,对水体等标污染指数为6.22,影响较小,但是郓城县、曹县、鄄城县和巨野县水体等标污染指数均高于全市指数,风险较高,其中郓城县,位居全市第一。总之,菏泽市需要进一步调整优化肉鸭养殖产业布局,在提高鸭粪资源化利用,加大养鸭企业粪污管理的同时,适当减少以上4县区的肉鸭养殖数量,鼓励其他县区发展肉鸭养殖,降低局部肉鸭养殖污染风险,进而降低全市污染风险。

    2025年04期 v.43;No.208 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 814K]
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工程与应用

  • 基于ADM1模型在线测算kLa实现CSTR搅拌边云协同的智能控制

    李兵;郭栋;王瑞;肖鼎;胡风雪;

    厌氧消化1号模型(Anaerobic Digestion Model No.1,ADM1)量化表达了厌氧发酵过程中各类物质的转化过程,在研究和咨询领域获得了广泛的发展和应用,但ADM1并没有过多考虑物理化学过程,这些物化过程虽然并不直接经由微生物发生,但它们却可以影响生化过程。通过建立ADM1气液转换模型,并基于生物甲烷潜力(BMP)测试建立液相气体浓度变化映射函数,将多元隐性模型转化为k_La的显性模型,基于对k_La参数的实时测算,对序批式投料的CSTR反应器搅拌装置设置变频激励机制,提高气液转换效率,促进沼气的快速逸出。经撬装CSTR中试设备连续实验测试,该智能控制模型相比传统运行方式容积产气率提升15.5%,对提升规模化沼气工程的生产效率具有显著的指导和应用价值。基于边云协同的智能控制为规模化生物燃气项目的智慧管控提供了全新的技术范式。

    2025年04期 v.43;No.208 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 772K]
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  • 蒸汽加热强度对大型生物水解反应器运行效益的影响

    李科;杨虎君;赵磊;吴元;王亚东;黄兴刚;

    为了探究蒸汽加热对大型生物水解反应器效益的影响,以某厨余项目EMBT(机械生物消融技术)生物水解反应器为试验平台,通过蒸汽加热强化厨余垃圾水解酸化,对比蒸汽加热前后水解液产沼气性能,从而对蒸汽加热效益进行评价。结果表明:随着温度升高物料产气率逐步提升,说明温度提升有利于有机质从固相转化至液相,但蒸汽加热对物料产气率的提升效果先增加后降低,16℃~22℃产气提升最显著,单位温度提升可增加20%产气量;通过蒸汽加热将物料温度从16℃提升到35℃蒸汽收益最大,但蒸汽消耗量相比从16℃提升到22℃增加351%,而蒸汽收益仅提升15.69%;综合考虑运行成本和蒸汽收益,将温度控制在22℃~30℃较为适宜。试验结果为该项目稳定运行提供技术支持,同时为今后同类型项目的设计提供了理论依据和设计参考。

    2025年04期 v.43;No.208 59-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 906K]
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  • 某化工企业废水零排放三级浓缩处理工程设计案例

    杨发祥;桂必友;王永强;陈锦涛;黄贝;苏久阳;

    化工行业在加工生产过程中产生大量高浓度废水,这类废水因含盐量高、成分复杂等问题而得不到有效解决。为打破这一局限性,某化工企业将三级浓缩作为零排放系统的最终浓缩工艺,对系统产生的各类排放水进行回用处理,并利用蒸发结晶系统进行蒸发。结果表明,排放浓水的溶解性总固体(TDS)浓度稳定在72000 mg·L~(-1)以上,浓缩装置水回收率保持50%以上,脱盐率稳定在98%以上,500 m~3·h~(-1)产水情况下,浓缩浓液排水量维持在4.5 m~3·h~(-1)以下,综合回收率达98%以上,COD指标可从1250 mg·L~(-1)降至750 mg·L~(-1)以下,去除率高于30%,且装置在长期运行后仍保持较好处理性能。该工程工艺减小最终浓缩浓液的产生量和蒸发结晶系统的运行负荷,还降低待浓缩液中的结垢指标值和运行成本,有效推动了化工企业废水零排放处理技术的发展,推动环保产业的进步,促进可持续发展目标的实现。

    2025年04期 v.43;No.208 64-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 877K]
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