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我国蔬菜废弃物利用研究进展 被引量:2
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作者 罗娟 赵立欣 +3 位作者 于佳动 姚宗路 霍丽丽 张沛祯 《中国瓜菜》 CAS 北大核心 2024年第3期1-8,共8页
蔬菜产业是我国种植业中仅次于粮食的第二大产业,是乡村振兴的重要支柱产业,在保障人们生活必需品的同时产生了大量废弃物。概述了当前我国蔬菜生产及分布情况、蔬菜废弃物资源量及理化特性,从原位还田、好氧发酵、饲料利用、厌氧发酵4... 蔬菜产业是我国种植业中仅次于粮食的第二大产业,是乡村振兴的重要支柱产业,在保障人们生活必需品的同时产生了大量废弃物。概述了当前我国蔬菜生产及分布情况、蔬菜废弃物资源量及理化特性,从原位还田、好氧发酵、饲料利用、厌氧发酵4个方面阐述蔬菜废弃物的利用技术研究进展,分析当前限制蔬菜废弃物处理利用产业发展的关键问题,提出构建全国蔬菜废弃物资源台账、提高技术装备经济性、开展绿色低碳循环试点示范、构建处理利用长效机制等对策建议,以期为提高蔬菜废弃物的转化利用率、减少环境污染提供参考。 展开更多
关键词 蔬菜 废弃物 处理利用
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水热炭强化秸秆厌氧发酵产甲烷效能及作用机制 被引量:1
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作者 耿涛 赵立欣 +3 位作者 姚宗路 申瑞霞 于佳动 罗娟 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4415-4424,共10页
以玉米秸秆和水稻秸秆为原料在不同温度下制备水热炭,观察原料种类与制备温度对水热炭理化特性的影响并进一步探究水热炭添加对秸秆厌氧发酵产甲烷的强化作用.研究发现,相同温度条件下,玉米秸秆的碳化程度较棉花秸秆更高;同一原料制备... 以玉米秸秆和水稻秸秆为原料在不同温度下制备水热炭,观察原料种类与制备温度对水热炭理化特性的影响并进一步探究水热炭添加对秸秆厌氧发酵产甲烷的强化作用.研究发现,相同温度条件下,玉米秸秆的碳化程度较棉花秸秆更高;同一原料制备的水热炭,表面O-H、C-O含氧官能团丰度随温度升高而降低,但高温有利于材料碳化程度、表面孔隙复杂度的提高与表面碳微球构筑.将不同水热炭分别添加到秸秆厌氧消化系统中,发现水热炭对秸秆厌氧消化产甲烷具有明显强化效果.其中,Y1对秸秆厌氧发酵产甲烷强化效果最佳,累积甲烷产量与最大产甲烷速率较对照组分别提高13.74%与12.06%,发酵过程中VFA降解速度较对照组明显加快且体系应对pH值变化的稳定性增强.微生物群落结构研究发现水热炭添加使秸秆厌氧发酵体系中Firmicutes、Synergistota等产酸功能菌与Methanosarcina、Methanospirillum等氢营养型产甲烷菌得到富集,这可能与水热炭表面丰富的含氧官能团有关. 展开更多
关键词 农业废弃物 秸秆 水热炭 厌氧发酵 产甲烷
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秸秆热解多联产技术的温室气体减排效益货币化评估
3
作者 顾鼎元 霍丽丽 +3 位作者 姚宗路 赵立欣 于佳动 赵亚男 《中国农业气象》 CSCD 2024年第11期1253-1264,共12页
生物质能是全球公认的具有零碳属性的可再生能源,但其碳减排效益尚未有效体现。本研究基于全生命周期评价(LCA)方法,结合经济效益评价方法与环境影响货币化方法,构建秸秆热解多联产技术的温室气体减排效益货币化评价模型(EGE),以秸秆收... 生物质能是全球公认的具有零碳属性的可再生能源,但其碳减排效益尚未有效体现。本研究基于全生命周期评价(LCA)方法,结合经济效益评价方法与环境影响货币化方法,构建秸秆热解多联产技术的温室气体减排效益货币化评价模型(EGE),以秸秆收集、离田储运、热解转化和产物利用全链条为边界,探究不同热解多联产技术在不同生产规模下的经济环境综合效益。结果表明:外加热热解炭气联产技术在规模化应用中的经济效益最好,年处理秸秆0.5×10^(4)~10×10^(4)t生产规模下,每消耗1t秸秆可减少1.01~1.07tCO_(2)eq。温室气体减排效益可显著提升秸秆热解多联产技术工程的经济效益,每消耗1t秸秆可增加57.5~103.1元效益,使秸秆热解多联产技术工程收益率提升1.6~14.0个百分点。预计2030年、2060年秸秆利用潜力分别达1.24×10^(8)t和1.67×10^(8)t,秸秆热解多联产技术的减排收益可达1.0×10^(10)~3.7×10_(10)元。本研究结果为实现双碳目标背景下生物质能产业发展提供技术支撑。 展开更多
关键词 秸秆 热解多联产技术 温室气体 减排效益货币化 全生命周期评价 经济评价
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生物炭负载蒽醌-2-磺酸钠对厌氧消化的影响 被引量:1
4
作者 张玉磊 马俊怡 +4 位作者 艾平 赵立欣 姚宗路 于佳动 梁依 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期5863-5872,共10页
为提高厌氧消化系统的降解效率,以生物炭(BC)为载体负载蒽醌-2-磺酸钠(AQS),制备复合材料BC/AQS并应用于厌氧消化系统.在中温条件(35℃)下开展批式厌氧消化试验,探究BC/AQS对玉米秸秆厌氧消化的影响.结果表明,当AQS浸渍浓度为1mmol/L时,... 为提高厌氧消化系统的降解效率,以生物炭(BC)为载体负载蒽醌-2-磺酸钠(AQS),制备复合材料BC/AQS并应用于厌氧消化系统.在中温条件(35℃)下开展批式厌氧消化试验,探究BC/AQS对玉米秸秆厌氧消化的影响.结果表明,当AQS浸渍浓度为1mmol/L时,BC/AQS强化厌氧消化的产甲烷效率最高,此时最大产甲烷速率Rmax达到10.64mL/(d·g),最大累积甲烷产量Pmax达到240.41mL/g,单位挥发性固体(VS)累积产甲烷量分别比空白对照组和添加BC的试验组提高20.60%和12.11%(P<0.05).产甲烷古菌中甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和甲烷泡菌属(Methanofollis)得到富集.此外,BC/AQS在发酵前期促进了挥发性脂肪酸(VFA)的生成,使总VFA浓度在第10d比对照组提高了7.73%~18.54%;在中后期促进了VFA的降解,其中BC/AQS-1mmol/L使总VFA浓度下降77.43%,降幅最大.BC/AQS提高了水解产酸菌群Ruminofilibacter、Proteiniphilum、Fermentimonas和不动杆菌属(Acinetobacter)的丰度. 展开更多
关键词 玉米秸秆 厌氧消化 生物炭 蒽醌-2-磺酸钠 复合介体
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秸秆高值利用合成中链脂肪酸研究进展 被引量:1
5
作者 安柯萌 赵立欣 +5 位作者 姚宗路 于佳动 李再兴 黄亚丽 梁依 申瑞霞 《中国农业科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期198-211,共14页
秸秆是我国主要农业废弃物之一,经资源化处理可生产沼气、有机肥、饲料等,但产品附加值不高。近年来,一种基于碳链延长(chain elongation,CE)的厌氧发酵技术可生产中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs),显著提高了产品附加值,为... 秸秆是我国主要农业废弃物之一,经资源化处理可生产沼气、有机肥、饲料等,但产品附加值不高。近年来,一种基于碳链延长(chain elongation,CE)的厌氧发酵技术可生产中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs),显著提高了产品附加值,为秸秆综合利用提供了新思路。秸秆通过生物和热化学转化途径为CE合成MCFAs提供适宜底物,通过工艺调控实现MCFAs定向生产,目前基于生物和热化学转化过程发酵液中的己酸含量约10和2 g·L-1·d-1,同步提取可达到57.4 g·L-1·d-1。以秸秆高效转化合成MCFAs为视角,分析了其典型转化路径及功能微生物代谢特征,总结了电子供体和电子受体调控特性、影响CE效率的重要因素和强化手段,归纳了可行性应用工艺,并对应用及提高秸秆转化产品附加值提出建议,为实现秸秆高值利用提供技术支撑。 展开更多
关键词 中链脂肪酸 合成气发酵 碳链延长 厌氧 高值利用 发酵
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木质纤维类废弃物定向生物转化乳酸、乙酸研究进展 被引量:2
6
作者 黄越 赵立欣 +5 位作者 姚宗路 于佳动 李再兴 申瑞霞 安柯萌 黄亚丽 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2691-2701,共11页
依托厌氧发酵技术处理秸秆和牛粪等木质纤维类废弃物,是资源循环利用的重要方式之一。乳酸和乙酸是厌氧发酵的重要中间产物,是生产沼气、中链脂肪酸等能源化工产品的重要前体物质,但定向生物转化协同生产效率不高、对木质纤维类废弃物... 依托厌氧发酵技术处理秸秆和牛粪等木质纤维类废弃物,是资源循环利用的重要方式之一。乳酸和乙酸是厌氧发酵的重要中间产物,是生产沼气、中链脂肪酸等能源化工产品的重要前体物质,但定向生物转化协同生产效率不高、对木质纤维类废弃物协同产乳酸、乙酸机制等问题有待深入探索。本文基于对产酸代谢途径机理的分析,梳理了同步发酵和分步发酵协同产乳酸、乙酸特性,归纳了影响生物转化产酸效率的关键因素,发现在较高含固率15%~20%、接种20%~40%的活性物质和适宜的过程参数[pH为5.0左右、中温和有机负荷5~10kgVS/(m^(3)·d)]下,木质纤维类废弃物具有良好的协同产酸效果。进一步探明物化和生物强化耦合手段对木质纤维素降解和目标产物的促进效应,为开发生物转化乳酸、乙酸协同生产关键技术以及促进秸秆等木质纤维类废弃物高值转化利用提供理论依据。 展开更多
关键词 乳酸 乙酸 厌氧发酵 协同产酸 中链脂肪酸 木质纤维类废弃物
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水热炭特性及强化厌氧发酵潜力研究进展 被引量:1
7
作者 耿涛 赵立欣 +3 位作者 姚宗路 申瑞霞 于佳动 罗娟 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期5270-5280,共11页
厌氧发酵技术可以对作物秸秆,畜禽粪便,市政污泥等有机废弃物进行清洁转化,生成的沼气,沼渣和沼液在能源,农业,环保等领域有极大的应用价值.但目前厌氧发酵技术仍存在停滞期长,发酵过程中微生物活性受氨氮和有机酸等代谢产物与微塑料,... 厌氧发酵技术可以对作物秸秆,畜禽粪便,市政污泥等有机废弃物进行清洁转化,生成的沼气,沼渣和沼液在能源,农业,环保等领域有极大的应用价值.但目前厌氧发酵技术仍存在停滞期长,发酵过程中微生物活性受氨氮和有机酸等代谢产物与微塑料,酚类等有毒物质抑制,沼气中甲烷含量低等问题.水热炭是生物质在高温密闭环境以及亚临界水的作用下发生热化学反应得到的固体产物,具有丰富的孔隙结构和表面含氧官能团,是一种新兴的多功能炭基材料.厌氧发酵体系中适量添加水热炭能够有效缩短停滞期,缓解不同物质的抑制效应,促进微生物种间电子传递,增强甲烷生成等,具有综合的强化效果.对水热炭理化特性以及水热炭强化厌氧发酵的作用方式与机理进行了解,有利于进一步开展水热炭强化厌氧发酵以及农业废弃物高效厌氧处理的研究与应用. 展开更多
关键词 农业废弃物 生物质 厌氧发酵 水热炭 产甲烷
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干法厌氧发酵装备同步升温发酵及微生态网络研究 被引量:1
8
作者 衣蕊 赵立欣 +3 位作者 姚宗路 冯晶 刘新鑫 于佳动 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期376-385,共10页
干法厌氧发酵是提高农业农村废弃物处理效率及资源高效循环的重要技术之一。先前围绕该技术产甲烷效率低、传质传热不均匀等问题,提出了微好氧同步预升温干发酵技术,设计了配套装备,开展了小试和中试试验,产甲烷效率得到改善。为进一步... 干法厌氧发酵是提高农业农村废弃物处理效率及资源高效循环的重要技术之一。先前围绕该技术产甲烷效率低、传质传热不均匀等问题,提出了微好氧同步预升温干发酵技术,设计了配套装备,开展了小试和中试试验,产甲烷效率得到改善。为进一步提高放大装备的实际应用质量,在对发酵装置密封、进出料、喷淋循环系统等关键部件优化的基础上,探明了最优曝气量及实际应用中微好氧预升温阶段物质转化特性,揭示了微生物生态网络关系,评价了实际运行效果。结果表明:对关键部件的优化显著提升装备运行稳定性,微好氧同步预升温阶段最优曝气量为10 L/min,容积产气率达到1.20 m^(3)/(m 3·d)。物料在第40小时升温至42℃,曝气组各层物料温度较未曝气组均提高45.54%、32.46%和52.06%。同步预升温促进了物料各层纤维素和半纤维素的降解,提高了酸化效率,有机酸质量浓度分别提高59.83%、50.69%和20.85%,物料产气潜力提高34.9%。探明了微生物网络关系以及与发酵环境因子变化的相关性,发现微好氧预升温阶段具有协同作用的功能微生物SBR1031、Synergistales和Gaiellales,丰度提高57.67%、15.88%和68.59%。 展开更多
关键词 农业农村废弃物 干法厌氧发酵 微好氧 发酵装备 微生物群落
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黄淮海地区蔬菜尾菜产生系数测算及资源台账构建研究 被引量:1
9
作者 罗娟 赵立欣 +5 位作者 霍丽丽 朱晓兰 姚宗路 于佳动 赵亚男 邢广青 《中国蔬菜》 北大核心 2023年第10期60-66,共7页
针对蔬菜尾菜存在的资源底数不清、利用方向不明等问题,探索建立科学规范的蔬菜尾菜产生系数测算方法,明确系数推荐值范围,并以北京市昌平区为例构建了蔬菜尾菜资源台账。研究表明:黄淮海地区典型蔬菜尾菜的产生系数在0.9%~10.7%之间,... 针对蔬菜尾菜存在的资源底数不清、利用方向不明等问题,探索建立科学规范的蔬菜尾菜产生系数测算方法,明确系数推荐值范围,并以北京市昌平区为例构建了蔬菜尾菜资源台账。研究表明:黄淮海地区典型蔬菜尾菜的产生系数在0.9%~10.7%之间,可收集系数在0.22~0.93之间,收获时的含水率均在80%以上,不同蔬菜尾菜的产生系数、可收集系数、含水率存在很大差异;与以藤蔓为主的瓜果类、豆类、茄果类尾菜相比,叶菜类尾菜的收集难度更大。2021年北京市昌平区尾菜理论资源量为1.48万t(鲜质量),可收集量为1.12万t,尾菜综合利用率约为55.39%,市场化主体利用占比超过90%,直接还田量约为8%,农户分散利用量仅占不到2%;利用途径基本为肥料化利用,占比高达99.69%。综上,我国蔬菜尾菜离田利用方式以肥料化为主,整体资源化利用水平仍较低。 展开更多
关键词 蔬菜 尾菜 产生系数 资源台账 利用
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进料浓度对玉米秸秆与牛粪全混式厌氧发酵特征影响研究 被引量:3
10
作者 冯晶 赵兰兰 +4 位作者 赵立欣 姚宗路 于佳动 罗娟 陈建坤 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期221-227,共7页
目前,中国大多数沼气工程均采用农作物秸秆与畜禽粪便为主要原料,但对于实际沼气工程的工艺控制,尤其是对于沼气工程进料混配及发酵浓度等控制工艺仍缺少参考和支撑。该研究采用玉米秸秆与牛粪原料,在中温条件下,利用纯牛粪、纯秸秆以... 目前,中国大多数沼气工程均采用农作物秸秆与畜禽粪便为主要原料,但对于实际沼气工程的工艺控制,尤其是对于沼气工程进料混配及发酵浓度等控制工艺仍缺少参考和支撑。该研究采用玉米秸秆与牛粪原料,在中温条件下,利用纯牛粪、纯秸秆以及秸秆与牛粪干物质比(S:CM)=1:1、1:3、3:1条件的混合原料,按照不同干物质浓度(total solid,TS)=3%、6%、8%,梯次启动CSTR反应器,系统探讨物料配比与发酵浓度对反应器产气量、甲烷体积分数、pH值、氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)、挥发酸(volatile fatty acids,VFAs)含量等运行特征的影响。结果表明,正常运行时,纯秸秆与纯牛粪条件下厌氧发酵产气效果显著低于混合原料,且所有条件下反应器的产气量基本都随着发酵浓度升高而升高。在发酵浓度为8%条件下,S:CM=3:1和1:1的反应器容积产气率在运行130和150 d后分别达到峰值0.78和0.76 L/(L·d)。随着反应器的持续运行,170 d后各反应器的产气率与pH值降低,而VFAs与ORP升高。S:CM=3:1和1:1的反应器容积产气率降低至0.6 L/(L·d),pH值降低至6.5左右。这主要是由于恒定的搅拌功率条件下,随着反应器内TS升高,搅拌转速降低,进而在反应器内产生搅拌死区与浮渣等问题,导致反应器内局部酸化,造成系统整体失稳。在启动期间,所有5个条件下反应器内ORP呈缓慢上升趋势。运行172d后,S:CM=1:1条件下ORP迅速增加至高于–300mV。总体而言,厌氧系统中VFA浓度随着进料中秸秆比例增加而增加,且丙酸积累发生并变得更加严重。这也在一定程度上表明,与采用秸秆与粪便混合原料厌氧发酵相比,采用纯秸秆原料厌氧发酵生产沼气厌氧反应器的运行稳定性较差。 展开更多
关键词 发酵 秸秆 沼气 进料浓度 产气特性
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基于微好氧同步预升温的序批式厌氧干发酵特性 被引量:3
11
作者 于佳动 刘新鑫 +3 位作者 赵立欣 冯晶 陈建坤 郭占斌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期213-219,共7页
序批式厌氧干发酵是规模化处理农业农村废弃物生产清洁能源的重要技术,存在物料分解速率低、运行能耗高、传质传热不均匀等突出问题,制约甲烷产率的提高。该研究通过调节发酵初期反应器溶氧浓度,建立微好氧同步预升温高效序批式厌氧干... 序批式厌氧干发酵是规模化处理农业农村废弃物生产清洁能源的重要技术,存在物料分解速率低、运行能耗高、传质传热不均匀等突出问题,制约甲烷产率的提高。该研究通过调节发酵初期反应器溶氧浓度,建立微好氧同步预升温高效序批式厌氧干发酵体系,进一步研究微好氧状态下物料自升温、分解、中间产物性质,以及关键微生物群落对促进物料升温及甲烷生产的作用机制。结果表明:微好氧环境使物料升温速率提高27.12%,产甲烷过程不依靠外源加热温度仍可保持在42.48℃以上。发酵初始阶段的少量曝气使厌氧发酵过程中间产物转化效率显著提升(P<0.05),特别是丙酸积累含量下降了82.63%,累积沼气和甲烷产量分别提高了56.76%和41.79%。细菌Bacteroidales、Clostridiales和古菌Methanosarcina、Methanobacterium有利于促进微好氧同步预升温和甲烷生产效率提升,并与降解率和有机酸浓度具有显著的相关性。该研究可为探索序批式厌氧干发酵实际工程高效调控工艺提供理论基础。 展开更多
关键词 发酵 温度 农业废弃物 微好氧
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微好氧预升温序批式干发酵装置设计与应用 被引量:2
12
作者 郭占斌 衣蕊 +3 位作者 赵立欣 冯晶 叶炳南 于佳动 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期346-354,共9页
为解决微好氧同步预升温序批式干发酵工艺实际运行过程中现有装备存在曝气不充分、喷淋均匀度低等问题,加快促进纤维物料降解和中间物质转化并提高产气效率,创新设计装备喷淋系统、曝气系统,优化集成了微好氧预升温序批式厌氧干发酵一... 为解决微好氧同步预升温序批式干发酵工艺实际运行过程中现有装备存在曝气不充分、喷淋均匀度低等问题,加快促进纤维物料降解和中间物质转化并提高产气效率,创新设计装备喷淋系统、曝气系统,优化集成了微好氧预升温序批式厌氧干发酵一体化装备,实现微好氧快速预升温、喷淋均匀接种、高效生产沼气。通过喷头特性比选出适合粘稠沼液循环的螺旋式喷嘴,并计算出当喷淋面积为0.6 m×0.6 m时,最佳喷头间距和管道直径分别为0.37 m和0.08 m,喷淋覆盖面积可达到物料表面积的87.33%。为方便物料进出,设计曝气管道对称分布在物料两侧,共设置6支平行曝气管,单侧管道间距和两端管道间距分别为0.5 m和0.7 m。集成装备并耦合微好氧同步预升温序批式干发酵工艺,通过长期试验确定实际运行中的多组反应器序批启动调控策略应为8组反应器,启动间隔为3 d,发酵周期为24 d。基于规模化奶牛养殖场对技术装备应用经济效益进行核算,得出投资回收周期约为4年,与传统湿法厌氧发酵技术相比减少了约1.3年。 展开更多
关键词 厌氧干发酵 微好氧预升温 发酵装备 喷淋系统 曝气系统
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序批式秸秆牛粪混合厌氧干发酵影响因素研究 被引量:13
13
作者 于佳动 赵立欣 +3 位作者 冯晶 姚宗路 黄开明 罗娟 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第15期215-221,共7页
为提高中国农业废弃物序批式厌氧干发酵工艺的产甲烷效率,该文研究了不同因素作用下玉米秸秆-牛粪混合原料序批式厌氧干发酵特性及微生物群落特征,探明重要影响因素及其相互作用关系。研究发现,喷淋频率、接种物浓度对促进序批式厌氧干... 为提高中国农业废弃物序批式厌氧干发酵工艺的产甲烷效率,该文研究了不同因素作用下玉米秸秆-牛粪混合原料序批式厌氧干发酵特性及微生物群落特征,探明重要影响因素及其相互作用关系。研究发现,喷淋频率、接种物浓度对促进序批式厌氧干发酵容积产甲烷率具有关键作用,贡献度分别为30.84%和24.96%,细菌群落对序批式厌氧干发酵产气特性影响显著(P<0.05),喷淋频率、接种物浓度提高促进了Ruminofilibacter、Hydrogenispora、Ruminiclostridium丰度,提高了体系容积产甲烷率,并具有明显的协同作用关系,对改善序批式厌氧干发酵环境具有重要的调节作用。该研究为优化农业废弃物序批式厌氧干发酵产甲烷工艺关键因素把控提供理论参考。 展开更多
关键词 秸秆 甲烷 序批式厌氧干发酵 影响因素 喷淋频率 接种物浓度
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序批式秸秆牛粪混合厌氧干发酵过程物料理化及渗滤特性 被引量:6
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作者 于佳动 赵立欣 +5 位作者 冯晶 姚宗路 申瑞霞 黄开明 陈建坤 张迎 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第20期228-234,共7页
序批式厌氧干发酵技术在规模化处理农业废弃物方面具备优势,通过工艺调控优化使产气效率得到明显改善,但对其物质转化特性的综合研究尚待深入。该文在发酵温度和秸秆粒径交互因素下,对不同干发酵环境理化特性及微生物群落进行比较,探寻... 序批式厌氧干发酵技术在规模化处理农业废弃物方面具备优势,通过工艺调控优化使产气效率得到明显改善,但对其物质转化特性的综合研究尚待深入。该文在发酵温度和秸秆粒径交互因素下,对不同干发酵环境理化特性及微生物群落进行比较,探寻提高物质转化效率机制、物料形态及渗滤液流动特性。结果表明,高温和细粒径条件显著改善生物转化效率,通过加速有机酸转化,使物料降解率和沼气产量提升了22.61%和56.17%。发酵10d,细粒径物料结构-渗滤液流动规律基本稳定,形成渗滤液由反应器中区向外区流动趋势,并与Clostridiales、Bacillales、Methanosarcina、Methanoculleus丰度呈正相关(P<0.05),形成最佳转化状态。该研究可为评价和改善不同序批式厌氧干发酵体系运行效率提供理论依据。 展开更多
关键词 秸秆 序批式厌氧干发酵 生物转化 物料结构 渗滤液流动
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序批式玉米秸秆牛粪混合厌氧干发酵产甲烷工艺优化研究 被引量:6
15
作者 于佳动 赵立欣 +5 位作者 冯晶 姚宗路 黄开明 罗娟 魏世萌 陈建坤 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第B11期86-92,共7页
随着中国农业集约化水平的提高,秸秆、畜禽粪便等资源相对集中,为序批式厌氧干发酵产甲烷技术应用创造了良好条件。而国内对干发酵技术研究尚不成熟,尤其是关键因素对发酵性质的影响极其相互作用关系尚不明确,限制了工艺优化效果。该文... 随着中国农业集约化水平的提高,秸秆、畜禽粪便等资源相对集中,为序批式厌氧干发酵产甲烷技术应用创造了良好条件。而国内对干发酵技术研究尚不成熟,尤其是关键因素对发酵性质的影响极其相互作用关系尚不明确,限制了工艺优化效果。该文着重研究了不同喷淋频率、接种量、物料配比作用下,玉米秸秆-牛粪混合原料序批式厌氧干发酵产甲烷、中间产物生成特性及其相互关系。结果表明:不同物料配比下,喷淋频率和接种量促进甲烷产量的作用方式不同,增加牛粪比例可显著提高产甲烷效率和产量。在甲烷产量快速增加阶段(第7~20天),不同关键因素的变化对中间产物总量及其组分影响显著(P<0.05),丙酸积累至约350mg/L以上时导致干发酵体系产甲烷能力下降,而氨氮浓度提高则有利于甲烷产量的提高。最优工艺参数,秸秆-牛粪干物质比为3∶7、喷淋频率为间隔6 h,接种量为30%获得最大甲烷产量为135.7 L/kg。该研究可为规模化养殖场利用序批式厌氧干发酵技术处理农业废弃物高效生产清洁能源提供理论指导。 展开更多
关键词 甲烷 秸秆 序批式厌氧干发酵 喷淋频率 接种量
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我国集约化奶牛养殖场粪污污染综合防治全链条技术模式评价 被引量:3
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作者 于佳动 赵立欣 +4 位作者 姚宗路 李佩琪 冯晶 罗娟 叶炳南 《中国乳业》 2021年第11期12-22,共11页
我国奶牛粪污产量大、成分复杂、处理效率低、污染风险高,集约化养殖场粪污污染综合防治效率亟需提升。基于我国奶牛养殖场主要分布区域的3000头以上大型集约化奶牛养殖场,开展了粪污污染综合防治技术模式评价研究,对粪污污染综合评价... 我国奶牛粪污产量大、成分复杂、处理效率低、污染风险高,集约化养殖场粪污污染综合防治效率亟需提升。基于我国奶牛养殖场主要分布区域的3000头以上大型集约化奶牛养殖场,开展了粪污污染综合防治技术模式评价研究,对粪污污染综合评价指标体系确定权重,进行指标赋值,提出评分标准,开展技术模式评价,因地制宜提出大型集约化奶牛养殖场粪污污染综合防治最佳技术模式。结果表明,技术指标在指标体系分配权重最高,占比59.36%,其次为经济指标和环境指标。15个评价指标共赋值203个,形成评分标准。凝练出6种“全链条”粪污污染综合防治技术模式,其中,以厌氧发酵技术为核心的“干清粪干发酵气肥联产+沼渣肥农田施用”模式、以垫料化技术为核心的“干清粪垫料+粪肥农田施用”模式分别适合在华北和西北地区推广应用,而以肥料化技术为核心的“干清粪堆肥+全量还田利用”模式在北方地区都较为适用。该研究可为集约化奶牛养殖场粪污污染综合防治提供参考。 展开更多
关键词 粪污污染综合防治 集约化奶牛养殖场 评分标准 技术模式
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喷淋次数和接种量对序批式秸秆牛粪混合干发酵产气性能的影响 被引量:3
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作者 于佳动 赵立欣 +4 位作者 冯晶 姚宗路 黄开明 罗娟 魏世萌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第21期228-233,共6页
序批式干法厌氧发酵产沼气技术可明显提高有机废弃物处理能力,但在提高以秸秆为主的农业废弃物发酵效率核心工艺及产气性能方面还缺乏系统的研究。该文通过调节喷淋次数和接种量研究了以玉米秸秆为主要原料的序批式干法厌氧发酵产气性能... 序批式干法厌氧发酵产沼气技术可明显提高有机废弃物处理能力,但在提高以秸秆为主的农业废弃物发酵效率核心工艺及产气性能方面还缺乏系统的研究。该文通过调节喷淋次数和接种量研究了以玉米秸秆为主要原料的序批式干法厌氧发酵产气性能,并通过模型拟合、水解产物分析等手段揭示了影响水解和甲烷生产的制约因素。结果表明,调节喷淋次数和接种量均对沼气产量具有显著性影响(P<0.05)。喷淋次数为4次/d,接种量不低于质量分数20%时,沼气产量最大为251.6 L/kg。而且,产气高峰期甲烷体积分数平均为55%左右。增加接种量、提高喷淋次数可有效促进底物的水解。但是,甲烷产量、最大产甲烷率却呈现先增加后降低的趋势,并明显受到有机酸(丙酸)、氨氮积累浓度的制约,水解产物高效转化对提高产气效率具有重要作用。该研究可为改善秸秆序批式干法厌氧发酵工艺优化提供理论指导。 展开更多
关键词 秸秆 甲烷 水解 序批式干法厌氧发酵 喷淋次数 接种量
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NaOH预处理提高甘蔗叶产甲烷性能及其机理分析 被引量:9
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作者 罗娟 赵立欣 +6 位作者 孟海波 李秀金 冯晶 袁海荣 任雅薇 于佳动 黄开明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第24期262-270,共9页
为提高甘蔗叶厌氧消化的产甲烷性能,采用NaOH对粉碎后的甘蔗叶进行了预处理,得到了不同NaOH浓度、不同预处理时间条件下甘蔗叶厌氧消化的甲烷产率,并研究比较了预处理前后甘蔗叶微观物理形态、化学分子结构和化学组分的变化。结果表明:... 为提高甘蔗叶厌氧消化的产甲烷性能,采用NaOH对粉碎后的甘蔗叶进行了预处理,得到了不同NaOH浓度、不同预处理时间条件下甘蔗叶厌氧消化的甲烷产率,并研究比较了预处理前后甘蔗叶微观物理形态、化学分子结构和化学组分的变化。结果表明:与未预处理甘蔗叶相比,NaOH预处理甘蔗叶的累计产甲烷量提高了22.02%~89.94%,厌氧消化时间T80缩短了2~4 d,其中6%NaOH-5d预处理甘蔗叶的产甲烷性能最好;NaOH破坏了甘蔗叶表面蜡质层和细胞壁结构,促进了甘蔗叶表面二氧化硅、木质素等分解,打破了对纤维素的束缚;预处理后甘蔗叶的木质纤维素结构发生明显变化,其中木质素的羟基、甲氧基和羰基等部分官能团发生不同程度断裂,紧致的大分子结构发生分解,纤维素的结晶度降低,部分氢键遭到破坏,半纤维素发生了分子间和分子内的降解;预处理甘蔗叶的木质纤维素含量均有不同程度的降低,可被微生物分解利用的有机物质增多,其中6%NaOH-5d预处理甘蔗叶厌氧消化的木质素、纤维素、半纤维素降解率分别提高了9.27%、25.14%和21.52%。因此NaOH预处理是一种提高甘蔗叶厌氧消化产甲烷性能的有效方法。 展开更多
关键词 废弃物 发酵 沼气 甘蔗叶 NaOH预处理 机理分析
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NaOH预处理甘蔗叶与猪粪-牛粪混合厌氧消化工艺参数优化 被引量:5
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作者 罗娟 赵立欣 +6 位作者 姚宗路 孟海波 李秀金 冯晶 袁海荣 于佳动 黄开明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期212-218,共7页
为探究Na OH预处理甘蔗叶与猪粪、牛粪混合厌氧消化性能,该文在研究甘蔗叶分别与猪粪、牛粪不同配比厌氧消化性能及动力学特性的基础上,采用Box-Behnken试验设计方法开展3种物料混合厌氧消化试验,并运用响应曲面法模拟和优化温度、混配... 为探究Na OH预处理甘蔗叶与猪粪、牛粪混合厌氧消化性能,该文在研究甘蔗叶分别与猪粪、牛粪不同配比厌氧消化性能及动力学特性的基础上,采用Box-Behnken试验设计方法开展3种物料混合厌氧消化试验,并运用响应曲面法模拟和优化温度、混配比、C/N 3个工艺参数。结果表明,甘蔗叶与动物粪便混合厌氧消化时产生了协同作用,累积沼气产量比假设未产生协同作用的理论计算值提高了8.13%~15.01%;修正的Gompertz模型可以较好地模拟2种物料混合厌氧消化的动力学过程,相关度系数大于0.998;甘蔗叶与猪粪/牛粪(1:1)混合(甘蔗叶与粪比为1)厌氧消化的最优工艺条件为:温度36.5℃,C/N比27∶1,该条件下混合物料的单位干物质产沼气量实测值为337.5m L/g,与预测值(331.92 mL/g)非常接近。 展开更多
关键词 沼气 甘蔗叶 猪粪 牛粪 混合厌氧消化
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规模化养殖场畜禽粪污处理综合评价指标体系构建与应用 被引量:25
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作者 罗娟 赵立欣 +3 位作者 姚宗路 冯晶 于佳动 袁艳文 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第17期182-189,共8页
该研究针对当前规模化养殖场畜禽粪污处理技术模式区域差异大、缺乏综合效益评价等问题,以规模化畜禽养殖场为研究对象,从规划布局、粪污收储运、高效处理转化、农田利用的全链条出发,应用层次分析法构建了一套全面衡量畜禽粪污处理的... 该研究针对当前规模化养殖场畜禽粪污处理技术模式区域差异大、缺乏综合效益评价等问题,以规模化畜禽养殖场为研究对象,从规划布局、粪污收储运、高效处理转化、农田利用的全链条出发,应用层次分析法构建了一套全面衡量畜禽粪污处理的综合评价指标体系,涵盖技术、经济、环境3个方面,包括3个一级指标、6个二级指标和15个三级指标,并运用该指标体系对中国3个主要奶牛养殖区6种粪污处理技术模式进行评价比较。结果表明:东北地区宜采用前分离肥料模式和前分离垫料模式,西北地区宜采用肥料模式和前分离垫料模式,华北地区宜采用厌氧发酵模式。进一步以河北某规模化奶牛养殖场为例进行应用分析表明,该养殖场的粪污处理水平达到了良好水平,与实际情况相符。该指标体系能够客观评价规模化养殖场畜禽粪污处理的综合效益,且能根据评价情况给出优化改进建议,具有实践指导性和可操作性,可为粪污处理工程建设和综合效益评价提供方法体系和理论支撑。 展开更多
关键词 粪污 废物处理 养殖场 评价体系 应用
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