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CSTPCD 北大核心
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摘要:为提高稻草秸秆在厌氧消化过程中的产气能力,试验采用两相厌氧发酵反应器中产生的水解酸化液对秸秆进行生物预处理,考察了空气供应量对预处理后秸秆成分及预处理后秸秆厌氧产气特性的影响,同时还研究了除菌水解液、乙酸溶液及未处理水解液对秸秆预处理的影响.结果表明,经预处理后的稻草秸秆中的VS,TS,木质素、纤维素和半纤维素的降解率都随空气供应量的升高而升高.但降解率的提高并没有使预处理过后秸秆的产气量得到提高,当空气供应量达到95 mL·g-1VS·d-1时,累积产气量达到最高为384. 9 mL·g-1TS,比未处理秸秆提高83%,且产气速率常数(k,)达到最高为0. 1132d-1.水解液中的微生物菌群在预处理过程中起关键作用,且除微生物外还有一些有机酸能促进秸秆的降解.
摘要:对宜兴市周铁镇沙塘港村3种不同下垫面-屋面、庭院、道路的降雨径流各指标监测数据进行拟合,构建了径流污染物积累与冲刷模型,并对比研究宜兴典型村落不同下垫面降雨径流中污染物浓度和有效降雨深度之间的关系.结果表明,宜兴市周铁镇沙塘港村不同下垫面有效降雨深度与径流污染物浓度之间具有相关性,均为线性关系,模型可直接应用于当地中小强度降雨(降雨量<0.1 mm/min)参数的计算,模型预测结果与实测结果拟合性较好,可用于太湖流域典型村落不同下垫面降雨径流污染物积累与冲刷规律的分析.
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CSTPCD 北大核心
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摘要:文章模拟太阳能耦合两相厌氧发酵实验,在降低外部供热的理念上降低最佳温度,实现节能的基础上又能达到高效产沼的目的.模拟太阳能给两相供热,先用密封瓶确定产酸相的最佳温度,再将之应用在两相的实验装置中,研究产甲烷相温度微量变化对产沼能力的影响情况.单独产酸相实验中,温度设定为20℃,25℃,30℃,35℃和40℃,溶解性COD浓度和VFA均随着温度升高而升高,但是35℃VFA浓度高于40℃,说明40℃在产酸阶段受到了抑制作用,在两相实验中推荐产酸相温度为35℃;两相实验产甲烷相温度设定为35℃,33℃和30℃,从产气效率、累计产气量和甲烷含量几个方面来说35℃明显优于其他两组,说明产甲烷相对温度要求敏感.
摘要:选取太湖沿岸宜兴市农村自然村落为研究对象,对研究区域降雨量和4种不同下垫面(屋面、庭院、道路和自留地)降雨径流中污染物进行监测,通过计算污染物的事件平均浓度( EMC),探讨了在天然降雨和人工模拟降雨条件下4种下垫面径流污染物的排放特征及影响因素。结果表明,4种下垫面的降雨径流污染都较严重,若直接排入受纳水体会造成严重污染。包含天然降雨和模拟降雨的综合降雨事件中4种下垫面径流中COD、SS、TN和TP的EMC均值分别为52?77~133?94、55?02~935?65、2?20~8?59和0?066~2?96 mg·L-1,其中,自留地的各项污染指标均最大。降雨量和降雨强度是影响村落地表径流中COD和SS浓度的重要因素。前期晴天时间与庭院、道路和自留地下垫面径流中污染物EMC之间呈正相关,而与屋面径流中污染物EMC之间相关性不明显。
摘要:采用水耕蔬菜人工湿地与垂直流人工湿地组合工艺处理农村生活污水灌溉尾水,针对冬季灌溉尾水量大,而系统处理效果下降问题,对组合工艺进行了运行效果及水力负荷等工艺参数的优化研究.大棚对系统能起到一定的保温效果,系统进出水水温均高出未采取保温强化措施系统2℃左右.在冬季水耕蔬菜人工湿地与垂直流人工湿地受温度影响,污染物去除效能显著下降,随着水力负荷的增大,水耕蔬菜人工湿地对COD、TN及TP的平均去除率和去除负荷呈先增加后减小趋势,其对COD、TP的平均去除率均在0.3 m3/(m2·d)附近达到最大,分别为33.4%和11.5%,TN的平均去除率在0.4m3/(m2·d)附近达到最大,为8.5%;垂直流人工湿地随着水力负荷的增大,对COD、TN、NH4+-N和TP的平均去除率的变化趋势与水耕蔬菜人工湿地相似,在0.2 m3/(m2·d)处达到最大,分别为56.3%、29.3%、23.8%和31.3%.上述结果与人工湿地在其他温度较高季节去除率一般随水力负荷降低而呈上升趋势的结果显著不同,表明在冬季依靠一味降低水力负荷无法达到提高系统去除效能的目的.
[博士论文] 汪楚乔
环境科学与工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:本论文针对农作物秸秆在厌氧消化过程中存在难生物降解和产甲烷易受温度影响等问题,在厌氧消化之前对秸秆进行微需氧生物预处理以提高其水解酸化性能,同时利用秸秆与其他废弃物之间的营养互补和协同作用,构建了以难降解秸秆为主要底物的混合底物两相厌氧消化产沼系统。并以此为基础构建了太阳能光热-相变蓄热与混合底物两相厌氧消化耦合的中试系统,实现了厌氧消化产沼系统在冬季的中温发酵。本文主要研究工作和研究结果包括以下内容。
  针对传统物理-化学预处理方法和生物预处理方法带来的副产物问题和菌种成本等问题,开展了以两相厌氧消化中水解酸化液作为接种物的微需氧生物预处理研究。发现氧气负荷的升高能提高微需氧预处理过程对油菜木质纤维素的降解率,但过量的氧会降低预处理后秸秆的水解产酸性能。在氧气负荷为20mL/gVS秸秆/d,接种液中有机酸浓度为4g/L,预处理时间为10d的条件下预处理的油菜秸秆,经过水解产酸发酵,VFAs和sCOD比未处理油菜秸秆分别提高了88.43%和75.50%。通过对预处理过程中秸秆形貌结构、化学基团和晶体结构变化的研究,发现微生物破坏了秸秆中原本规整的结构、降低了秸秆中纤维素结晶度、减少了木质素相关的化学基团。此外,微需氧预处理前后的微生物群落,尤其是与木质素降解密切相关的微生物菌群发生明显变化,在预处理之后细菌菌群中放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度提高了84.5倍,真菌菌群中黑曲霉(Aspergillus niger)和橘青霉(Penicillium citrinum)的相对丰度分别提高了4.4倍和1.2倍。
  农村地区除农作物秸秆外还存在的厨余垃圾及禽畜粪便等生物质,可以将它们与秸秆进行混合,利用底物之间的协同作用展开混合底物两相厌氧消化研究。研究结果表明(1)通过对水解酸化过程的研究,发现油菜秸秆与其他两种底物混合后能增加水解酸化阶段产生VFAs的浓度,VFAs中乙酸的含量随着鸭粪比例的增加或厨余垃圾的降低而升高,而丙酸的含量显示出相反的规律。(2)通过对产甲烷过程的研究,发现混合底物两相厌氧消化具有明显的协同促进效应,比单独秸秆的总产甲烷量提高了29.3-183.1%。不同混合底物在两相厌氧消化中产甲烷量的增加,一方面与底物中易生物降解物质的增加和C/N比的降低有关,另一方面源于多种混合底物之间的协同作用。实验还发现易水解的厨余垃圾和高含氮的鸭粪与秸秆混合后进行两相厌氧消化,可以提高秸秆的生物降解率。综合水解酸化特性、产甲烷特性和秸秆的生物降解特性,确定油菜秸秆、厨余垃圾和鸭粪的最适宜混合比例为50∶25∶25。(3)通过对两相厌氧消化中温度对水解酸化特性和产甲烷特性的影响研究,发现在20℃~35℃温度范围内,水解产酸发酵的产VFAs能力会随发酵温度的升高而提高,在35℃时最高产酸量达到9270.1mg/L。同时,实验还发现产甲烷过程对温度较敏感,从35℃降低2℃~5℃均会降低其产甲烷能力,在35℃条件下累计产气量比33℃和30℃时分别增加了31.07%和169.88%,但从产气速率角度考虑,产甲烷反应器可以接受短期内从35℃降低不超过2℃的情况。
  在混合底物两相厌氧消化的基础上构建了太阳能辅热的中温两相厌氧产沼中试系统,利用太阳能集热-相变蓄热(PCTS)系统收集和储存太阳能为两相厌氧消化系统供热,减小太阳辐射波动和低温气候造成的发酵温度波动。实验研究了不同供热方式对两相厌氧反应器在冬季产甲烷效能的影响,发现采用太阳能集热-PCTS系统收集和储存太阳能为两相厌氧消化装置供热,可以减小发酵温度的波动并将其保持在中温范围,两相厌氧消化总产气量达到20.48m3,其底物能量转化率比传统太阳能供热和不供热的两相厌氧消化装置分别增加了1.01倍和5.65倍;采用修正Gompertz模型可以很好地拟合太阳能-PCTS系统供热的两相厌氧消化系统甲烷产率变化情况,预测值与实验值误差为1.49%。
  通过对冬季典型工况条件下各子系统的热力性能和热利用效率的研究,发现太阳能辅热的两相厌氧产沼系统在冬季的热利用效率为42.0%,研究表明,可以通过进一步提高换热盘管传热系数,优化管道和反应器的外部保温层等方式提高系统的热利用效率。采用计算流体动力学(CFD)软件对产甲烷反应器内部温度场分布情况进行数值模拟,模拟结果显示供热温度的升高会提高反应器内部升温速率,但同时也会加剧反应器内部的温度分层,综合考虑温度场分布、换热效率和相变蓄热材料的成本,选取55℃作为太阳能辅热装置的供热温度。增加水力搅拌可以提升反应器内温度场分布的均匀程度,当搅拌速度增大到0.27m/s后,反应器内部最大温度差从2.3℃减小到0.2℃。
摘要:选取太湖沿岸宜兴市农村自然村落为研究对象,对研究区域降雨量和4种不同下垫面(屋面、庭院、道路和自留地)降雨径流中污染物进行监测,通过计算污染物的事件平均浓度( EMC),探讨了在天然降雨和人工模拟降雨条件下4种下垫面径流污染物的排放特征及影响因素。结果表明,4种下垫面的降雨径流污染都较严重,若直接排入受纳水体会造成严重污染。包含天然降雨和模拟降雨的综合降雨事件中4种下垫面径流中COD、SS、TN和TP的EMC均值分别为52?77~133?94、55?02~935?65、2?20~8?59和0?066~2?96 mg·L-1,其中,自留地的各项污染指标均最大。降雨量和降雨强度是影响村落地表径流中COD和SS浓度的重要因素。前期晴天时间与庭院、道路和自留地下垫面径流中污染物EMC之间呈正相关,而与屋面径流中污染物EMC之间相关性不明显。
摘要:在发酵温度为35℃和原料干物质质量(TS计)固定的条件下,研究了餐厨垃圾的投加对水稻秸秆(稻秸)厌氧发酵过程中有机质溶出的影响.通过改变稻秸和餐厨垃圾的投加配比(TS/TS),寻求实验最优化参数,二者配比(TS/TS)为1∶0,0∶1,3∶1,4∶1,5∶1,同时研究了餐厨垃圾的加入对稻秸中温两相厌氧发酵系统运行及产气量的影响.结果表明:餐厨垃圾的存在对稻秸有机质的水解周期影响不大,但有利于提高稻秸酸化率和酸化速率.当稻秸与餐厨TS比为3∶1时,实验组酸化率高,单位TS的挥发性有机酸(VFA)溶出量为77.6 mg/g TS,纯稻秸组低,为42.0 mg/gTS.餐厨垃圾的投加还有利于产气时间的提前,且混合物料组系统的稳定性高于单一物料组.一次性投加方式产气量和相分离效果均优于其他各组,单位TS产气量为183.8 mL/g.
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:采用电气浮/陶瓷膜组合工艺对富营养化湖泊型原水进行试验.对比单独陶瓷膜工艺,分析两种工艺在运行过程中陶瓷膜通量的变化.在进水流量5L/h,水温28℃、电流强度1.0 A、极板间距0.6 cm、极板数4组、操作压力0.09 MPa条件下,连续运行40h,考察组合工艺对富营养化湖泊型原水的处理效果.结果表明,组合工艺对浊度、叶绿素a、CODMn、TP、TN的平均去除率分别为98.94%、99.50%、87.77%、60.06%和28.97%,试验期间,工艺运行稳定,可对富营养化湖泊型原水除藻提供参考.
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