猪粪原料沼气工程系统中的原核微生物群落结构

采集了中国不同地区的13个猪粪原料沼气工程系统的沼液,利用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术研究了原核微生物群落组成及多样性。结果表明,Firmicutes是猪粪原料沼气工程系统中的主导微生物,其次为Bacteroidetes、Proteobacteria和Chloroflexi。在相似的温度条件下,铵态氮与磷酸盐的比例是影响猪粪原料沼气工程系统原核微生物群落结构及多样性的主要因素。较高的铵磷比会富集Firmicutes门的菌群,尤其是Clostridium sensu stricto属;而较低的铵磷比则有利于Bacteroidetes和Proteobacteria。不同营养类型产甲烷菌对高浓度铵态氮耐受程度不同（氢营养型产甲烷菌 >Methanosarcina >Methanosaeta）,影响着产甲烷菌群落组成。产甲烷菌和互营菌的群落组成是影响沼气发酵产气效率的重要生物因素,高比例的氢型产甲烷菌和丙酸互营菌更有利于提高产甲烷效率。     

猪粪原料沼气工程系统中的原核微生物群落结构

采集了中国不同地区的13个猪粪原料沼气工程系统的沼液,利用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术研究了原核微生物群落组成及多样性。结果表明,Firmicutes是猪粪原料沼气工程系统中的主导微生物,其次为Bacteroidetes、Proteobacteria和Chloroflexi。在相似的温度条件下,铵态氮与磷酸盐的比例是影响猪粪原料沼气工程系统原核微生物群落结构及多样性的主要因素。较高的铵磷比会富集Firmicutes门的菌群,尤其是Clostridium sensu stricto属;而较低的铵磷比则有利于Bacteroidetes和Proteobacteria。不同营养类型产甲烷菌对高浓度铵态氮耐受程度不同(氢营养型产甲烷菌MethanosarcinaMethanosaeta),影响着产甲烷菌群落组成。产甲烷菌和互营菌的群落组成是影响沼气发酵产气效率的重要生物因素,高比例的氢型产甲烷菌和丙酸互营菌更有利于提高产甲烷效率。     

低劣生物质厌氧产甲烷过程的模拟研究进展

低劣生物质厌氧消化可以减少温室气体的排放并且生产生物甲烷作为能源。介绍了关于厌氧消化过程、底物的相关理论,还对目前主要用于厌氧产甲烷过程研究的数学模型以及碳氮磷转化的模拟研究进行了综述。其中,一级动力学模型是最为简单的数学模型,其可以通过简单的计算得到整个过程中甲烷产量随着时间的变化曲线,但是只限于较准确模拟甲烷产率的ADM1模型相对发展最为全面、应用最为广泛,且能够针对具体要研究的对象进行模型的修改。同时总结了较为常见的底物厌氧产甲烷研究模型、研究对象及结果、已有碳/氮/磷转化模拟研究及相关研究,并对开展针对厌氧产甲烷过程中碳氮磷转化的模拟研究进行了展望。     

生物甲烷系统的组分分析与综合评价

明确生物甲烷过程中原料、沼液和沼渣的组成与系统的综合评价,在优化生物甲烷系统、减少污染物排放等方面都具有重要意义。研究了牛粪、猪粪、秸秆、餐厨垃圾和鸡粪等五种典型原料的生物甲烷系统,分析原料、沼气、沼液和沼渣的组成,并在此基础上构建了包含绿色度、甲烷产率、沼液沼渣的重金属污染度和潜在生态风险四个方面的生物甲烷系统综合评价体系。研究结果表明：猪粪原料的生物甲烷系统绿色度和甲烷产率最高,分别达到0.222和212 ml·g^-1,但其沼渣的重金属污染度最高;牛粪原料的生物甲烷系统绿色度较高,达到0.200,沼渣的重金属污染度最低,但甲烷产率仅有116 ml·g^-1;秸秆原料的生物甲烷系统沼渣的潜在生态风险最低,沼液的重金属污染度和潜在生态风险较低,但绿色度和甲烷产率偏低;鸡粪原料的生物甲烷系统甲烷产率较高,达到183 ml·g^-1,但沼液的重金属污染度和潜在生态风险都最高,且绿色度较低;餐厨垃圾原料的生物甲烷系统性能最差,绿色度和甲烷产率最低,并且沼渣的潜在生态风险最高。     

低劣生物质厌氧产甲烷过程的模拟研究进展

低劣生物质厌氧消化可以减少温室气体的排放并且生产生物甲烷作为能源。介绍了关于厌氧消化过程、底物的相关理论,还对目前主要用于厌氧产甲烷过程研究的数学模型以及碳氮磷转化的模拟研究进行了综述。其中,一级动力学模型是最为简单的数学模型,其可以通过简单的计算得到整个过程中甲烷产量随着时间的变化曲线,但是只限于较准确模拟甲烷产率的ADM1模型相对发展最为全面、应用最为广泛,且能够针对具体要研究的对象进行模型的修改。同时总结了较为常见的底物厌氧产甲烷研究模型、研究对象及结果、已有碳/氮/磷转化模拟研究及相关研究,并对开展针对厌氧产甲烷过程中碳氮磷转化的模拟研究进行了展望。     

不同来源家庭户用沼气池沼液成分分析及风险评价

采集了中国8个省市的43个不同原料家庭户用沼气池的沼液,进行化学需氧量(COD)、氨氮(NH+4-N)、磷酸盐(PO43?)和重金属等指标分析,阐述不同原料导致沼液成分的差异,评价了不同来源沼液存在的生态风险,旨在为不同来源沼液的资源化利用提供理论依据。研究结果表明,以牛粪和秸秆为原料的沼液COD浓度较高,分别达到6800 mg·L?1和5800 mg·L?1;以猪粪和混合粪便为原料的沼液氨氮浓度较高,都超过1800 mg·L?1,而牛粪原料沼液氨氮浓度明显低于其他原料,平均值仅有450 mg·L?1,因此以牛粪为原料的沼液COD/NH+4-N显著高于其他三种原料,COD/NH+4-N达到15,而其他三种原料的沼液COD/NH+4-N均低于5;所有原料沼液磷酸盐浓度的平均值均低于80 mg·L?1;沼液中汞的污染较严重,且在不同原料和不同地区的沼液中具有普遍性;潜在生态风险指数RI分析结果表明,云南、河南和湖北的沼液RI介于130~260之间,属于中等生态危害,存在一定的生态风险。     

不同来源家庭户用沼气池沼液成分分析及风险评价

采集了中国8个省市的43个不同原料家庭户用沼气池的沼液,进行化学需氧量（COD）、氨氮（NH₄⁺-N）、磷酸盐（PO₄^3-）和重金属等指标分析,阐述不同原料导致沼液成分的差异,评价了不同来源沼液存在的生态风险,旨在为不同来源沼液的资源化利用提供理论依据。研究结果表明,以牛粪和秸秆为原料的沼液COD浓度较高,分别达到6800 mg·L^-1和5800 mg·L^-1;以猪粪和混合粪便为原料的沼液氨氮浓度较高,都超过1800 mg·L^-1,而牛粪原料沼液氨氮浓度明显低于其他原料,平均值仅有450 mg·L^-1,因此以牛粪为原料的沼液COD/NH₄⁺-N显著高于其他三种原料,COD/NH₄⁺-N达到15,而其他三种原料的沼液COD/ NH₄⁺-N均低于5;所有原料沼液磷酸盐浓度的平均值均低于80 mg·L^-1;沼液中汞的污染较严重,且在不同原料和不同地区的沼液中具有普遍性;潜在生态风险指数RI分析结果表明,云南、河南和湖北的沼液RI介于130～260之间,属于中等生态危害,存在一定的生态风险。