国家自然科学基金(51376078)
- 作品数：7 被引量：43H指数：5
- 相关作者：晏水平王文超余歌刘璐张衍林更多>>
- 相关机构：华中农业大学农业部沼气科学研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金公益性行业(农业)科研专项更多>>
- 相关领域：农业科学环境科学与工程更多>>
- 减压浓缩对沼液CO_2吸收性能和植物生理毒性的影响被引量：9
- 2016年
- 利用减压浓缩试验装置在50℃和2 k Pa下对沼液进行浓缩,分别测试了沼液、沼液浓缩相及冷凝回收稀相的CO2吸收性能和植物生理毒性。结果表明,沼液减压浓缩到4倍时,沼液浓缩相p H值升高至8.73,其饱和CO2吸收负荷增加26.70%,氨氮去除率为86.41%。浓缩相中的大部分氨氮以自由氨的形式转移到沼液稀相中,使稀相p H值达到10.05,饱和CO2吸收负荷达0.075 mol/L。但浓缩相和稀相的净CO2吸收容量之和比原沼液降低21.3%,其主要原因在于减压浓缩过程中自由氨的挥发损失。用原沼液、浓缩沼液及稀相的富CO2溶液育种时,大白菜种子的发芽指数(GI)均大于0.8,表现出较低的植物生理毒性,说明减压浓缩可降低消纳沼液所需的农田面积。试验中也对不同类型CO2吸收强化添加剂的性能进行了比较。在相同的CO2吸收强化性能要求下,钠盐添加剂组富CO2沼液的植物生理毒性低于氨水添加剂组,其主要原因在于添加氨水导致了沼液氨氮含量的大幅增加。
- 贺清尧王文超蔡凯晏水平张衍林
- 关键词：沼液
- 沼液氨氮减压蒸馏分离性能与反应动力学被引量：8
- 2016年
- 对沼液中氨氮进行脱除,有助于降低沼液对环境的潜在危害和在农业生态应用时对植物的生理毒性,但现有沼液氨氮脱除技术存在氨氮分离反应动力学常数较小和耗时较长等问题。基于此,在扩大沼液中氨氮利用价值的目标下,该文在旋转蒸发仪上对沼液进行了减压蒸馏分离研究并探索了温度、压力和Na OH添加量对氨氮分离效果的影响,同时进行了三因素四水平的正交试验,对操作参数进行优化。研究中,采用氨氮分离一级反应动力学常数评价反应速率,用氨氮分离因子评价氨氮分离性能。单因素试验结果表明,Na OH添加量增加有利于同时提升一级反应动力学常数和分离因子。同时,降低操作压力和增加反应温度有助于提升一级反应动力学常数,但却会带来分离因子值的下降。正交试验结果表明,3个操作参数对氨氮分离效果的主次顺序依次为:p H值,压力,温度。筛选出的优方案为Na OH添加量15 g/L(p H值为13.04)、压力15 k Pa、温度35℃,此时氨氮分离一级反应动力学常数为0.97 h-1,达到90%氨氮去除率时分离因子值为395.96。这意味着对p H值提升后的沼液进行减压蒸馏,不仅可对沼液中氨氮达到较好的分离效果,理论上还能回收较高浓度的氨水用于沼气净化提纯。相比于热吹脱和气体吹脱技术,在同等p H条件下,减压蒸馏技术可在较低温度下获得更高的一级反应动力学常数,且极易通过温度和压力的改变进行提升,说明减压蒸馏法分离氨氮在反应动力学上具有优势。研究结果可为以回收高浓度氨水为目标的沼液高效低耗氨氮分离提供参考。
- 贺清尧王文超刘璐余歌晏水平
- 关键词：动力学沼液减压蒸馏
- 生物质灰致沼液氮磷脱除研究被引量：10
- 2017年
- 为降低沼液氮磷脱除的操作费用,提出向沼液中添加生物质灰来辅助氮磷脱除。试验研究了水稻秸秆、花生壳、棉花秸秆和玉米秸秆4种生物质在600℃下燃烧后的生物质灰对沼液pH值、氨氮浓度和总磷的影响。同时考察了生物质灰添加对沼液化学需氧量、悬浮物质量浓度、浊度及植物生理毒性的影响。结果表明,棉花秸秆灰在沼液中的溶解度最大,为12.97%,而花生壳灰溶解度最低,仅为10.67%。通过Ca^(2+)、Mg^(2+)和OH^-等离子的引入,生物质灰添加可部分沉淀沼液中的CO_2,提升沼液p H值至9.5~11.0,满足"热-吹脱"氨氮脱除工艺对p H值的要求。同时,随着生物质灰添加量的增加,沼液中总磷含量基本呈现先降低后略微升高的趋势,当添加100 g/L棉花秸秆灰时,沼液总磷最高脱除率可达78.74%,其质量浓度可由初始值19.66 mg/L降低至4.18 mg/L。这表明生物质灰添加有利于氮磷脱除,理论上可降低氮磷脱除的操作费用。另外,添加生物质灰可在一定程度上降低沼液化学需氧量、悬浮物质量浓度和浊度,其中棉花秸秆灰的综合表现最优,对三者的降低幅度分别达56.71%、57.24%和77.37%。最后,用添加生物质灰后的沼液富CO_2溶液培养大白菜种子,其发芽指数整体大于0.8,表现出较低的植物生理毒性。因此,生物质灰可用于辅助沼液氮磷脱除,有利于沼液后期施用,其中,棉花秸秆灰的效果最优。
- 贺清尧冉毅刘璐王文超晏水平张衍林
- 关键词：沼液氨氮脱除总磷
- CaO/PAC混合絮凝剂的沼液净化性能被引量：10
- 2018年
- 厌氧发酵后产生的沼液中含有大量的有机污染物需要处理,为降低后期沼液处理工程的操作费用,改善常规絮凝剂存在的不足,本文提出向沼液中添加由氧化钙(Ca O)和聚合氯化铝(PAC)组成的混合絮凝剂对沼液进行预处理,降低沼液浊度、化学需氧量(COD)和总磷(TP)质量浓度,以及强化沼液的氨氮脱除潜力,并研究了混合絮凝剂中Ca O和PAC的添加顺序、质量浓度配比和总质量浓度的影响。结果表明,Ca O/PAC混合絮凝剂中Ca O和PAC的添加顺序对沼液净化性能的影响并不显著。降低Ca O/PAC中Ca O与PAC的质量浓度配比(m_(Ca O)/m_(PAC))和增加Ca O/PAC总质量浓度均将会降低沼液浊度、COD含量与TP质量浓度,但以沼液p H来表征的沼液氨氮脱除潜能却随着m_(Ca O)/m_(PAC)值与Ca O/PAC总质量浓度的上升而增加。综合考虑混合絮凝剂对沼液的净化性能,Ca O/PAC混合絮凝剂总质量浓度可选择12.5~18.75g/L,m_(Ca O)/m_(PAC)值可选择(2~10)∶1。
- 涂特冉毅贺清尧梁飞虹王明晏水平
- 关键词：沼液氨氮脱除混凝
- 基于水培技术的沼液净化及生菜品质提升被引量：11
- 2018年
- 以沼液处理后用作农田灌溉用水及低成本生产高品质生菜为目标,采用水培生菜对沼液进行深度净化处理,并以水培前后沼液主要水质参数及生菜品质特性为指标,研究了水培生菜对沼液的净化性能和沼液水培对生菜品质的提升效果,并筛选出了合适的沼液稀释倍数。研究中,先对沼液进行脱氨预处理,然后进行5~30倍稀释后用于水培生菜,并与化学营养液水培效果进行对比。结果表明,采用脱氨沼液水培生菜处理35 d后,氨氮、COD和总磷含量分别下降98.25%~99.34%、83.68%~96.04%和65.94%~80.00%,脱氨沼液的水质指标优于农田灌溉用水标准,且稀释5~15倍的脱氨沼液水培后可在沼液净化效果和节约用水等方面获得综合最优。另外,脱氨沼液可替代营养液用于水培生菜,且生菜的品质更佳,尤其是5~10倍稀释处理。此时,与营养液水培相比,其生菜相对生长量提高60%以上,叶幅变宽4~5 cm,叶片数平均增加2片;类胡萝卜素含量最高提高20.40%,硝态氮含量仅为化学营养液组的2.11%~4.02%,差异显著;还原糖含量提高约7.79%~10.39%,而维生素C含量仅低3.60%~15.40%,差异并不明显。研究表明,沼液脱氨并适当稀释后可以代替化学营养液用于水培生菜,且水培处理后的沼液可以用于灌溉农田。
- 梁飞虹崔秋芳涂特余歌王文超晏水平
- 关键词：沼液氨氮脱除
- 外源吸收剂对沼液CO_2吸收及农业应用的影响被引量：4
- 2017年
- 作为生物质厌氧发酵产沼气的副产物,沼液呈弱碱性,并富含刺激植物生长的有益成分,理论上可作为一种融合CO_2吸收和CO_2生物储存的可再生吸收剂,但沼液CO_2吸收性能需要强化。外源CO_2吸收剂的添加有助于提升沼液的CO_2吸收性能,但也会影响沼液的植物生理毒性。因此,本文在经典鼓泡式CO_2吸收装置中,研究了6种典型外源吸收剂对沼液CO_2吸收性能及植物生理毒性的影响,探究了沼液浓缩倍数和外源吸收剂添加量对沼液CO_2吸收性能的提升效果,并从植物生理毒性及总磷含量角度探讨了其对沼液农业应用的影响。结果表明:减压浓缩对沼液中主要有害物质氨氮具有脱除作用,当沼液被浓缩到5倍时,氨氮脱除率可达87.69%。与直接向原沼液中引入低浓度外源吸收剂相比,通过向浓缩沼液中添加高浓度吸收剂不仅可大幅提高单位体积沼液的CO_2携带量,而且将富CO_2沼液稀释至浓缩前的体积后,其种子发芽指数(GI值)也优于原沼液。同时,外源吸收剂的添加对沼液中总磷具有一定脱除作用,降低了沼液应用过程中磷对环境的潜在危害。6种外源吸收剂中,乙醇胺(MEA)在提高沼液CO_2吸收性能及降低植物生理毒性等方面具有综合优势。
- 王文超贺清尧余歌刘璐晏水平
- 关键词：沼液厌氧发酵二氧化碳捕集
- 减压浓缩对沼液氨氮去除的影响
- 在理论计算的基础上,利用旋转蒸发器对沼液进行了减压浓缩脱除氨氮试验。结果表明,沼液减压浓缩去除氨氮过程主要受沼液中水、氨氮、二氧化碳(CO)之间的反应及传热传质问题影响。沼液中CO的脱除有利于提升沼液pH值,而CO的存在...
- 贺清尧王文超刘璐晏水平张衍林
- 关键词：沼液氨氮二氧化碳
- 文献传递
- 葡萄糖厌氧产甲烷影响因素研究及优化被引量：3
- 2014年
- 糖类基质产甲烷是厌氧发酵技术的重要内容,如秸秆等许多复杂有机物都是首先水解为可溶性糖溶液,进一步产酸产甲烷.以葡萄糖为碳源对糖类基质溶液产甲烷的主要影响因素,如有机浓度、碱度、接种量等进行了研究.结果表明,葡萄糖浓度高于10 000 mg/L初始浓度时,产气量明显下降,系统酸化难以获得稳定的产甲烷条件;通过添加碳酸氢钠提高溶液碱度值对增进产甲烷十分有效,在8 000 mg COD/L初始浓度下,初始碱度值为600mg CaCO3几时可顺利进入产甲烷阶段,在1 500～3 300 mg CaCO3/L的碱度范围,碱度值增加对提高甲烷产量无显著影响.影响产甲烷的显著性因素依次为,接种量＞初始碱度＞初始C/N;初始C/N与总产气量和甲烷产量的相关性均较低.
- 孟亮王殿龙艾平江华王丽张衍林
- 关键词：厌氧甲烷碱度
