尿泡粪在高温间歇真空厌氧发酵过程中重金属相平衡迁移规律研究

基本信息
批准号:21878139
项目类别:面上项目
资助金额:66.00
负责人:阮榕生
学科分类:
依托单位:南昌大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郑洪立,巫小丹,夏冬华,曹雷鹏,向书玉,宁武建,周婷,邹古月,黎紫含
关键词:
相平衡迁移资源化利用重金属尿泡粪高温间歇真空厌氧发酵
结项摘要

In view of higher treatment difficulty of livestock waste due to application of large amount of copper and zinc in large-scale pig industy, which cause the higher content of heavy metals in feces, and exceeding the standard seriously for heavy metals in wastewater. The experimental results showed that the content of heavy metal, ammonia nitrogen and chemical oxygen demand (COD) decreased significantly compared with normal temperature anaerobic fermentation during thermophilic intermittent vacuum anaerobic fermentation, and heavy metal in solid residue can be passivated by microwave assisted high temperature aerobic pyrolysis. However, the mechanism of equilibrium migration of heavy during in urine immersion feces thermophilic intermittent vacuum anaerobic fermentation need to be further studied to further strengthen this advantage. This project intend to research on the variation mechanism of substrate components, including nitrogen sources (protein, amino acid, heterocyclic nitrogenous substance, humic acid, uric acid, and ammonia nitrogen), organic acid substance, aluminosilicate and alkaline-earth metals, and the influence of above variation on the phase equilibrium migration of Cu, Zn, Pd, Cd between liquid and solid phase, during thermophilic intermittent vacuum anaerobic fermentation, seeking new path to ease the burden of biogas slurry. In addition, to monitor the dynamic and variation feature, efficiency of acid and biogas production of acidogenic bacteria, methanogenic bacteria, which will provide a scientific basis for the perfect combination of harmless and resource utilization of urine immersed feces.

规模化养猪业铜锌用量大,粪污重金属含量高,沼液中重金属严重超标,加大了治理难度。项目组采用高温间歇真空发酵处理尿泡粪,表明沼液中重金属含量、氨氮含量和COD均较常温厌氧发酵显著下降,而沼渣重金属上升可以采用微波辅助高温有氧裂解实现玻璃化钝化。但是对影响尿泡粪高温间歇真空发酵过程中重金属相平衡移动的机理还需要深入研究,以便进一步强化这一优势。本项目拟采用对比试验深入研究高温间歇真空发酵过程中底物组分中含氮物质(蛋白质、氨基酸、杂环含氮物质、腐植酸、尿酸、尿素、氨氮)和有机酸类物质、以及硅铝酸盐和碱土金属含量变化规律及其对重金属铜、锌、铅、镉在沼液和沼渣两项中迁移和平衡移动规律的影响,为减轻沼液治理难度寻找新途径。监测发酵过程中产酸菌群、和甲烷菌群动态及其产酸产气效率的变化特征,为实现尿泡粪无害化和资源化利用的完美结合提供科学基础。

项目摘要

对于尿泡粪中氮源组成及其含量、碳源组成及其含量、重金属形态及含量、碱土金属成分及含量、微生物菌群种属、pH值进行分析。通过人工控制影响高温间歇真空厌氧发酵效率的主要因素及底物的处理方式,探明尿泡粪中重金属在厌氧发酵前后形态及含量的变化,对比厌氧发酵前后微生物菌群、总酸组成及含量的变化。.结果显示,在厌氧发酵温度37 ℃的条件下,CH4累积产量分别是20 ℃及55 ℃条件下的1.06及24倍。并且随着接种比逐渐提高,甲烷累积产量逐渐增加,其对于P在固液两相中的迁移规律也有重要影响。此外,厌氧发酵对于氮素形态分布也有重要影响。不同预处理的稻草对于重金属迁移的影响不同,其中碱处理和超声波相结合的预处理方式能显著提高甲烷产率,且能够有效降低厌氧发酵后沼液中的Cu、Zn含量。通过对于沼液中微生物的分析发现,沼液中土著微生物对于重金属迁移具有重要影响。其原理在于微生物分泌大量胞外聚合物将更多的铜锌吸附、蓄积、沉淀、螯合和固定于胞外最外层聚合物之上,有效地减缓其进入胞内的进程。基于尿泡粪中重金属迁移规律的研究,探究了不同种类的吸附材料对于尿泡粪中的重金属迁移规律的影响:吸附材料膨润土沸石对Cu(Ⅱ)及Zn(Ⅱ)的最大吸附容量分别为16.39 mg/g及12.72 mg/g。羟基磷灰石、磷酸钙和物理酸钠水合物能够快速去除Cu和Zn。负载Fe3O4的磁性生物炭对水溶液中铜的平衡吸附量是原始稻草秸秆生物炭的5倍以上。本研究形成的结论将为实现尿泡粪无害化和资源化利用的结合提供科学基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

黄河流域水资源利用时空演变特征及驱动要素

黄河流域水资源利用时空演变特征及驱动要素

DOI:10.18402/resci.2020.12.01
发表时间:2020
2

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

DOI:
发表时间:2020
3

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
4

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

TGF-β1-Smad2/3信号转导通路在百草枯中毒致肺纤维化中的作用

DOI:10.13692/ j.cnki.gywsy z yb.2016.03.002
发表时间:2016
5

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021

阮榕生的其他基金

批准号:30960304
批准年份:2009
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目

相似国自然基金

1

热敏粘性生物聚合物在真空脉动超声干燥过程中水分迁移规律研究

批准号:21506220
批准年份:2015
负责人:赵庆生
学科分类:B0802
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
2

水泥水化过程中重金属离子迁移转化规律的研究

批准号:51202036
批准年份:2012
负责人:谢燕
学科分类:E0202
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

污泥中重金属Cu和Pb在热解过程中的迁移转化规律及其原位催化机制研究

批准号:21806137
批准年份:2018
负责人:田科
学科分类:B0606
资助金额:25.50
项目类别:青年科学基金项目
4

全氟有机酸及其前驱物在污泥厌氧发酵过程中的迁移转化与调控机制研究

批准号:41271465
批准年份:2012
负责人:张超杰
学科分类:D0711
资助金额:75.00
项目类别:面上项目