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水热预处理对猪粪厌氧消化及沼液生态安全性的影响

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农业工程学报 2022年第6期38卷 193-203页

作者：董仁杰张紫嘉刘晟马艳芳柳珊中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学烟台研究院烟台264670

为进一步提高猪粪在厌氧消化过程中水解性和产甲烷性能,同时增加猪粪沼液还田利用途径的生态安全性,该研究采用水热的方式对猪粪进行预处理,探究了不同温度(70、90、120、150和170℃)水热预处理对猪粪的理化特性和厌氧消化产甲烷性能的... 详细信息

为进一步提高猪粪在厌氧消化过程中水解性和产甲烷性能,同时增加猪粪沼液还田利用途径的生态安全性,该研究采用水热的方式对猪粪进行预处理,探究了不同温度(70、90、120、150和170℃)水热预处理对猪粪的理化特性和厌氧消化产甲烷性能的影响,并对其沼液的生态安全性进行评估。结果表明,不同温度水热处理30 min条件下,猪粪SCOD(Soluble Chemical Oxygen Demand,溶解性化学需氧量)增加了3.9%~43.6%;经150℃水热处理后的猪粪获得最高的产甲烷量(398±40)mL/g(以VS计算,Volatile Solid,挥发性固体),相对于未经处理猪粪的产甲烷量显著提高了5.6%(P<0.05)。猪粪经150℃水热预处理和厌氧消化后的沼液中重金属Hg、As、Pb、Cr和Cd含量均满足《农用沼液(GB/T 40750—2021)》的限量要求;粪大肠杆菌的含量满足《粪便无害化卫生要求(GB7959—2012)》;土霉素大幅度降低,恩诺沙星、磺胺嘧啶和诺氟沙星的含量均低于检测限。因此,适当的水热预处理(150℃)不仅能够提高猪粪的厌氧消化产甲烷性能,并且能够进一步加强粪污无害化处理和降低沼液还田利用的环境风险。

关键词：甲烷沼液猪粪水热预处理厌氧消化

IAA对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响

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农业机械学报 2023年第S2期54卷 341-349页

作者：马艳芳郭亭何荣玉郭春春董仁杰柳珊中国农业大学工学院北京100083 农业农村部种养结合重点实验室南京210014 中国环境保护集团有限公司北京100082 中国农业大学烟台研究院烟台264670

废水中高浓度的盐会抑制微藻的生长,通过添加外源植物激素吲哚乙酸(IAA)来促进微藻在盐胁迫下的生长,同时考察不同微藻和盐离子种类对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响。结果表明,流加模式下培养28 d,小球藻、链带藻、四尾栅... 详细信息

废水中高浓度的盐会抑制微藻的生长,通过添加外源植物激素吲哚乙酸(IAA)来促进微藻在盐胁迫下的生长,同时考察不同微藻和盐离子种类对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响。结果表明,流加模式下培养28 d,小球藻、链带藻、四尾栅藻的最高生物量分别为0.55、0.66、0.75 g/L,总氮和氨氮去除率分别为70.7%、88.5%、79.7%和90.7%、92.6%、92.4%,总磷去除率均达到90%以上。四尾栅藻在模拟高盐废水培养24 d后,高质量浓度IAA(20 mg/L)对其生长效果最好,生物量最高可达0.403 g/L,低质量浓度IAA(≤2 mg/L)对其无明显促进作用甚至抑制生长;高质量浓度IAA(20 mg/L)的总氮和氨氮的去除效果最好,去除率分别为20%和44.1%;总磷去除率为97.2%,其余5组总磷去除率均维持在15%左右。此外,不同种盐条件下四尾栅藻生物量分别为0.667 g/L(空白组)、0.750 g/L(Cl^(-)组)、0.898 g/L(NH_(4)^(+)组)和1.037 g/L(NH_(4)^(+)+Cl^(-)组),各组氮磷去除效果无明显差别,总氮和氨氮去除率分别在30%和50%左右,总磷去除率90%以上。以上研究表明高浓度IAA在盐胁迫条件下对四尾栅藻生长有明显的促进作用,且NH_(4)^(+)和Cl^(-)混合盐离子组获得的四尾栅藻生物量最高。

关键词：吲哚乙酸高盐废水微藻生物量氮磷去除

氨吹脱与酸吸收一体酒糟沼液处理试验装置研究

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农业机械学报 2022年第S2期53卷 249-259页

作者：柳珊刘晟郭宝寿张自强何荣玉董仁杰中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学烟台研究院烟台264670 中节能绿碳环保有限公司北京100055

针对酒糟沼液氨氮浓度高,采用氨吹脱技术回收氮养分存在碱剂利用率低、气液接触效果差和氨吸收率低等问题。为提高酒糟沼液氨回收效率和工艺经济性,对酒糟沼液氨吹脱工艺进行了条件优化,探索了不同温度、Ca(OH)_(2)投加量和填料种类对... 详细信息

针对酒糟沼液氨氮浓度高,采用氨吹脱技术回收氮养分存在碱剂利用率低、气液接触效果差和氨吸收率低等问题。为提高酒糟沼液氨回收效率和工艺经济性,对酒糟沼液氨吹脱工艺进行了条件优化,探索了不同温度、Ca(OH)_(2)投加量和填料种类对氨吹脱与酸吸收一体试验装置运行效果的影响,并进行了酒糟沼液氨吹脱工艺经济性评价。结果表明,经正交试验得到影响因素重要性由强到弱依次为:Ca(OH)_(2)投加量、气流量、温度,较优工艺参数组合为Ca(OH)_(2)投加量6.6 g/L、气流量6 L/min和温度52℃,相应的氨氮去除率为99.0%;Ca(OH)_(2)对SCOD和TP有较好的去除效果,Ca(OH)_(2)投加量6.6 g/L条件下对应的SCOD和TP去除率分别为32.5%和65.7%。氨氮吹脱与酸吸收一体试验中,相对于不投碱情景,投加Ca(OH)_(2)大幅提高了吹脱过程中氨氮、TN、EC、SCOD和TP去除率,分别达97.4%~97.7%、79.8%~84.2%、68.3%~77.4%、36.8%~45.3%和77.1%~91.0%。对比不同温度、填料种类和Ca(OH)_(2)投加量条件下,获得较适宜氨吹脱参数为多面空心球填料、温度37℃、两次(吹脱8 h投9.9 g/L和30 h投7.4 g/L)投加Ca(OH)_(2),其氨氮去除率达到了97.4%,出水氨氮质量浓度低(100 mg/L左右),氨回收量达1.22 kg/m^(3)。对氨吹脱与酸吸收一体试验装置处理酒糟沼液工艺运行进行比较,相比于不投碱和一次投碱情景,两次投碱方案达到97%氨氮去除率需要的工艺运行时间短,处理成本为9.75元/m^(3),具有较好的经济性。因此,氨吹脱对于高氨氮浓度的酒糟沼液处理体现出较好的适宜性,通过氨吹脱高效回收氮养分可缓解沼液农田利用压力,对沼液资源化利用具有重要意义。

关键词：酒糟沼液氨氮吹脱酸吸收经济性评价

水热预处理对猪粪厌氧消化系统中磺胺嘧啶降解的影响

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农业工程学报 2023年第22期39卷 188-198页

作者：柳珊郭春春马艳芳李煜侯雅涵董仁杰中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学烟台研究院烟台264670 中国农业大学资源与环境学院北京100193

为进一步了解水热预处理对猪粪连续厌氧消化过程中磺胺嘧啶(sulfadiazine,SDZ)降解机制的影响,以及对厌氧消化系统性能的影响效果。该研究以猪粪为对象,对比研究了水热预处理对厌氧发酵模式下SDZ的降解变化规律与途径及其对猪粪产气性... 详细信息

为进一步了解水热预处理对猪粪连续厌氧消化过程中磺胺嘧啶(sulfadiazine,SDZ)降解机制的影响,以及对厌氧消化系统性能的影响效果。该研究以猪粪为对象,对比研究了水热预处理对厌氧发酵模式下SDZ的降解变化规律与途径及其对猪粪产气性能的影响。研究结果表明:水热预处理(150℃)使中温连续厌氧反应器中的SDZ的综合去除率显著提升(P<0.05),由40.5%~58.5%提高到54.4%~75.2%;并且通过中间降解产物推测SDZ的生物降解途径主要包括SDZ水解、羟基化、硫脱氧、氨基氧化、嘧啶环裂解等;在厌氧消化性能方面,水热预处理使稳定运行后反应器的日产沼气量提高了约34.05%(P<0.05)。此外,对反应器中微生物群落分析后,发现Syntrophomonas、Sedimentibacter与SDZ的降解高度相关,并且经过水热预处理后Sedimentibacter的相对丰度较未水热预处理显著提升。因此,水热预处理耦合厌氧消化工艺具有同步提高SDZ降解和厌氧消化性能的作用,有助于进一步提高沼液的生态安全性。

关键词：粪降解水热预处理磺胺嘧啶厌氧消化

酒糟厌氧消化产甲烷特性及微生物菌群结构分析

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农业机械学报 2023年

作者：柳珊郭春春何荣玉王淳马艳芳董仁杰中国环境保护集团有限公司中国农业大学工学院中国农业大学烟台研究院

酒糟是酿酒生产过程中的副产物，以酒糟为研究对象，分别考察不同底物总固体（Totalsolid，TS）质量分数（0.5%、1%、1.5%、2%）、接种比（接种污泥与酒糟的挥发性固体质量比）（0.25、0.5、0.75、1、1.5）和温度（25、37、50℃）条件... 详细信息

酒糟是酿酒生产过程中的副产物，以酒糟为研究对象，分别考察不同底物总固体（Totalsolid，TS）质量分数（0.5%、1%、1.5%、2%）、接种比（接种污泥与酒糟的挥发性固体质量比）（0.25、0.5、0.75、1、1.5）和温度（25、37、50℃）条件下酒糟的厌氧消化产甲烷特性。结果表明，随着TS浓度的增加，产甲烷量逐渐增加，2%TS条件下可获得最大的累积产沼气量（532.8mL/g）和产甲烷量（294.7mL/g）。接种比是影响厌氧消化系统的重要因素，随着接种比的增大，系统累积产沼气和产甲烷量呈先增加后减少的趋势，在接种比为0.25和0.5的条件下，系统发生崩溃，并未产甲烷，当接种比为1时，获得最大的累积产沼气和甲烷量。当TS质量分数为2%，接种比为1.5时，发酵温度为50℃的条件下，获得最大的累积产沼气量为559.4mL/g，相较37℃条件下提高了10.2%，而获得的累积产甲烷量为284.0mL/g，相较37℃并未显著提升（P>0.05）。利用修正的Gompertz模型进行产气动力学分析后，发现TS质量分数越高、接种比越大，温度越高，产甲烷迟滞期越短。同时对不同温度反应体系中的微生物群落进行了分析，发现Bacteroidetes和Firmicutes为优势菌门，随着温度的升高，产甲烷菌逐渐由氢营养型代替乙酸营养型。因此，TS浓度、接种比和温度是厌氧发酵重要因素，初步确定2%TS、接种比为1 的中温酒糟厌氧发酵产甲烷性能相对较好。

关键词：酒糟厌氧消化甲烷微生物接种比温度

猪粪水热预处理和厌氧消化条件下的典型抗生素降解性能

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农业机械学报 2022年第S2期53卷 260-269页

作者：陈理马艳芳张紫嘉朱丹阳柳珊董仁杰中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学烟台研究院烟台264670

畜禽养殖过程中排泄的粪污中残存大量抗生素给环境带来潜在风险。为进一步了解水热预处理和厌氧消化对畜禽粪污中典型抗生素降解变化特征,同时明晰抗生素与产甲烷性能的相关性,以猪粪为研究对象,考察了不同温度(70、90、120、150、170℃... 详细信息

畜禽养殖过程中排泄的粪污中残存大量抗生素给环境带来潜在风险。为进一步了解水热预处理和厌氧消化对畜禽粪污中典型抗生素降解变化特征,同时明晰抗生素与产甲烷性能的相关性,以猪粪为研究对象,考察了不同温度(70、90、120、150、170℃)水热预处理对3种抗生素(磺胺嘧啶、土霉素和恩诺沙星)的消减作用,研究了3种抗生素在中温厌氧消化过程中的降解规律及其对产甲烷性能的影响。结果表明,磺胺嘧啶和恩诺沙星在70℃水热处理条件下100%去除,而土霉素在90℃水热处理条件下100%去除;3种抗生素的去除率随着厌氧消化时间的延长而逐渐增加,恩诺沙星在厌氧消化5 d基本达到100%的去除;土霉素在厌氧消化15 d基本达到100%去除,而磺胺嘧啶在厌氧消化30 d去除率达52.9%;厌氧消化过程中磺胺嘧啶的去除率随着起始浓度的增加而降低,低浓度组(SDZ-1、SDZ-2和SDZ-3)在前12 d均能够完全降解,高浓度组SDZ-4和SDZ-5在厌氧消化36 d后的去除率分别为65%和71%。此外,猪粪中磺胺嘧啶为5~150 mg/kg范围内,未见对猪粪厌氧消化产甲烷性能产生负面影响作用,厌氧消化累积沼气和甲烷产量与磺胺嘧啶浓度呈负线性相关(R^(2)=0.9546和R^(2)=0.8654)。因此,水热预处理和厌氧消化对猪粪中磺胺嘧啶、土霉素和恩诺沙星具有明显的消减作用,可为后续水热预处理耦合厌氧消化处理含抗生素粪污的研究提供数据支撑。

关键词：猪粪厌氧消化水热预处理抗生素甲烷

数字治理视角下药品安全监管与互联网医疗耦合协调发展研究——以广州市为例

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互联网周刊 2024年第11期 42-44页

作者：叶柳珊李祥石荣丽广东药科大学医药商学院广东省药品监管科学研究基地广州空港建设运营集团有限公司

本文旨在探究药品安全监管与互联网医疗之间的耦合协调关系,从理论层面论述了二者的耦合机理,然后构建二者的耦合协调发展模型,运用广州市的数据进行测算。测算结果表明,广州市药品安全监管与互联网医疗的耦合度较高,二者相互融合程度较... 详细信息

本文旨在探究药品安全监管与互联网医疗之间的耦合协调关系,从理论层面论述了二者的耦合机理,然后构建二者的耦合协调发展模型,运用广州市的数据进行测算。测算结果表明,广州市药品安全监管与互联网医疗的耦合度较高,二者相互融合程度较好;耦合协调度较低,处于濒临失调水平。根据研究结果,本文从数字治理的角度提出相关政策建议,以促进二者协同发展。

关键词：药品安全监管互联网医疗