温度及吹脱沼气中CO2比例对沼液氨吹脱效果的影响

氨吹脱是一种对养殖场沼液进行深度处理和氮回收的技术,利用沼气对沼液进行氨吹脱可通过沼气反复循环吹脱实现沼气提纯和沼液氨氮脱除耦合,是氨吹脱的新型研究方向,但目前缺乏相关工艺参数。基于此,该文利用CH_4和CO_2混合气体模拟沼气,研究了吹脱温度(70、80、90℃)和气体中CO_2比例(10%、20%、40%)对沼液氨氮脱除过程参数和氨氮脱除效果的影响。结果表明:在试验条件下,温度较高,CO_2比例较低时沼液氨氮脱除效果较好。在90℃、吹脱气体中CO_2比例为10%时,吹脱6 h后沼液的最终氨氮去除率达到99.28%,出水氨氮质量浓度低于60 mg/L,且在40min内沼液的氨氮去除率达到92.15%,反应动力学常数为1.034h-1,可依靠脱除沼液中的酸性物质使得沼液的pH值上升至9.92。对吹脱后沼液水质分析表明,利用模拟沼气对沼液进行氨吹脱,沼液中的化学需氧量(chemicaloxygen demand,COD)去除率达到23.53%～42.20%,总磷(total phosphorus, TP)去除率达到15.85%～32.97%,浊度去除率为20.79%～29.74%。研究结果为利用富CO_2气体对沼液进行氨吹脱工艺提供参考。     

基于CaO调节的太阳能辅助加热猪粪沼液氨吹脱工艺研究

氨吹脱工艺可在氨氮高效去除的同时实现氮素转化，是沼液养分回收的理想方案。在传统吹脱工艺中，碱剂添加，特别是NaOH和加热成本占总成本70%以上，导致运行成本较高。为降低猪粪沼液氨吹脱工艺能耗，该研究探讨使用低成本钙剂CaO替代NaOH调节沼液pH值，采用太阳能加热替代传统加热耦合氨吹脱工艺处理沼液。结果表明：CaO不仅能调节沼液pH值，还具有一定絮凝效果，且以石灰乳形态添加效果更好。当添加浓度为5 g/L时，沼液pH值不低于12.0，沼液浊度、COD、TP去除率分别为88.1%、50.1%、93.8%。不同吹脱组（氨氮去除率高于80%）运行成本结果表明，氨吹脱工艺在高pH值（12.0）驱动而不加热（25 ℃）时沼液处理成本最低，为2.46元/m³，与温度驱动相比，成本降低了52.1%～68.7%。而加热可进一步提升氨氮去除率，将太阳能加热与氨吹脱工艺耦合实现了氨氮去除率的显著提升，沼液经10%石灰乳形态CaO以添加浓度为5 g/L调节后，利用自制的太阳能辅助加热的氨吹脱装置在夏季可获得超过97.5 %的氨氮去除率，即使在冬季氨氮去除率也超过86%。该研究结果可为太阳能耦合氨吹脱低成本氨氮去除工艺实际应用提供可行性依据。     

提高猪场沼液净化处理效果的氨吹脱控制参数

针对畜禽养殖场沼气工程沼液氨氮浓度高,碳氮比不足,直接采用传统生化污水处理法效果不佳的问题,该文对氨吹脱工艺降低猪场沼液氨氮浓度参数进行了试验研究,探索了不同初始氨氮浓度、pH值、气液比、温度等参数对氨氮去除的效果,并进一步研究了Ca(OH)2的混凝作用。结果表明:初始氨氮质量浓度分别为500和900mg/L时,氨氮去除率无显著差异。在初始氨氮质量浓度为900mg/L,pH值为10.5,气液比(流量比)2000,沼液温度30℃的运行条件下,氨氮去除率较高为81.84%。在Ca(OH)2投加量为5.0g/L条件下,混凝沉淀效果较好,化学需氧量(COD)、总磷(TP)和PO43-去除率分别为30.13%、97.44%和98.76%,但总硬度提高了106%。该文研究结果为开发沼液深度处理工艺提供了数据。     

猪粪与玉米秆混合半连续厌氧发酵条件优化研究

为优化重庆地区农村户用沼气池的厌氧发酵过程,提高沼气产量和沼液化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率,采用均匀设计,研究了不同运行条件(总固体(total solid,TS)浓度,进料比和搅拌频率)对猪粪和玉米秆混合半连续厌氧发酵过程的影响,探讨了适宜条件下的微生物群落结构。结果表明,产气的适宜条件为TS 7%、进料比5%、搅拌频率2次/d;COD去除的适宜条件为TS 5%、进料比10%、搅拌频率1次/d;TS和搅拌频率越小,COD去除率越高,原料的利用程度越好。综上考虑,选择后者为猪粪与玉米秆混合发酵的最优条件,整个过程平均容积产气率为0.498 L/(L·d);增大换料程度后,产气率由0.405 L/(L·d)提升到0.592 L/(L·d),COD去除率为82.7%,且发酵环境中形成了稳定高效的微生物群落,其中细菌和古菌的优势种群都达到了微生物种群的80%以上,细菌主要是厚壁菌门(Firmicutes,占59.16%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,占26.89%),古菌主要是甲烷八叠球菌属(Methanosarcina,占65.88%)和甲烷杆菌属(Methanobacterium,占18.01%)。本研究为户用沼气池的稳定产气和运行管理提供了科学依据。     

不同粒径生物质灰渣填料净化生活污水的试验研究

以生物质灰渣为研究对象,采用室内土柱淋溶模拟法,研究了不同粒径组合的生物质灰渣对生活污水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH+4-N)的去除效果。结果表明:(1)COD的去除效果随粒径的增加而增加,L1处理(0.25~0.5mm粒径组合)对COD的去除效果最好,去除率在79.2%以上;(2)试验运行期间,出水TN浓度随进水次数的增加而增加,前期各处理均保持较高的TN去除率,整个试验过程L6处理对TN的去除效果最明显;(3)出水TP浓度随着试验的进行逐渐升高,在整个试验过程中,出水TP浓度表现为L6L5L2L3L1L4处理,其中L4处理对TP的去除效果稳定,平均去除率达48.7%,小粒径填料对TP的去除效果较差;(4)各处理均能有效的去除氨氮,去除率均在90%以上,但较大粒径的填料对氨氮的去除效果更好。总体而言,小粒径生物质灰渣对TN有较好的去除效果,大粒径填料L1处理对COD和氨氮去除效果较好,均一中粒径的L4处理对TP的去除效果较好。     

生物质灰渣粒径及净化柱高径比对沼液净化效果的影响

为解决生物质灰渣利用和沼液排放引起的污染环境问题,以生物质灰渣为滤料采用自然渗滤对沼液进行了净化处理试验.结果表明:灰渣对沼液具有较好的净化能力,粒径是影响灰渣对沼液净化效果的重要因素,灰渣粒径越小净化效果越明显,相同质量灰渣粒径＞3 mm时,渗滤速率为4.17 mL/s,出水COD为1 880 mg/L,出水TS为1.46 g/L,COD和TS去除率为58.71％和67.69％;而粒径＜0.5 mm时,渗滤速率为0.46 mL/s,出水COD为221 mg/L,出水TS为0.61 g/L,COD和TS去除率达到94.07％和87.16％.净化柱的高径比直接影响沼液流通路径,以COD去除率作为评价指标时,为获得较好的沼液净化效果,不同粒径灰渣(＜0.5、0.5～1、＞1～1.5、＞1.5～2、＞2～3 mm)所采用净化柱的高径比应不小于1.34、2.3、2.68、5.01、10.66,此时对应出水COD值分别为236、276、305、315、342 mg/L,COD去除率分别达到94.82％、93.94％、93.3％、93.08％和92.49％,出水水质接近农田灌溉用水要求.不同粒径(＜0.5、0.5～1.0、＞1.0～1.5、＞1.5～2.0、＞2.0～3.0)灰渣对沼液的最大的过滤能力分别为9～10、10～11、8～9、4～5、3～4 mL/g.     

基于低速离心分离技术的水禽粪污预处理装置研发

针对水禽粪污和沼液类较黏稠、固形物颗粒小的污水,现有分离技术存在能耗高、分离效率低等问题,该研究提出一种绿色节能的离心分离方法。通过单因素试验,明确筛网目数、离心转速和分离时间对水禽粪污中主要污染物去除效果的影响。采用二次通用旋转设计进行优化试验,得到低速离心分离技术的优化参数组合。经过离心分离机试验验证,当分离时间为3 min、筛网目数为120目（孔径大小为0.13 mm）、离心转速为700 r/min时取得较好分离效果,此时水禽粪污总固体（total solid,TS）去除率为50.20%,挥发性固体（volatile solid,VS）去除率为57.59%,化学需氧量去除率为5.39%,氨氮去除率为4.39%,总磷去除率为5.76%。以试验结果为依据研发分离装置并实地运行,分离效果（TS去除率为53.21%,VS去除率为58.61%）与高速离心机械相当,且每吨污水处理成本相较卧式螺旋离心机降低近22%,表明低速离心分离技术可行,为去除水禽粪污中悬浮性固体提供了一种新方案,具备工程化推广意义。     

电极-SBBR对集中型沼液的脱氮除铜研究

为了处理集中型沼液中过高的氨氮和由饲料添加剂带入的铜,将电极生物膜法与序批式生物膜反应器(SBBR)工艺的优势进行互补,构建电极-SBBR耦合新工艺,以同时去除氮与铜。通过实验室配水与沼液试验,探讨了电极-SBBR体系同步脱氮除铜的工艺参数及其效果。结果表明,集中型沼液电极-SBBR体系的操作工序为:进水→厌氧→曝气→缺氧/厌氧→出水→闲置,运行参数为:水力停留时间7.0h,厌氧0.5h、曝气4.0h、缺氧/厌氧2.5h;电流30～60mA,溶解氧(DO)4.0～5.0mg/L,碳氮比(C/N)>10.0。电极-SBBR体系对沼液中全氮(TN)、Cu2+、化学耗氧量(COD)的去除率分别达到45.79%、86.53%和84.86%,可以作为沼液脱氮除铜的新工艺。     

牡蛎壳作生物滞留填料对城市地表径流污染物去除效果研究

选择磷吸附性能最强的牡蛎壳作为填料,在实验室构建3个生物滞留模拟装置(A柱:养殖牡蛎壳;B柱:海滩牡蛎壳;C柱:养殖牡蛎壳存在淹没区),采用道路径流模拟配水作为进水,研究牡蛎壳作为填料对青岛市城市径流常见污染物氮磷及COD的处理效果,并对各污染物去除机理进行探讨。结果表明:3种牡蛎壳填料的生物滞留设施对总磷的去除效果最好,在进水磷浓度为0.57～1.83 mg/L条件下,无淹没区装置平均去除率为96.12%,存在淹没区的装置平均去除率为91.02%。养殖牡蛎壳与海滩牡蛎壳对磷的去除效果并无明显差异,淹没区不利于磷的去除。在前期进水过程中(前5次进水)3个模拟装置氨氮(NH_4~+)的出水浓度高于进水浓度,延长落干期后,装置的NH_4~+去除率均上升,B柱NH_4~+平均去除率(58.83%)相对于A柱(48.77%)及C柱(53.06%)更高,有无淹没区对NH_4~+去除并无明显影响。由于填料中有机物的渗沥,首次进水出现严重COD淋出,在随后的进水过程中,COD去除效果迅速上升并稳定,3个模拟柱去除率分别为50.34%,23.47%和47.75%。由于反硝化作用受阻,对硝氮(NO_3~-)的去除效果不佳。整体看来,养殖牡蛎壳可以应用于青岛市生物滞留设施的填料,为加强滞留设施NO_3~-的去除效果,还需要采用强化脱氮措施。     

膜生物反应器处理猪场污水研究

为探讨膜生物反应器(MBR)处理猪场污水的可行性和膜生物反应器的运行、操作条件,为膜生物反应器在处理猪场污水中的应用提供必要的基础参数,该文采用U型中空纤维膜和L式中空纤维膜生物反应器,对不同的化学需氧量(COD)及氨氮(NH⁺₄-N)进水浓度、溶解氧水平(DO)、污泥龄(SRT)进行了4种工况试验研究。结果表明,MBR作为猪场污水处理好氧段是可行的,当进水COD平均浓度为1860 mg/L,U型、L式膜平均去除率分别为84.10％,81.20％;NH⁺₄-N进水平均浓度为511 mg/L,U型、L式膜平均去除率分别为93.81％,93.61％。     

基于遗传算法的规则包装农产品三维装箱模型

随着农产品配送规模的扩大,物流成本不断增加,农产品的高效配送成为降低企业物流成本、增加企业竞争力的主要手段。该文针对农产品物流配送中多种货物的装箱问题,设计了一种基于遗传算法的智能三维装箱模型;通过分析农产品自身特点,在考虑装箱过程中车辆载质量、物品承重和体积等约束条件的基础上,对规则农产品的装箱次序以及摆放方向进行优化设计;应用Java技术对单车三维装箱算法进行了实现。采用北京郊区某公司的农产品货箱包装数据进行了10组试验测试,测试结果表明：用于综合描述装箱率和装箱成本的目标函数值平均为72.72%,采用遗传算法优化后,算法的平均运行时间为37 947 ms,目标函数值平均为81.14%,提高了8.42%。     

鸡蛋彩盒装箱生产线设计与试验

为了满足消费者需求，鸡蛋被包装成规格众多的礼品彩盒，这给彩盒装箱自动化带来了巨大困难，由于彩盒大小多变，每箱装入数量不同，加上鸡蛋的易碎物理特性，目前，国内禽蛋加工企业均采用人工装箱。该研究为实现对鸡蛋机械自动装盒，研发出基于直角坐标机械手的彩盒装箱搬运机构，通过机械臂轨迹规划算法，计算出直角坐标机械手各单元的运动轨迹，设计了鸡蛋彩盒柔性装箱生产线，并已实现产业化。为了保证装箱过程中机械手夹持彩盒稳定可靠，同时，避免产线共振导致盒内鸡蛋的破损，该研究首先对彩盒基本物性及所需包装防护性能进行跌落试验、压力试验、扫频试验和随机振动试验，确定鸡蛋彩盒包装的防护性能参数，包括临界跌落高度、无破损夹持力、共振频率、无破损鸡蛋运输系统激励。由彩盒跌落试验得出盒内鸡蛋破损临界跌落高度为290 mm；彩盒压力试验确定了彩盒夹持力小于870 N时，盒内鸡蛋无破损；彩盒扫频试验，确定彩盒包装件共振频率范围为10～15 Hz；彩盒随机振动试验确定系统的激励需满足小于等于0.52 g2/Hz。在彩盒物性参数测定值约束下，采用Siemens PLC S7-200 Smart作为中央控制器，MCGS触摸屏界面，配合可以根据彩盒大小、规格和入箱彩盒数量要求而快速拆装更换的夹板和导入架，实现了鸡蛋彩盒柔性、高效、低破损装箱。该产线设计的直角坐标机械手X、Z轴的最大有效行程分别为750、380 mm；X 轴移动线速度0～199 mm/s可调，Z 轴移动线速度0～149 mm/s可调；Y轴夹爪板运动轨迹最大行程200 mm，最大线速度50 mm/s。整机设计额定功率1.5 kW。生产线在企业包装流水线上运行11个月，机械装置及控制系统软硬件稳定可靠。对生产线进行了为期10 d的现场测试，结果显示：包装线完成每箱6盒、每箱4盒的彩盒装箱效率分别是：96.2箱/h、120.4箱/h，是人工装箱效率的4～6倍，同时还可节省3～6名辅助工，测试全过程蛋品破损率为0。研究结果可为禽蛋彩盒包装自动化产线的设计与应用提供参考。     

巴西塞拉都(Cerrado)地区氧化土土壤紧实性评估研究

The Cerrado region of Brazil, one of the fastest-growing agricultural areas in the world, is undergoing very rapid mechanization; this development is good for the country’s economy but may also snowball into substantial loss of agricultural land and other environmental degradation if the soil susceptibility and vulnerability to compaction is not well understood. In this study we explored different techniques for estimating soil intrinsic abilities to withstand applied pressure using the prevalent Oxisols of the Cerrado region under native vegetation. Undisturbed samples were collected from three sites within the region and subjected to 1) compressibility test: 2) manual penetration resistance test; 3) automated penetration resistance test; and 4) packing density analysis. The four methods produced analogous results. Our results showed the significant influence of soil structure on the inherent strength and compaction susceptibility of the soils. We also established the association of soil structure with the mineralogy of the soil. It is noteworthy that the packing density which was developed from very simple and easily obtained parameters could give a picture of the tendency of the soil to compact. Thus, this approach would be useful in developing compaction susceptibility maps for the region. It could be concluded that most of the Oxisols in the Cerrado region would support mechanized agricultural production very successfully. However, there is need for careful management of the mechanization process to avert degradation. The management techniques should include conservationist practices such as no till in order to maintain as much as possible the favorable structure and drainage of these very old soils.     

Comparison of Gas Distribution Properties of Conventional and High Capacity Structured Packings

This paper presents the results of an experimental study carried out using large scale equipment to observe the effect of geometry on gas distribution properties of a high capacity corrugated sheet str...     

宽皮柑橘贮藏用薄膜包装机的设计与试验

宽皮柑橘在入库贮藏前需要用薄膜袋包装以延长货架期，为了代替人工操作实现自动包装，该研究打破传统的套袋包装模式，采用上、下双层膜，结合热封切机构，设计了一种新型的四边封口制袋包装机。该机主要由双排进料装置、送膜装置、封切升降装置、组合封切装置组成。利用封合后的前膜带动后膜的方式送膜，避免了薄膜撕裂；采用半球形结构承载宽皮柑橘，可实现多排多列果实的连续制袋包装；通过ADAMS软件对以曲柄滑块机构为主体的升降装置进行运动学分析，配合内置弹簧刀架中弹簧的压缩与放松，在升降装置不停止的情况下，研究电机转速与热封时间的关系，确定电机转速为20 r/min。以温州蜜柑为对象进行试验，结果表明：宽皮柑橘薄膜包装机的包装率为98.6%，优质率为93.3%，包装效率为97.6个/min，实现了贮藏用果实的自动套袋包装。研究结果可为宽皮柑橘贮藏用薄膜包装机的研制与优化提供参考。     

包装方式和材料对调理脆肉鲩鱼片冷藏过程品质的影响

为延缓脆肉鲩鱼片贮藏过程中腐败变质,并延长货架期。以紫苏叶水提物浸泡腌制的新鲜脆肉鲩鱼片为原料,研究包装方式和包装材料在4℃条件下对鱼片品质的影响。结果表明:气调包装鱼片菌落总数最少、普通包装菌落总数增长最快,气调包装样品冷藏15 d菌落总数平均为5.61 log[CFU/g],未超过水产品规定的货架期终点;冷藏末期气调包装样品汁液流失率、挥发性盐基氮(total volatile base-nitrogen,TVB-N)值和硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)值均低于真空包装和普通包装,其中PVC材料气调包装样品汁液流失率第15天达到5.07%,TVB-N值为13.91 mg/100 mg,低于国家规定的二级鲜度,TBA值比真空包装和普通包装分别低16.40%和46.46%。气调包装样品质构降低程度比其他组慢,其中,冷藏末期硬度较另外2组分别高出26.41%和27.08%;不同包装材料样品硬度、汁液流失率、TBA值、感官分值差异显著(P0.05),其中高阻隔性NY/EVOH/PET复合材料保鲜效果最好。综合各指标变化,气调包装和高阻隔性材更有利于调理脆肉鲩鱼片冷藏过程的品质保持。研究结果为调理脆肉鲩鱼片冷藏包装应用提供理论参考。     

包装方式和山梨酸钾处理对冷藏鲐鱼品质的影响

鲐鱼肉容易腐败变质,为延长新鲜鲐鱼肉冷藏保质期,本文以过氧化值、不饱和脂肪酸相对含量为脂肪氧化指标,结合总挥发性盐基氮(T-VBN)值、组胺含量及感官评价,研究冷藏条件下包装方式及山梨酸钾溶液浸泡处理对鲐鱼鲜度、脂肪氧化及组胺含量等影响,以选择保持鲐鱼肉鲜度的合适前处理方式。结果表明:将鲐鱼肉进行普通或真空包装,4℃下冷藏,对脂肪氧化、T-VBN值的控制效果表明真空包装略占优势,但二者差异不显著;贮藏后期,普通包装对组胺含量的控制效果优于真空包装。冷藏条件下,鲐鱼肉脂肪氧化进程较慢,不饱和脂肪酸相对含量下降不明显。鲐鱼肉普通包装之前,用5%山梨酸钾溶液浸泡处理,比对照组保质期延长4d。因此将山梨酸钾溶液浸泡和冷藏条件结合,为能延长鲐鱼肉保质期,提高其食用品质和安全性提供依据。     

热处理条件对真空包装甜玉米品质和储藏期影响的研究

研究了真空包装甜玉米加工过程中预热和杀菌条件对产品质量和储藏期的影响。结果表明,无论是预热还是杀菌阶段,高压热处理（１２０℃）都会使甜玉米的蔗糖含量显著下降,色泽变暗、变红。预热对甜玉米的品质影响最大,其次是杀菌。常压预热和杀菌的真空包装甜玉米在冷藏条件（４～６℃）下,其品质可在较长时间内（３～６个月）基本保持不变。     

Pore‐size distribution and particle arrangement in fragipan and nonfragipan horizons

Fragipan is a widely distributed subsoil horizon that induces severe limitations to plant growth and land use, mainly because of its high bulk density. In this work, we evaluated the pore‐size distribution through the analysis of the cumulative curve of intruded mercury volume in some soils with fragipan horizons. This approach provides information also about the arrangement of particles, thus we compared the results obtained for fragipan and nonfragipan horizons to relate porosity and particle arrangement with the specific physical properties of fragipans. The total volume of intruded mercury did not allow to discriminate between fragipan and nonfragipan horizons. However, from the variation of the pore volume as a function of the radius, two modal classes of pores were found, coarse and fine, respectively. The fine‐pore class arose from the arrangement of clay particles, and its volume was correlated to clay contents (r = 0.787) and to clay packing density (r = –0.621). The clay fractions in fragipans were less densely packed than in the other B horizons, even if they had similar clay contents. The coarser‐pore modal class is known to arise from the interactions between clay, silt, and sand particles, and its volume was different among horizons. Fragipan had a low volume of this modal pore class. In addition, a packing density for the coarser phase of 0.74, corresponding to a rhombohedral packing, was found only in fragipans. Thus, the low permeability and high bulk density of fragipans are linked to specific arrangements of the particles: an open packing of the clay phase is associated to an extremely dense packing of silt and sand. This combination is not present in any other soil horizon.     

Pressure Drop Measurements on Distillation Columns

Pressure drops are of major importance for distillation/absorption columns. This paper mainly discusses how to correctly measure, interpret and use pressure drop data. The possible causes of incorrect ...