固化土结构沼气池试验研究初报

固化土结构沼气池是在传统以砖砌体沼气池和混凝土现浇沼气池建造基础上，利用土壤固化技术建造的一种新型户用水压式沼气池。将固化土作为池底结构材料和池壁材料，在冲积土、紫色土、黏土等3种土壤条件下建造了不同组合模式的固化土结构沼气池。经破坏性极限压力试验表明，所建沼气池均符合国家《户用沼气池质量检验验收规范GB/T4751-2002》标准。对固化土结构沼气池与传统沼气池建造成本进行详细分析，结果表明，由于部分建池材料实现就地取材，商品建材的使用量和运输量减少，建池成本降低，具有显著的经济效益和广阔的推广前景。     

大中型沼气池抗裂设计与构造

在料液压力、沼气压力等外力作用下，钢筋混凝土结构大中型沼气池池体易产生裂缝，裂缝的存在对池体是十分不利的。针对500 m³大型钢筋混凝土沼气池池壁的抗裂设计等问题进行了深入探讨，并提出了提高池体抗裂度的主要技术措施。     

基于PIV技术的圆形循环水养殖池流场

为研究进水管的设置距离和角度对双管进水式圆形循环水养殖池水动力特性的影响,该研究通过模型试验的方法,利用粒子图像测速技术（Particle Image Velocimetry,PIV）测量了不同进水管设置方式下养殖池内的流场。试验设计了3组进水管距池壁距离（进水管与池壁的最近距离,即进水管设置距离d）,每组距离工况下设计了8组进水角度（出水方向与养殖池切线形成的锐角,即进水管设置角度α）。利用PIV技术测量了不同工况下距离池底1 cm水层的流场,从水动力特征量（平均流速vavg和速度均匀系数U）分析进水管设置方式对养殖池水动力特性的影响。试验结果表明进水管设置方式明显影响养殖池的水动力特性：d=0时,随着α的增加,平均流速整体呈现先增大后下降的规律,在α=45°时取得最大值,但流场均匀系数随角度的增加而逐渐增加;d=1/4 r（r为养殖池半径）时,随着α的增加,平均流速和流场均匀系数都先缓慢增加然后再下降,分别在α=40°和30°时取得最大值;d=1/2 r时,随着α的增加,平均流速和流场均匀系数整体都呈现逐渐下降的趋势。综合比较24个试验工况的平均流速vavg和速度均匀系数U,建议将进水管设置为d=1/4 r,α=30°～40°,以期使养殖池内水动力特征有利于固体颗粒物的运动汇集,提升养殖池的集排污能力。本文研究成果可以为工厂化循环水圆形养殖池进水管设置方式提供参考。     

简述以户为单元的生态农业模式

“八五”以来 ,山东省临朐县组织实施了“全国农村能源综合建设县”项目 ,1 994年又承担了“全国生态农业试点县”项目 ,先后在大关镇南蒲沟村、临朐镇教场村等 1 6个村试点成功了“五建四养三追一浸一种”的以户为单元的生态农业模式 (见下图 )。1　“五建”是指在农户庭院内建设沼气池、太阳能畜禽暖舍、厕所、太阳能淋浴室、省柴灶小型高效沼气池 ,建于庭院一角 ,池容 6～ 8ｍ3 ,池型为全地下园型水压式 ,混凝土整体现浇结构。沼气池出料口与水压间设在庭院外的街巷内 ,并盖上活动盖 ,保持环境卫生和人畜安全 ;太阳能畜禽暖舍 ,建于沼气…     

改进水压池布局控制沼气池内压力

从沼气池的试压情况来看,可以把池内压力分为低、中、高压三个阶段:在低压下(1-50cm 水柱),压力表水柱差没有变化,表明沼气池不漏气:在中压时(压力51-70cm 水柱),压力表水柱差变化很小,表明池内气箱壁的微小孔隙轻微漏气;只有在高压时(71cm 水柱以上),沼气池才严重漏气。目前我国农村推广的水压式沼气池,进料口,天窗口(蓄水圈)、水压池三者处于同一水平面上,沼气池的压力不能控制,压力甚高,且不稳定,容易造成气箱、     

砂性层状土柱蒸发过程实验与数值模拟

为了了解不同类型层状土柱蒸发特性,利用砂土和砂黄土2种土壤,设置3种不同厚度分层土柱(11.25、22.5、45 cm)和2种均质对照土柱,测定了土柱蒸发过程中累积蒸发量、相对蒸发速率和剖面含水量的变化;同时利用2种均质土柱排水过程优化的土壤水力参数和Hydrus-1D模型对2种均质土柱和3种不同类型层状土柱蒸发过程进行模拟分析。结果表明,均质砂黄土蒸发第一阶段持续长达34 d,累积蒸发量显著高于均质砂土和其他3种不同类型分层土柱,土柱剖面含水量变化进一步证明表层覆盖砂土可显著抑制土壤蒸发。利用排水过程优化的水力参数,HYDRUS-1D可以较好地模拟层状土柱蒸发过程。研究结果对干旱半干旱区土壤水分管理具有指导意义。     

农村户用可变容积式塑料沼气池的设计与试验

为了解决传统形式的沼气池建造周期长、运输困难、一体化生产价格高的难点,结合现有的工艺与技术设计建造一种可变容积的聚氯乙烯(PVC)塑料沼气池。该池体由PVC塑料单板与支撑件经由胶剂粘接而成,组装简单,单板运输方便;在不增加设计、加工要求的基础上,可根据用户要求轻松扩展容积。试验证明设计的9 m~3的池体结构,在承受竖向土层载荷作用下以及在侧向土层载荷、沼气压力、沼液压力共同作用下能完全满足使用需要;胶黏剂与凹槽组装的结构在24 h试验下的气体泄漏量小于国标2%,因此该结构能够保证池体的密封性能;池体在常温工作条件下,日产气可达1.380 m~3,产气量可满足一家3~5口的生活燃气需求;池体进料容易,出渣依据压力差作用较为方便,压力仓的作用能更好的保证密封与防止结壳产生;整个池体在日常条件工作,可使用20 a。     

黄土沟壑高填方分层沉降监测与深层浸水试验

[目的]研究黄土沟壑地区高填方工程在填方完成后填筑体内部的变形状态,为后续相关研究提供基础依据。[方法]在某原始沟壑地形在进行高填方工程后,在填方场地内布设3组深层监测井,对填筑体内部土体的分层沉降、土压力以及体积含水率进行了持续12个月的监测。[结果]工后12个月时间里,沟壑高填方内部的主要变形量集中在填筑体与原始地基交接的位置,沟壑中心地下18—27m以及原始陡坡部位土层出现明显的张拉变形。在原始沟壑地形的影响下,填筑体内部表现出明显的土拱效应。地下18m以下不同部位土压力差异明显,中心部位土压力较小,不利于中央部位填土的自重压密。[结论]在黄土沟壑地形中进行高填方工程后,填筑体内部出现了对地下水上升表现敏感的区域,当地下水位上升时局部的湿化变形可能产生工程土洞、地面塌陷。     

水车式增氧机驱动下方形圆切角养殖池集污水动力试验

为探究水车式增氧机驱动下方形圆切角养殖池内污物汇集规律与流场分布特性，该研究通过物理模型试验研究了水车式增氧机在不同布设角度θ（θ为叶轮轴线与养殖池中线组成的锐角）、布设距离比d/a（d为叶轮轴线中点与最近池壁之间的距离，a为池壁边长）以及驱动流速v对方形圆切角养殖池内污物汇集与流场特性的影响。试验通过相机采集池底污物分布图像、声学多普勒流速仪测量养殖池内流场分布，利用MATLAB软件处理分析污物图像以及流速数据。结果表明：在池内形成有效水平环流是污物向池心汇集的首要条件，但水车式增氧机布设角度、布设距离比和驱动流速都影响池内有效环流的形成；在水车式增氧机靠近池壁布设工况下，其与池壁的夹角设置为70°时，集污效果最优；在水车式增氧机远离池壁布设工况下，其与池壁的夹角设置为45°时，集污效果最优，随着布设距离比的增加，中心集污效果增强，但是圆切角周边出现集污死角；水车式增氧机驱动流速影响养殖池内污物汇集，而且只有在水车式增氧机布设距离比和布设角度都合适的工况下，增加驱动流速，才能增强污物汇集效果。研究结果可为方形圆切角养殖池内水车式增氧机的布设方式提供参考与依据。     

地源热泵式沼气池加温系统

沼气是适合在中国农村推广利用的可再生能源。为解决冬季沼气池产气量受低温影响的问题,该文分析了现有的几种沼气池加温保温方式,提出了一种地源热泵式的新型加温保温方法,并在实际工程上进行了运行试验。结果表明：地源热泵式加温保温方法能够使沼气池的发酵温度保持在(32±2)℃范围内,池容产气率保持在0.6 m3/(m3·d)左右,有时候可以达到1.1 m3/(m3·d)。系统运行期间,地源热泵机组制热效率保持在3.6左右,系统COP为2.7左右,一次能源利用系数可达到0.84;相对于电热膜加温系统,采用地源热泵式加温系统节能率达到63%,增加投资效益净现值为40 188.5元。与化石能源热水锅炉加温方式相比无污染,具体良好的环境效益。因此,地源热泵式沼气池加温是一种经济合理、环保节能的加温方式,具有开发应用潜力。     

生活污水净化沼气池高水位施工方法研究

该文根据近年来的施工实践与研究，对解决高地下水位生活污水净化沼气池施工的常规沉井排水法、简易井点排水法、底层连通排水法的主要工艺流程或施工方法分别作了简要阐述。     

农村沼气产业化发展与市场分析

农村户用沼气池在今后相当长的时期内仍是农村能源发展的主要任务,为了保障沼气事业健康发展,必需加快沼气产业的建设和商品化沼气池的推广;本文就农村沼气与商品化沼气池的发展进行了分析,提出了加快沼气产业发展的几点建议。     

ZWD型沼气池研究与应用

根据山区农村生产和生活特点，研究并推广设计新颖、施工和运行管理安全方便且产气率高的ZWD型沼气池，在福建省建阳市建成以衬为单元、以推广应用ZWD型沼气池为纽带的25个生态能源村，明显改善了农村生态环境和能源状况，保护了森林资源，促进种养业和农业可持续发展。     

地上输料通道对浅圆仓仓壁和通道受力的影响

为揭示地上输料通道对浅圆仓仓壁和通道受力的影响,开展了不同高径比、不同偏心率的缩尺筒仓模型装卸料试验,并将测试结果与筒仓标准GB 50077—2017有关规定进行对比分析。装料试验结果表明,通道的存在影响了仓壁底部的侧压力分布,仓壁侧压力在通道高度范围内明显小于筒仓标准预测值。整个卸料过程可以归纳为一个倒锥不断下切的过程,倒锥的顶点位于卸料口的正上方。卸料试验中没有观测到超压系数随着卸料偏心率增大而增大的现象。高径比在0.69以下时,仓壁和通道上超压系数普遍较小;高径比接近1.0时,仓壁和通道上超压系数迅速上升。当通道依据标准GB 50077—2017判定为深埋时,通道压力预测值明显小于测试值,偏于不安全。主次通道顶壁及侧壁的静载压力依据本文提出的浅埋公式计算更加合理,其中贮料高度应取为通道计算点的实际贮料高度。建议浅圆仓设计时适当考虑通道的顶壁和侧壁超压系数,可取1.2～1.3。     

中国沼气产业对减排CO2量的模拟与预测

沼气是中国可再生能源建设的重点项目,可提供清洁能源替代化石燃料燃烧,减少温室气体排放,对缓解全球变暖趋势具有重要意义。该文利用复合回归模型对中国沼气行业的CO2减排量(CO2ER)与生物质资源、农村用能结构以及沼气利用现状等指标之间的数值关系进行模拟分析,结果表明:中国户用沼气行业的CO2减排量与沼气池使用量存在显著的线性关系(R2=0.992),与户均产气量存在明显的S函数关系(R2=0.677),大中型沼气工程行业的CO2减排量与池容之间存在显著的线性关系(R2=0.977);经多元线性回归和曲线拟合所得到的复合回归模型对户用沼气行业CO2减排量的拟合较好,各种替代情景下误差率均在5%以内;对大中型沼气工程行业CO2减排量的模拟在2006年后呈现较好的拟合效果,各种替代情景下误差率均在2%以内。依据《可再生能源发展‘十二五’规划》进行预测,2015年中国沼气行业可减少CO2排放6.18×107～1.38×108t。加强沼气科技研发,促使沼气工业化、规模化发展以及提升沼气利用品味,是保持沼气利用CO2减排重要地位的有效途径。     

井灌水稻区晒水池升温机理的研究

该文针对井灌区井水灌溉水温低的特点，生产实际中需设晒水池来提高水温，以便防止井灌水稻冷水害的发生。通过太阳辐射——水体——土壤系统，对静水状态和动水状态下晒水池升温机理进行了探讨，建立了静水情况下晒水池平衡水温的数学模型，并说明各参数的数值算法；利用平衡水温的数学模型，通过解非奇次方程的方法，建立了晒水池内任意时刻各点水温的预测模型，并利用建三江垦区七星农场的晒水池实测水温加以验证，最大相对误差在9.6%以内，结果表明预测精度符合生产实际要求，这一数学模型为井灌区井水升温提供了较为科学的依据。     

高产低耗畜禽粪厌氧处理新工艺研究及应用

高产、低耗是沼气发酵装置追求的主要目标。针对我国多数畜禽场以人工为主、水冲为辅的清粪方式,将常用的塞流、全混合(搅拌)和高浓度三种沼气发酵工艺有机结合,取长补短研制成一种新工艺。经应用于卧式机械搅拌加温沼气池取得成功,达到池容产气率高、自身耗能省、结构简单、投资低、操作方便等目标。该项新工艺及其装置具有较强竞争力和推广前景。     

高产低耗畜禽粪厌氧处理新工艺研究及应用

高产、低耗是沼气发酵装置追求的主要目标。针对我国多数畜禽场以人工为主、水冲为辅的清粪方式,将常用的塞流、全混合(搅拌)和高浓度三种沼气发酵工艺有机结合,取长补短研制成一种新工艺。经应用于卧式机械搅拌加温沼气池取得成功,达到池容产气率高、自身耗能省、结构简单、投资低、操作方便等目标。该项新工艺及其装置具有较强竞争力和推广前景。