固液两相流离心泵流动特性及磨损问题研究进展

由于离心泵应用场合广泛,时常输送含有固体颗粒物的流体介质,固液两相流成为离心泵内流动特性研究的一个常见问题.固相介质的加入,导致扬程和效率的下降,甚至造成泵内壁面严重的磨损,对离心泵的运行性能产生较大的影响,降低了离心泵的持续运行寿命.基于以上问题,国内外学者通过理论分析、试验研究以及数值模拟等方法,对离心泵固液两相流问题开展了大量研究,基本掌握了颗粒在离心泵内的运动分布规律及其对过流部件的磨损情况.颗粒的粒径、密度、体积分数以及离心泵的运行工况都将对泵内固液两相流动产生较大程度的影响.文中从固液两相流动特性和磨损问题这2方面介绍了离心泵固液两相流动的研究现状,并综述了主要研究方法和研究成果,为进一步优化水力及结构设计、提高固液两相流离心泵的性能和可靠性、改善磨损状况提供了一定的参考及研究基础.     

酒糟厌氧消化产甲烷特性与微生物菌群结构分析

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（Total solid, 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计产沼气量（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,系统累计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,获得最大的累计产沼气和甲烷量。当TS质量分数为2%、接种比为1.5、发酵温度为50℃的条件下,获得最大的累计产沼气量为559.4mL/g,相较37℃条件下提高了10.2%,而获得的累计产甲烷量为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。     

基于微波消解-原子吸收光谱法进行土壤重金属检测方法的研究

[目的]选择微波消解来进行土壤样品前处理,原子吸收光谱法测定重金属元素,以期提高土壤重金属检测效率。[方法]对三种标准土样进行检测,并对农田土壤样品进行三个水平的添加回收试验。[结果]结果表明,微波消解-原子吸收光谱法测定土壤铜、锌、锰、镍、铬以及镉时,标准土样的回收率为94%-107.69%,农田土壤添加回收率为87.08%-104.34%。[结论]该方法可以用作土壤重金属检测。     

抽排厕所废物原位发酵回用可行性研究：杭桥村案例

为适应农村居民对现代化生活的追求、顺应可持续发展的趋势,本研究结合我国农村实情提出以“抽吸式-源分离-就地就近资源化”为技术路线的现代资源化模式作为农村家庭粪尿处置与利用的解决方案,选取一自然聚落,建设服务于20户居民的示范工程开展可行性研究。方案采用组合式多级厌氧发酵制肥工艺对单独收集的抽排厕所废物进行无害化处理,就地就近回用于附近农田,考察抽排厕所废物性质,对制肥设施进行定期监测,并于运行32个月后破拆清扫、取样分析。结果显示：设施未出现堵塞、满溢及渗漏现象,污泥积累不超过设施总有效高度的20%且充分稳定,具有维护简单、清扫周期长的特点;设施出液及底泥均未检出活寄生虫卵,粪大肠菌值>10^-4,符合《粪便无害化卫生要求》（GB 7959—2012）中的卫生标准;设施出液及底泥的总养分含量分别为0.18%和0.43%,有机质含量分别为0.05%和2.65%,每年产生的出液及污泥共计可取代氮肥（N）161.19 kg、磷肥（P₂O₅）9.67 kg、钾肥（K₂O）42.11 kg。现代资源化模式的成功运用不仅可以提高居民生活水平,还能满足可持续发展要求,降低家庭废物处理成本的同时,实现资源就地回用,具有较高的工程应用和推广价值。     

NaOH预处理对青稞秸秆厌氧发酵特性的影响

为提高青稞秸秆的综合利用率,采用NaOH对青稞秸秆进行预处理,研究不同水平NaOH和预处理时间对青稞秸秆厌氧发酵性能的影响,探讨NaOH在青稞秸秆厌氧发酵中应用的可行性。结果表明,与未经处理的青稞秸秆相比,NaOH预处理可以显著提高青稞秸秆产甲烷性能（P<0.05）,且产气速率快、发酵周期短。其中,5% NaOH处理12 h青稞秸秆的累积甲烷产量高于多数木质纤维素类废弃物,为250.03 mL·g^-1,是优良的发酵原料。NaOH预处理增加了青稞秸秆中纤维素含量（13.37%~39.31%）,并有效降解了木质素（12.89%~64.34%）和半纤维素（0.96%~30.30%）含量。表明NaOH预处理是提高青稞秸秆厌氧发酵产甲烷性能的有效方法。     

直接模拟蒙特卡罗方法在CFD冲蚀预测中的应用

为研究气固两相流中固体颗粒间碰撞对冲蚀的影响,提出一种利用直接模拟蒙特卡罗(Direct Simulation Monte Carlo,DSMC)方法和计算流体力学(CFD)计算颗粒间碰撞的冲蚀预测方法。使用Eulerian-Lagrangian方法,将气相作为连续相,通过Navier-Stokes方程求解,颗粒平移运动由离散相模型(DPM)求解。颗粒平移运动由Eulerian-Lagrangian框架下的DPM求解,计算颗粒间碰撞运动时采用DSMC方法以少量采样颗粒代替真实颗粒,碰撞的发生条件通过修正的Nanbu方法判定。分析气固两相流中颗粒间碰撞对弯管冲蚀速率和颗粒分布的影响,结果表明:使用DSMC方法计算颗粒间碰撞,Oka模型的平均百分误差从39.2%降低至27.4%;计算颗粒间碰撞时弯管内拱侧的无颗粒区变小,最大冲蚀位置沿外拱轴线后移5°,同时V形冲蚀痕迹的两翼向外侧扩大。使用DSMC方法计算颗粒间碰撞可以明显降低模型误差,考虑颗粒间碰撞的Oka模型与实验结果偏差最小,是冲蚀预测的最佳模型。     

噻虫嗪在棉叶中残留消解动态及对棉蚜的防治效果评价

【目的】研究噻虫嗪种衣剂在棉叶中的消解动态,评价其对棉蚜的防治效果。【方法】采用QuEChERS-UPLC-MS/MS方法,定期测定棉叶中噻虫嗪的含量,田间调查噻虫嗪种衣剂对棉蚜防治效果。【结果】0.01~0.50 mg/L线性关系良好,相关系数r=0.999。在0.01、0.20、0.50 mg/kg添加水平下,噻虫嗪在棉叶中的平均回收率在93.4%~119.71%,相对标准偏差为0.34%~5.18%,方法检测限为0.001 mg/kg。噻虫嗪在棉叶中的消解动态符合一级动力学方程,半衰期为3.85~4.03 d。下部叶中噻虫嗪含量分别占各处理总浓度的59.42%~76.39%,噻虫嗪主要分布在下部叶片。出苗后30 d时,600 g/100kg处理防效最佳,仍可达87.90%。【结论】使用600 g/100kg浓度噻虫嗪种子处理,可较好地防治苗期蚜虫。     

酸碱预处理辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵特性

为实现辣椒秸秆等农业废弃物的资源化利用,通过批式厌氧发酵试验,分别研究了经不同体积分数(2%、4%、6%、8%)的H₂SO₄和不同质量分数(2%、4%、6%、8%)的Ca(OH)₂预处理的辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵的产甲烷特性。结果表明,随着预处理中Ca(OH)₂质量分数的升高,辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵的甲烷产率升高,经8%Ca(OH)₂预处理的甲烷产率最高(188.56 mL·g^-1),显著(P<0.05)高于其他处理,较对照提高了61.26%。但随着预处理中H₂SO₄体积分数的升高,辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵的甲烷产率降低,且显著(P<0.05)低于对照。利用修正的冈珀茨(Gompertz)模型能较好地拟合各处理的产甲烷过程,其中,经Ca(OH)₂预处理的最大甲烷产率(V_m)值较大,说明Ca(OH)₂预处理辣椒秸秆能有效提高其与羊粪混合发酵的水解速率。酸、碱预处理均对辣椒秸秆木质纤维素有一定的降解作用,其中,Ca(OH)₂预处理的降解效果更好。     

秸秆厌氧消化产沼气的研究进展

秸秆是生物质能源的重要组成部分。我国农作物秸秆资源储量十分丰富,但大多数都没有得到有效利用,被随意丢弃或直接焚烧的现象较为常见,造成了严重的资源浪费和环境污染现象。因此,对秸秆的资源化利用已迫在眉睫。在秸秆的众多利用方式中,厌氧消化产沼气是现阶段对其资源化利用最有效的途径之一。本文主要围绕秸秆厌氧消化产沼气的可行性、影响因素、利用现状、存在问题和解决方案等方面进行了综述,旨在为规模化秸秆沼气工程的应用和推广提供一定参考。     

木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响

为研究木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响,以玉米秸秆、牛粪作为发酵底物,以灌木生物炭、杨木生物炭、混合木屑生物炭作为添加剂,通过控制生物炭的种类、粒径以及灰分含量等关键因素,进行了批式厌氧发酵强化试验。结果表明：生物炭对厌氧发酵系统有重要影响,且粒径越小,产气能力越强。其中,杨木生物炭对厌氧发酵系统影响最大,不仅提升了厌氧发酵系统的甲烷累积产量（4.9%）、最大甲烷日产率（15.0%）以及水解速率（15.6%）,也缩短了发酵延滞期。此外,杨木生物炭的灰分含量对厌氧发酵也有重要影响。当灰分含量为2.6 g·L^-1时,对厌氧发酵系统影响最大,在提升厌氧发酵系统的缓冲能力、最大甲烷日产率（14.4%）的同时,也缩短了延滞期（11.8%）,灰分含量过高或过低均不利于系统产甲烷。