旱田中耕节水灌溉设备的研究

分析了节水灌溉现状；以玉米苗期为研究对象，结合黑龙江省旱作农业实际，提出了一种与中耕相结合的灌溉方式，为采用机械化灌溉方法解决作物苗期干旱问题提供参考。     

畜禽粪便固液分离机冲洗装置研究

以畜禽粪便为原料的沼气工程,在原料预处理和沼渣堆肥利用环节中,螺旋压榨固液分离是重要处理手段。为此,针对目前固液分离机在筛网上形成腐蚀、堵塞等问题进行了研究,设计了冲洗装置。本装置能够提高固液分离分离效果,延长筛网的使用寿命,具有较好的应用前景。     

基于氮平衡的种养结合沼液资源化利用研究

研究沼液经济性消纳对提高沼液资源利用率、维持沼气工程稳定运行、缓解养殖带来的环境压力、提升农业废弃物资源化利用效率和经济效益,推动种养循环一体化发展具有重要意义。为此,结合农业废弃物资源化利用方式,基于盈亏平衡分析和秸秆资源化利用模型,以沼液经济性消纳半径为核心,探究了沼气工程投资金额和处理规模之间的关系,提出了沼液经济性消纳模型。研究结果表明:沼气工程投资金额与处理规模之间关系性较强(R 2=0.9842);沼液经济性消纳半径R bsa选取的主要影响因素是运输费用和沼液中N含量,不同消纳区域农业生产系数的差异性也会对经济性消纳半径的评估产生影响。利用模型对江西新余南英垦殖场规模化沼气发电工程(SBPGP)沼液经济性消纳半径进行估算,在保证氮平衡基础下,其沼液最小消纳范围在31.94 km 2左右。沼液经济性消纳模型的构建,为以沼气工程为纽带的种养一体化循环模式提供了技术参考,从经济性视角为循环农业发展提供了理论依据,从而实现经济效益与环境效益协调发展的目标。     

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。     

基于负压抽滤的畜禽养殖污水过滤试验

降低畜禽养殖污水处理成本是促进养殖业健康发展的重要因素,介质过滤能截留污水中的悬浮性固体,是养殖污水预处理的有效途径之一。其中,以作物秸秆为滤料的自然过滤装置结构简单、能耗低,能有效去除养殖污水中的固体污染物,但仍存在易堵塞、过滤速度慢、秸秆利用率低等问题。对此,该研究提出负压抽滤方案并进行了相关试验：首先通过单因素试验确定了各试验参数的边界条件,再利用二次回归组合试验,优化了负压抽滤的运行参数,试验结果表明当滤层厚度、压实密度、过滤压差分别为10 cm、130 kg/m³、30 kPa时综合过滤效果最佳,此时总固体（total solid,TS）、挥发性固体（volatile solid,VS)、化学需氧量（chemical oxygen demand,COD)、氨氮（NH₄⁺-N）的去除率分别为40.47%、45.07%、13.56%、11.75%;经过自然过滤和负压抽滤的对比试验,相同滤层条件负压抽滤的污水处理量是自然过滤的4倍,而用时仅占自然过滤的1/5,负压抽滤能有效提高过滤速率和秸秆利用率。最后利用厌氧发酵试验,负压抽滤污水较未处理污水发酵周期缩短30%,产气量平稳且波动较小,负压抽滤能显著提升后续生化处理效率。研究结果可为改进现有畜禽养殖污水处理工艺提供了技术支撑。     

牛粪分离液与餐厨垃圾混合发酵试验参数优化

将牛粪固液分离处理,在分离液单独发酵基础上,添加不同比例餐厨垃圾连续发酵试验,考查各比例混合物料在不同水力停留时间下发酵性能,优化最佳配比、相应发酵工艺条件和参数。研究确定牛粪分离液和餐厨垃圾混合发酵适宜配比为7:3,HRT为25 d,获得VS甲烷产率226.67 m L CH_4·kg~(-1)VS,容积产气率1.20 L·L~(-1)·d-1,VS去除率达到47.94%。     

牛粪污螺旋挤压式固液分离机优化设计与试验

为优化螺旋挤压式固液分离机工作参数,研究了牛粪尿TS质量分数为10%时,变径螺旋轴分离段锥度、分离筛笼栅条间隙、螺旋轴转速、出料端部压力对机器分离效率、原料的固体去除率和机器能耗的影响。经参数优化和试验验证,在螺旋轴分离段锥度2.68°、分离筛笼栅条间隙1 mm、螺旋轴转速60 r/min、出料端部初始压力3 250 N时,分离效率可达746.18 kg/h,固体去除率可达49.84%,分离后固体的含水率为61%,分离效果较好。     

牛粪与猪粪混合两相厌氧发酵酸化特性

研究了牛粪分离液和猪粪按比例调配的混合物料,在两相厌氧发酵进程中,物料浓度(TS)分别为8%、1 0%、1 2%时的酸化特性。酸化试验过程中考察的指标有p H、氨氮和挥发性脂肪酸(VFA)等。依据酸化过程中各指标的变化趋势,确定浓度为8%、10%、12%3组混合物料酸化过程的HRT分别为7、5、5天。研究结果可为牛粪分离液与猪粪混合两相厌氧发酵酸化过程工艺参数控制提供依据。     

酸化牛粪固液分离技术研究

为提高酸化后牛粪的分离效率,用研制的螺旋挤压式固液分离机对酸化牛粪进行分离试验研究。采用二次正交旋转组合试验方法,以分离后固形物TS、生产效率、去除率作为目标函数,以加水量、榨条间隙、螺旋转速作为影响因素,对影响固液分离性能的参数进行优化组合,结果表明:当最优组合在水料质量比为0.71,榨条间隙为0.96 mm,螺旋转速为72 r.min-1,得到的分离后固形物TS含量39.67%,分离效率0.38 t.h-1,固体去除率59.39%。为酸化后牛粪固液分离技术的应用提供工艺参数。     

秸秆过滤养猪废水UASB厌氧发酵及微生物群落分析

养猪废水成分复杂,所含悬浮性固体对其生物发酵过程影响显著;利用经过粉碎压实后的玉米秸秆对养猪废水进行负压抽滤,吸附截留废水中的悬浮性固体。再利用上流式厌氧污泥床（UASB,up-flow anaerobic sludge bed/blanket）反应器对过滤后的养猪废水进厌氧发酵,探究发酵过程中随着有机负荷的增加,化学需氧量（COD,chemical oxygen demand）去除率、pH值、产气量的变化规律,并采用高通量测序技术分析最优负荷时厌氧消化污泥中的细菌与古菌群落组成。过滤试验表明,在过滤压差为40kPa、滤层厚度为15cm、滤料压实度为1.6倍密度（148.8kg/m³）时有较好的过滤效果,此时总固体（TS,total solid）、挥发性固体（VS,volatile solid）、COD的去除率分别为33.08%、28.05%、23.01%。厌氧发酵试验结果表明,在温度为(35±1)℃时反应器稳定运行的最高负荷为11 kg/(m³·d);反应器处理效果最优的负荷为10 kg/(m³·d）,此时进水COD浓度为5 000 mg/L、COD去除率为76.46%、容积产气率为1.51m³/(m³·d)。高通量测序结果表明,厌氧发酵过程由多种微生物菌群协同作用,主要的细菌群类是Firmicutes、Bacteroidota,主要古菌群类为Halobacterota,且高效产甲烷菌分布丰富。试验结果为利用作物秸秆过滤养猪废水进行以废治废的技术应用提供了依据。