基于EDEM的猪粪接触参数标定

为准确快速获得畜禽粪便的接触参数,该研究通过物理堆积试验与仿真方法对猪粪接触参数进行了标定。测定了不同含水率下猪粪的堆积角,建立了含水率与堆积角的回归方程;基于Hertz-Mindlin with JKR球体粘结模型,进行了离散元仿真模拟;采用筛选试验设计(Plackett-BurmanDesign,P-BD)对10个初始参数进行了筛选,发现JKR(Johnso-Kendall-Roberts)表面能、颗粒间滚动摩擦系数、颗粒间碰撞恢复系数对猪粪堆积角影响显著;并根据响应曲面试验设计(Box-BehnkenDesign,B-BD)建立了堆积角与显著性参数的二阶回归模型,得到了3个显著性参数值分别为JKR表面能0.03J/m~2、颗粒间滚动摩擦系数0.27、颗粒间碰撞恢复系数0.54;将仿真所得堆积角与物理试验值进行对比验证,相对误差为4.27%。结果表明,该研究提出的标定方法能准确模拟物理堆积试验,可为畜禽粪便接触参数的标定提供参考。     

不同工艺对牛粪堆沤肥过程气体排放的影响

堆沤肥是中国畜禽粪便处理利用的最主要方式。为探究不同堆沤肥方式对温室气体和氨气排放规律和温室效应，在北京市密云区开展了为期71d的堆沤肥试验，以牛粪和玉米秸秆为原料，分析了静态堆沤 (T1)、堆沤+翻抛 (T2)、堆沤+覆膜 (T3)、翻抛+覆膜 (T4)等4种方式对堆沤肥过程中腐熟度、温室气体和氨气等指标的影响。结果表明，4个处理的种子发芽指数分别达到131.33%、134.49%、108.76%和136.24%，均满足堆肥产品的腐熟度要求（≥70%）。翻抛有利于CO₂、N₂O和NH₃的排放，而覆膜抑制了N₂O的生成，T2处理的增温潜势最高，T3处理的增温潜势最低，较对照组T1处理减排20.14%。因此，T3处理在能够保证堆肥产品的腐熟度要求的前提下，还可有效减少增温潜势。该研究可为中小养殖场户堆沤肥的工艺优化实践提供技术指导。     

基于模糊层次分析法的生物燃气产业竞争力评价模型及应用

随着中国能源需求的不断增长和环境保护的日益加强,生物燃气产业越来越受重视,对产业竞争力进行评价以了解地区生物燃气产业发展水平成为急需解决的问题。该文从规模、经济、技术、管理、可持续发展5个方面选择了22个指标,构建了生物燃气产业竞争力评价指标体系。基于层次分析法和模糊综合评判法,提出了生物燃气产业竞争力评价模型,并应用于北京市生物燃气产业竞争力评价。评价结果表明:规模竞争力在差的隶属度综合得分是0.49,制约因素主要是从业人员人数及气体总消费量。经济竞争力指标在中的隶属度综合评分是0.65,制约因素主要是农民增收情况。技术竞争力指标在良的隶属度综合评分是0.54,制约因素主要是人才吸引力情况。管理竞争力指标在中的隶属度综合得分是0.54,制约因素主要有运营管理模式及技术安全管理水平。可持续发展竞争力指标在优的隶属度综合得分是0.51。北京市生物燃气产业竞争力属于中等水平,在废弃物资源化利用能力以及污染物减排方面具有明显优势,在科研投入、技术装备方面具有较高水平,在管理水平、经济效益、产业规模方面等方面处于中等或较差水平,需要进行完善和提升。模型很好的表征了北京市生物燃气产业的现状,研究结果可为北京市生物燃气产业发展提供依据。     

自然村生产生活废弃物循环利用模式及其评价研究

农业农村生产生活废弃物循环利用是实现农村人居环境治理、提高资源利用效率的重要途径,对美丽乡村建设具有重要意义。该文以自然村为研究对象,采用层次分析法和模糊评价法相结合的方法,统筹考虑生产生活废弃物循环利用,构建了自然村生产生活循环技术模式评价指标体系,确定各项指标的权重,建立评价方法。以河北邢台市山区某村为例,针对其生产生活废弃物产生特点,构建生产生活废弃物循环利用体系,该村农业废弃物以果木剪枝、生活垃圾、生活污水、人畜粪尿等为主,通过构建以果木剪枝热解+炭基有机肥还田为纽带的循环利用模式,辅以污水处理利用技术,实现了废弃物能源化和就地肥料化利用。通过对该自然村循环利用模式进行实地评价验证,结果表明该自然村生产生活循环技术模式评分结果为优。该文为中国村镇废弃物循环利用技术模式选择、农村人居环境改善和农业绿色发展提供参考和借鉴。     

牛粪和玉米秸秆混合好氧堆肥过程分层规律

好氧堆肥过程常存在分层现象,对于发酵产物的均一性和整体质量存在影响。为探究好氧堆肥物料病原菌灭活的分层情况,该研究以不翻抛（T1）为对照组,设置3组好氧堆肥试验（T2高温期翻抛、T3降温期翻抛、T4高温期和降温期翻抛）,对牛粪好氧堆肥过程中常规理化性质和病原菌去除效率等进行分析,并利用克里格法（KRIGING）对堆体不同位置的温度和含水率进行插值分析。结果表明,4个处理发酵温度均达到了《畜禽粪便堆肥技术规范》要求,高温期最长的处理为T3和T4,达到7 d,T4处理的病原菌去除率最高,达到97.15%;从分层规律来看,堆体含水率从高到低为上层、中层、下层;好氧堆肥物料病原菌去除效率顺序从高到低为中层、下层、上层,4个处理病原菌去除率均不低于95.56%。综合考虑,高温期和降温期翻抛（T4处理）更有利于牛粪和秸秆混合堆肥物料整体实现无害化。该研究可为牛粪好氧堆肥过程中病原菌杀灭和翻抛参数的优化提供技术指导。     

荔枝柔性去核刀具的设计与试验

为解决现有荔枝去核刀具存在去核成功率低,果核破损严重等问题,根据荔枝的物理特性和对去核过程的受力分析,研制了一种荔枝柔性去核刀。选取去核成功率、果肉果汁损失率、果核破损率为评价指标,在荔枝去核机上对影响刀具去核效果的关键结构参数和运动参数进行正交试验,结果表明,3因素中刀管内径对去核效果影响最大、进刀深度次之、刀轴转速影响最小;当刀管内径为10 mm,进刀深度为2 mm,刀轴转速为9 r/min时,去核刀对桂味品种荔枝（果核等效直径在6.4～14.2 mm）去核效果最好。该刀具具有适应性强、去核效果好、制造方便等优点,研究结果为荔枝灯笼状果肉剥出装置的设计提供了指导。     

基于能值分析的奶牛产业园区循环发展模式评价

以沼气工程为纽带的循环农业模式是降低农业产业园区废弃物污染、提高资源利用率的有效方式。该研究构建了适合园区规模的循环农业模式能值评价指标体系,以河北省某典型奶牛产业园区为案例,将园区现行的利用全混式厌氧反应技术(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR)的湿法单相厌氧消化沼气工程,与湿法两相耦合厌氧消化、干法序批式厌氧消化、干法连续式厌氧消化3种不同沼气工程模式进行对比,运用能值理论及计算方法对以沼气工程为纽带的农业产业园循环模式进行了评价,选择最适宜园区发展的沼气工程模式。结果表明,该园区能值投入率为17.57,能值产出率为0.41,环境负载率0.33,可持续发展指数1.23,以CSTR湿法单相厌氧消化沼气工程为纽带的循环农业模式整体效益优于其他3种模式。研究对其他园区的循环农业模式评价和以沼气工程为纽带的循环农业发展具有借鉴意义。     

不同因素对羊粪干法沼气发酵产气效果的影响

为研究温度、含水率及接种比例对羊粪干法沼气发酵产气效果的影响,以羊粪为原料,采用单因素试验方法,进行干法沼气发酵试验。结果表明:温度、原料含水率对产气效果影响显著。相对湿法发酵,中温发酵(35±1)℃效果更加优于常温发酵(25±1)℃;发酵物料含水率越高,沼气发酵速度越快,单位TS累计产气量越高;接种比例在8:2(TS比36:1)时对单位TS累计产气量影响显著,在7:3~5:5(TS比21:1~9:1)时影响不显著;从单因素试验结果看,发酵温度在(35±1)℃、原料含水率在80%及接种比例在7:3~5:5(TS比21:1~9:1)时,羊粪干法沼气发酵效果最好。该试验结果为以羊粪为原料的干法沼气工程工艺设计提供了理论依据。     

好氧预处理对干法沼气发酵产气量的影响及能量损失

研究好氧发酵预处理对干法沼气发酵产气效果的影响及能量损失情况,是以好氧发酵升温为预处理方式的干法沼气工程经济运行的重要依据.该文采用恒温沼气发酵装置,以牛粪及少量混合秸秆粉作为发酵原料,研究了不同好氧发酵预处理条件下,干法沼气发酵的产气效果并对其能量损失情况进行了分析探讨.结果表明:以牛粪为主要发酵原料时,好氧预处理对物料干法沼气发酵的产气量有较明显影响,随着好氧发酵时间增加和温度提高,总产气量减少,能量损失增大;好氧发酵预处理温度与沼气发酵温度相同(均为35℃)时,能量损失较少,好氧发酵升温法合理;好氧发酵预处理温度(55℃)显著高于沼气发酵温度,好氧发酵升温法会带来较大能量损失.因此,在对覆膜槽生物反应器操作时,应准确把握好氧发酵的时间和温度,一旦达剑所需温度,应立即转入沼气发酵,以提高沼气产量,减少能量损失.     

不同发酵工艺对猪粪中重金属活性的影响

以猪粪和秸秆为原料,研究自然发酵、强制通风发酵、厌氧干发酵3种不同发酵工艺对发酵效果及重金属Cu、Pb、Zn形态的影响。结果表明:强制通风发酵处理对Cu、Pb、Zn的有效态钝化效果分别达45.42%、60.18%、32.21%;自然发酵处理对Cu、Pb、Zn的有效态钝化效果分别达39.60%、28.68%、6.19%;厌氧干发酵处理对Cu、Pb、Zn的有效态钝化效果分别为3.08%、24.19%、-1.11%。相对于厌氧干发酵处理,自然发酵处理和强制通风处理更有利于重金属有活性较高的形态向活性较低的形态转化。从发酵的品质效果看,发酵过程中自然发酵处理和强制通风发酵处理可以利用高温期有效杀害猪粪中病原菌和杂草种子,且强制通风发酵处理在55℃以上的高温期约为自然发酵处理的2倍,厌氧干发酵处理始终保持40℃左右的中温发酵;发酵结束后,强制通风发酵处理的EC值为1.79mS/cm,自然发酵处理和厌氧发酵处理的EC值较高,分别为5.67、6.36mS/cm,较高的EC值具有潜在的土壤盐渍化风险。自然发酵由于氧气供应不足导致肥料无法完全无害化,为保证肥料完全腐熟,需延长自然发酵时间;而厌氧干发酵的有机肥难以无害化,因此需继续进行好氧发酵以实现完全腐熟。综合考虑3种工艺的发酵效果及重金属的钝化效果认为,强制通风发酵工艺对提升发酵产品质量更具优势。