农业面源污染及其控制技术研究

水环境面源污染的严重性已受到国内外普遍关注，面源污染业已成为国际上水环境问题研究的活跃领域。从农业面源污染的发生机理和农业面源污染的特点出发，通过分析农业面源污染与水体环境之间的关系，探讨了农业面源污染对水环境的影响。对于面源污染的控制，最佳管理措施（BMPs）现已得到广泛应用。其中，人工湿地、前置库、缓冲带、水陆交错带、水土保持和农业生态工程等是目前研究和应用较多的农业面源污染控制技术。     

地源热泵加温沼气池内温度场分布特性分析

沼气池内温度场的分布及其变化将直接影响到整个系统的产气量和产气速率。本文在采用地源热泵加温厌氧消化池的前提下,通过在具体工程沼气池内布置三层温度探头的方法,研究和分析了中温发酵沼气池实际运行中,温度场的分布特性。结果表明,采取保温措施后发酵池外壁散热损失较小,在没有加温和进料的情况下,降温幅度在每小时0.054℃左右;进料是导致发酵池内温度下降的另一原因,在进料的十几分钟里,降温幅度可达0.5℃;在地源热泵加温过程中,池内平均升温每小时为0.27℃左右,但池内温度场分布并不均匀,呈现中下层均匀稳定,上层不均匀不稳定,中下层温度高而上层温度低的分布规律。试验结果还表明,加温盘管的位置和搅拌对池内温度场的分布也有着很大影响。该试验结果可以为研究和建立池内流场传热传质数学模型、系统设计和经济运行提供依据。     

我国厌氧发酵处理城市污水剩余污泥研究进展

城市污水处理剩余污泥已经成为一个严重的环境包袱,厌氧发酵减量化是目前常用的处理途径。厌氧发酵获得能源被看成未来非常有前途的领域,但目前存在效率低和仍然存留大量残渣问题。本文对国内厌氧发酵处理城市污水剩余污泥方面的研究进行了综述。包括：1．控制发酵条件和工艺提高发酵产能效率;2．对剩余污泥作前期预处理（主要有酸、碱处理,热处理,超声波处理等）,促进污泥中难降解有机物的利用;3．发酵后剩余残渣用于农田施肥的效应;4．发酵后剩余残渣用于建材（砖或陶瓷）生产原料等。     

太阳能—地源热泵沼气池加热系统集热面积优化

针对集中供气型沼气工程加温需求和地源热泵式系统存在地下侧土壤温度回补问题,提出了太阳能-地源热泵复合式沼气池加热系统(ISGSHPS),并从经济和环保两方面将该系统与地源热泵和电热膜加热系统进行分析比较得出系统的最优太阳能集热面积。结果表明:最优集热面积主要与每年总加热时间、电价有关。系统最经济加热时间段为每年10月至次年5月;在电价低于0.5元/(kW.h)时,ISGSHPS不如单独的地源热泵系统经济;在电价0.5~1.0元/(kW.h)和高于1.0元/(kW.h)时,ISGSHPS的最优集热面积分别为24 m2和32 m2。目前,最合理的太阳能投资面积为24 m2,生命周期为20年的ISGSHPS相对地源热泵和电热膜系统总节约费用分别为10 830元和59 244元,CO2减排量约为74 t和266 t,有较大的投资潜力。     

太阳能-地源热泵联合供能系统研究现状

近年来,作为可再生能源领域中一种新型的热泵组合形式,太阳能-地源热泵系统得到了广泛应用。通过总结归纳出国内外太阳能-地源热泵式供能系统在建筑、温室及沼气工程等领域的研究现状;特别对该系统应用于大中型沼气工程,在微生物适应性、热负荷及经济环保方面进行了比较分析和阐述,并指出其应用前景。     

植物工厂生物质废弃物厌氧消化循环利用可行性探讨

针对植物工厂生物质废弃物的特点,在总结已有文献的基础上,参考传统预处理和厌氧发酵系统常用工艺,制订了植物工厂废弃物厌氧消化循环利用系统,创造性地将单乙醇胺法脱硫用于沼气脱硫上,对系统进行了完善。从该系统主要组成部分包括预处理系统、厌氧消化系统、沼气净化系统、沼气、沼液和沼渣(三沼)利用等方面,从植物工厂生物质废弃物厌氧消化循环利用的角度,对其进行了可行性分析。结果表明:植物工厂生物质废弃物厌氧消化循环利用三沼可行,但受植物工厂规模的限制,不同规模的植物工厂生物质厌氧消化沼气产量不同,小型植物工厂废弃物厌氧发酵后沼气不适合用于供热、发电,仅适合小规模使用(如沼气灯、沼气灶等),大型植物工厂废弃物厌氧发酵产生的沼气可以用于供热和发电。     

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。     

基于热泵加温系统的沼气池经济保温层厚度确定

为优化沼气工程热泵加温系统的设计,降低加温系统的初投资和运行费用,该文对经济保温层厚度进行了研究。首先采用综合传热系数法简化计算沼气池围护结构散热负荷,并借助逐时气象参数获得沼气池全年动态热负荷的计算方法。在此基础上,利用费用年值法建立了经济保温层厚度的数学模型,并将其应用到工程实例,得到了经济保温层厚度简化计算公式,在上海地区气候前提下,确定了沼气池经济保温层厚度为0.05～0.07m。同时得到当热泵年均性能系数(coefficient of performance,COP)为3.5时,膨胀聚苯乙烯、挤塑聚苯乙烯、酚醛树脂、聚氨酯、聚氯乙烯5种保温材料所对应的经济保温层厚度分别为0.092、0.063、0.054、0.048和0.046m。