高含油脂底物协同市政污泥厌氧消化研究

厌氧共消化的目的是从有机质中最大程度地回收资源，相比较于单消化法，共消化可以提高系统的稳定性能。高含油脂(FOG)底物因在共消化过程中能够很大程度地提升生物甲烷产量而备受关注。但是油脂在厌氧消化中存在的各种抑制因素限制了甲烷产量及设备运行，所以解决这些抑制因素至关重要。论述了长链脂肪酸对厌氧共消化的抑制作用，探讨了在添加FOG后厌氧消化反应器稳定性的变化，分析了在FOG参与厌氧共消化反应器中微生物群落的相互作用，介绍了对厌氧共消化系统进行监测、预警、调控的几种厌氧消化模型。     

牛粪与超声预处理污泥中温混合厌氧消化效果

文章以牛粪和超声预处理污泥为发酵原料,在恒温35℃±1℃及底物浓度为15 gVS·L~(-1)的条件下,采用正常运行的大型沼气池沼液作为接种物,研究不同配比(VS_(污泥)∶VS_(牛粪)分别为1∶0,2∶1,1∶1,1∶2,0∶1)对混合厌氧消化效果的影响。研究表明,在35℃±1℃条件下,超声预处理污泥与牛粪的比例为1∶2时累积产气量高于其他4种比例,VS产气率达到了470.33 mL·g~(-1),甲烷产量在发酵稳定后达到了58.68%。发酵过程中pH值,NH_4~+-N,COD的变化表明了混合厌氧消化能够平衡营养物质,稀释有毒物质,具有协同作用,发酵过程中未出现酸抑制以及氨抑制。进一步研究得出,将超声预处理污泥与牛粪按一定比例混合发酵可以将产气高峰提前,并出现"双峰",提升产气速率,大幅提升了原料的产气潜力。     

辽宁地区生物质废弃物沼气发酵技术研究及展望

文章通过对辽宁省生物质废弃物沼气发酵技术应用与发展现状进行调查,研究发现如何在低温条件下实现厌氧消化处理生物质废弃物高效转化是辽宁农村沼气推广应用亟待解决的关键问题和技术瓶颈。笔者针对低温发酵问题进行阐述与分析,提出关于实现寒冷地区生物质沼气发酵装置稳定运行研究的新思路,在两相厌氧发酵工艺基础上引用太阳能技术、交变磁场技术、电气石陶粒载体技术,构建新型的太阳能光伏交变附载式两相厌氧发酵CSTR-IC系统,确保沼气工艺高效运行稳定,并对今后的研究发展进行探讨与分析。     

利用CFD方法优化沼气发酵罐内流场形态的研究综述

料液搅拌是现代沼气工程不可或缺的附属工艺,能够大幅提升发酵效率。利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法模拟计算料液在厌氧消化罐内的流动过程,可以得到流场分布图,实现流场可视化,根据图形识别流场形态的特点和缺陷,优化设计搅拌形式和运行参数。近年来,利用CFD方法模拟沼气发酵料液搅拌的研究,在优化设计罐型、搅拌形式、搅拌运行参数、料液混合方式等方面都取得了极大进展,提升了沼气科学研究的层次,是沼气科学发展史上的一个重要阶段,并代表了未来的发展方向,文章综述了该阶段的研究进展。     

菌渣与麦秸厌氧消化产气潜能研究

为了帮助企业处理菌渣厌氧消化产沼气的问题,试验采用菌渣与麦秸共发酵的方式,结合现有处理工序,重点考察不同原料配比及消化温度对产气的影响。试验结果表明:相同消化温度下,不同物料的混合比例对产气结果的影响有所不同。单一菌渣累积产气量和容积产气率较低,但单位有机质产气率高,说明菌渣作为底物用于厌氧消化产沼是可行的;随着麦秸的添加比例增大,各组累积产气量和容积产气率有不同程度的增加,厌氧消化时间有所提前。综合各项产气结果,当菌渣与麦秸比例为1∶1,消化温度为35℃时产气性能最佳。该项研究结果可为企业菌渣资源化处理及提高产气效率提供基础参数。     

两相连续固体床厌氧消化反应器的试验

两相连续厌氧消化比单项厌氧消化的发酵更好,这种消化方式的沼气产量大,对农业有机废弃物的消化更充分,是一种适合在我国推广的物质与能量多重循环利用的农业有机废弃物处理方式.固体床反应器利用厌氧消化的原理,把通过厌氧发酵产生的沼气作为燃料,发酵残余物作为肥料.为此,对两相连续固体床厌氧消化反应器进行了研究,设计了一种新型的厌氧消化反应器.     

传统产甲烷潜力测试装置的改进

产甲烷潜力测试广泛应用于厌氧消化(沼气发酵)过程的优化、发酵原料产甲烷潜力、污泥活性和原料毒性评价.在产甲烷潜力测试过程中,往往需要取出一定量的发酵料液用于监测其理化指标的变化,以便多角度监测厌氧消化过程性能.但是,从发酵瓶中取出发酵料液往往会使空气进入发酵瓶,影响发酵体系厌氧环境以及气体成分.既能从沼气发酵瓶中取样又...     

多元混合物料协同厌氧消化产甲烷性能研究

为研究农牧废弃物多元混合物料协同厌氧消化对产甲烷性能的影响,文章以牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆为发酵原料,分别设定了单一原料、两种及3种混合原料发酵组,在中温(37℃±1℃)和固体质量分数为12%条件下进行厌氧消化实验。结果表明:混合厌氧消化的协同作用贡献率为25.84%~39.83%,显著提高了产甲烷能力。三物料混合厌氧消化产甲烷性能明显优于两种混合物料,当牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆VS混合比例为1∶0.4∶0.6时,累计甲烷产量达到最大值20713 m L,比其他单一物料和混合物料厌氧消化甲烷产量提高了11.86%~23.65%。修正的Gompertz方程能较好反映物料厌氧消化产甲烷过程,拟合结果的R2在0.9872~0.9986之间。该研究结果可为农牧废弃物多元混合物料厌氧消化产沼气工程提供参考。     

牛粪添加量对餐厨垃圾厌氧消化的影响

文章以餐厨垃圾和牛粪为原料,在餐厨垃圾16 g VS·L~(-1)的条件下,添加牛粪调节原料中餐厨垃圾与牛粪VS质量比为3∶1,2∶1,1∶1,1∶2和1∶3进行混合发酵,研究牛粪添加量对餐厨垃圾厌氧消化过程和产气效果的影响。结果表明,单独厌氧消化时,餐厨垃圾沼气产率和甲烷产率均显著高于牛粪。混合发酵时,消化过程中pH值先下降后上升,随着牛粪添加比例的提高,pH值下降程度变小,恢复上升速度加快;甲烷产量显著上升,但甲烷产率显著下降。餐厨垃圾和牛粪混合消化的甲烷产量均高于对应质量餐厨垃圾和牛粪单独厌氧消化产量之和,当牛粪的添加比例为2∶1时,甲烷产量提高效果最显著,提高率达到52.4%。可见,添加牛粪与餐厨垃圾进行混合厌氧消化可以增强消化体系的稳定性,提高厌氧消化效率。     

奶牛场挤奶间废水对牛粪厌氧消化过程影响

文章研究了奶牛挤奶间废水经自然稳定处理后对牛粪厌氧消化产气性能的影响。结果表明,挤奶间废水经过自然稳定预处理,作为牛粪厌氧消化原料稀释水,对牛粪厌氧消化产甲烷过程有促进作用,COD去除率从30.19%提高到50.94%,同时,累积产气量从4085 mL提高到5828 mL。而且,添加废水后,发酵系统的日产气量和发酵液的VFA浓度,pH值稳定性都有所提高。因此,挤奶间废水经过自然静置处理可以作为发酵原料稀释水再加以利用。     

离心式撒肥机性能试验台的设计

撒肥施肥技术具有效率高,施肥机械结构简单等特点,是目前常用的施肥方法。离心式撒肥机在撒肥机械中应用范围较广,但其设计未达到完全优化的程度,因此需要对离心式撒肥机的撒肥盘、排肥机构等核心部件进行优化,以提高撒肥均匀性、撒肥量可控性和排肥流畅性。本文依据离心式撒肥机工作原理和结构特点设计离心式撒肥机性能试验台,可更换不同的离心式撒肥盘和排肥机构做不同的试验。基于西门子MM440变频器设计控制系统和LabVIEW软件开发环境设计的数据检测系统,可对试验台工作参数进行实时调整,并实时检测离心式撒肥盘与排肥机构工作性能和机器振动参数。该试验台具有较高的通用性和自动化程度,为离心式撒肥机研究提供基础试验平台。     

北京地区太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气工程增温系统研究

为了解决北京地区大中型沼气工程增温问题,文章结合北京地区气候特点,构建了一套太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气增温系统,阐述了系统设计的原理,计算和分析了发酵罐的热负荷、太阳能集热器集热量、空气源热泵供热量、沼气发电余热量和系统的经济性。结果表明:3种联合增温系统的作用下料液的温度能够一直维持在(37℃±1℃)范围内,在中温厌氧发酵范围内产气也达到最佳,取得了良好的试验效果。沼气工程全年月平均热量损失为7325.0 MJ,太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气增温系统月平均产热量为7464.1 MJ,可以完全满足工程的热量需要,保证整个系统稳定运行。同时也具有良好的经济效益性,对今后在北京的大中型沼气工程中具有一定的的参考意义。     

灌溉渠系非恒定流数值模拟及闸门运行设计

农业灌溉,需通过沿渠节制闸进行流量调节,掌握渠道中非恒定流的动态变化过程,具有十分重要的社会价值和应用意义。基于特征线法离散圣维南方程,模拟引汤灌区部分渠系在闸门调控下的非恒定流过渡过程,并与Mike11软件模拟结果进行对比,表明所建模型具有一定的可靠性。此外,在模拟结果基础上,进行了简单的闸门运行设计,根据闸下出流理论建立闸门开度调控模型,模拟结果表明在流量线性变化的条件下闸门开度也为线性变化,针对多级闸门同步与逐级调节情况下渠道中的非恒定流过程进行模拟,总结了两种方式的优缺点。     

基于云模型可能性测度的引水灌溉工程调度风险评估

输水调度是引水灌溉工程最为核心和关键业务,为确保工程安全平稳运行,对调度风险进行深入研究和系统分析是十分必要的。总结分析影响引水工程调度安全众多因素,将调度风险归纳为调度制度风险、调度人员风险、调度技术风险、调度协调风险4方面,细化各类风险因子,建立了调度风险评价指标体系。在此基础上,提出了基于云模型可能性测度风险评估方法,利用正态分布云模型量化风险因子的重要程度和效用值,通过模糊积分计算综合风险程度。实例表明,建立的引水灌溉工程调度风险评价指标体系和评估方法,能够较全面、合理反映调度运行安全影响因素,综合考虑了风险评估中的模糊性和随机性,操作性强,为风险评估研究提供了一种新思路。     

接种量对农牧业混合原料干发酵产气性能的影响

为了更高效、环境友好化地利用甘肃省玉米秸秆和甘蓝尾菜等生物质资源,文章研究接种量对混合原料干发酵过程产气性能与启动速度的影响。试验在中温(37℃±1℃)TS为20%条件下,不同数量接种污泥与牛粪玉米秸秆或牛粪甘蓝菜叶混合后的干发酵过程,监测了接种量分别为20%,30%,40%时pH值、氨氮含量、日产气量、甲烷含量、累计产气量和累计产甲烷量等参数变化。结果表明:当接种污泥与牛粪玉米秸秆混合时,接种量40%的混合原料干发酵累计产气量最高,为207.46 L,平均甲烷含量52.2%,日最高产气量为11.76 L,日平均容积产气率为1.09 L·L^-1;当接种污泥与牛粪甘蓝叶混合时,接种量为30%的混合原料干发酵累计产气量最高,为159.96 L,平均甲烷含量47.8%,日最高产气量为8.90 L,日平均容积产气率为0.84 L·L^-1;除20%接种量与牛粪玉米秸秆混合试验组第3天才开始产气外,其余干发酵均在第1天就开始产气;由于接种污泥的缓冲作用,所有厌氧干发酵过程中氨氮含量一直低于1500 mg·L^-1,没有发生厌氧反应被抑制的现象。混合原料恒温干发酵可以实现生物质资源更合理的应用。     

高固厌氧消化后的秸秆沼渣与褐煤共制备生物质型煤研究

生物质是可再生能源,合理利用生物质资源,不仅可以实现二氧化碳减排,还可以产生能源。文章以高固厌氧消化(HS-AD)后的秸秆沼渣和褐煤为研究对象,采用中心复合实验设计对影响沼渣型煤的工艺条件进行分析,最后对成型后的生物质型煤进行热重分析,以考察其作为燃料的燃烧特性。结果发现,如果对沼渣型煤的抗压强度要求为700N,最优工艺条件为成型温度为145℃,沼渣含量为23%,保压时间为120s。热重研究发现,生物质型煤热解过程表现为4个阶段,在第3个阶段,生物质型煤发生大规模热解,其中沼渣型煤的质量减少量在20%~30%,玉米秸秆型煤的质量减少量在30%~40%。升温结束后,沼渣型煤和玉米秸秆型煤的质量减少量分别为35%~45%和45%~55%。生物质型煤热解过程为褐煤与生物质的分阶段热解过程,与生物质和褐煤单独热解相比,其特征温度有偏差,在热压处理后褐煤与生物质热解过程可能存在协同作用,有助于褐煤转化。     

不同矿化度对层状土入渗规律的影响研究

为研究不同矿化度水分对沙壤土中壤土夹层入渗规律的影响,设置4种矿化度处理,分别为0,1,3,5g/L,进行室内土柱垂直一维积水入渗试验。结果表明:壤土夹层对不同矿化度水分均有阻渗作用;各处理累积入渗量在湿润锋到达夹层界面前随时间呈非线性变化,通过夹层后随时间呈线性变化,各处理稳渗率大小关系为V(3g/L)>V(5g/L)>V(1g/L)+>V(0g/L);矿化度为0~3g/L时,累积入渗量、入渗后土壤含水率均随矿化度提高而增大;入渗结束后,各处理夹层界面上层土壤脱盐,夹层界面下层土壤积盐。     

莱州湾南岸浅层地下水咸化特征及其指示意义

莱州湾南岸属黄河三角洲高效生态经济区与山东半岛蓝色经济区重叠区域,区位优势显著。地下水咸化的发生和发展对该区工农业生产和居民饮水安全构成了威胁。因此,全面了解该区地下水咸化现状,掌握其主要影响因素显得尤为重要。通过野外调查和水样采集测试,应用层次分析法(AHP)选取总溶解固体(TDS)、Cl^-、钠吸附比(SAR)、潜在盐度、NO3^-和SO4^2-等6项指标进行综合评价,并对比分析识别了咸化的主要原因。结果表明:地下水咸化程度呈现北强南弱的特征,咸化面积呈现中部-东部大、西部小的趋势;目前地下水咸化程度较重,咸化面积达3132.13km^2,占研究区面积的70.17%;该区地下水咸化的主要致因是海(咸)水入侵,地下水咸化分区与地层沉积相特征具有很好的响应关系。     

丘陵地区水稻收割机底盘机架模态分析

本文以丘陵地区水稻收割机为研究对象,对收割机底盘机架做有限元分析,得到底盘的固有频率、振型和受力分析,通过Solidworks附带的Simulation模块进行模态分析,利用模态分析技术得到工作装置的各阶模态频率、模态特性和受力分析,研究底盘机架模态振型与振动之间关系,分析该底盘机架是否能够避开共振,结果证明该结构可以避免外部激励发生共振,研究应力和应变关系,进而验证所设计的底盘机架合理性。     

光伏提水匹配模型与优化在西藏高原草场喷灌工程中应用——以阿里地区为例

以西藏高寒地区光伏提水草场喷灌为研究对象,利用噶尔站太阳辐射数据,构建日照分布函数模型及光伏阵列最大输出功率模型,计算出设计灌溉面积2.07hm^2草场所需光伏阵列系统的峰值功率,为草场优化配置32块光伏板,即峰值功率为6.88kW时,可以满足项目区生育期的灌水需求。工程应用表明:光伏匹配模型和优化计算所确定的光伏板数量和功率是可行的,能够驱动水泵正常运行,满足燕麦灌水需求。