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。     

兰州太阳能与发电余热增温沼气工程的性能研究

为保证兰州地区大中型沼气工程的产气稳定性,解决由于环境温度低而造成发酵塔内温度跨度较大的问题。笔者针对兰州市花庄镇沼气工程,构建一套太阳能与发电余热增温保温系统,达到保证发酵塔在不同季节均能维持恒温厌氧发酵的目的。文章阐述了系统的原理,并对系统的各部分的热量需求进行理论计算。结果表明,该沼气工程平均日需热量7531.9 MJ,太阳能与发电余热增温保温系统平均日产热量7623.4 MJ,使整个发酵塔的温度在夏季和其他季节分别维持在52℃和37℃,完全能满足整个工程的热量需求。该系统可使发酵系统在不同季节均能保持恒温厌氧发酵,保证了其产气稳定,因而这套系统是可行的,为兰州地区太阳能与发电余热增温保温系统提供了参考。     

生物质沼气热电联产工程应用分析

热电联产是公认的一项重要发电节能工艺技术,基于提高资源能源利用效率的原则,都应该尽可能采取热电联产方式,生物质发电项目也应该尽可能建成热电联产项目。文章介绍了生物质沼气热电联产在实际工程中的应用,对系统能量进行了衡算。分析结果表明:夏秋两季发酵罐所需的热量由余热锅炉提供,缸套水热量由屋顶散热器排空;春冬两季缸套水热量和烟气热量全部回收利用,满足发酵罐所需热量及生活用热。     

畜禽粪污沼气发电工程中的加热能量平衡分析

文章以江苏某畜禽粪污沼气发电项目为例,分析了畜禽粪污沼气发电工程的中温厌氧消化系统加热能量供给及其影响因素。结果表明:该项目中,总加热能量需求为213.39 GJ·d~(-1),主要为厌氧消化罐的增温保温(75%)和有机肥烘干(25%),其中厌氧消化罐增温保温的热量需求主要是物料增温(85.41%~86.45%)、罐体散热(12.63%~12.9%)和输热管散热(0.68%~1.78%)。因此,当发电余热回收效率为47.4%,回收热量为254.54 GJ·d~(-1)时,沼气发电余热能够满足整个工程的加热能量需求。在其它条件不变的情况,对影响沼气工程加热能量平衡的各主要因素进行单因子分析,结果表明,要保证发电余热至少满足中温厌氧消化增温保温能量需求,则进料TS含量不应低于6.17%,余热回收效率不应低于29.74%,沼气产量达产比例不应低于设计产量的62.74%,原料量不应低于设计原料的18.63%,保温系统保温性能不应低于设计的27.36%。     

浓缩沼液的三效节能蒸发工艺研究

沼液的无害化处理排放因成本过高,影响了沼气工程的推广。文章在传统多效蒸发浓缩技术的基础上,利用MVR技术及空气源热泵技术,开发1种适用于中小型沼气工程配套的沼液浓缩三效蒸发工艺。经处理后的水能到达Ⅱ类水标准,并获得浓缩液,为沼液的资源化处理、减少污水排放处理成本,进行新的探索。     

江苏省沼气工程调研及工艺分析

文章对江苏省32家沼气工程进行了实地考察。调研中发现,江苏省沼气工程主要以畜禽粪便为原料;发酵温度主要为常温发酵;发酵装置工艺主要以完全混合式厌氧反应器(CSTR)为主;常采用机械搅拌;受到工程规模的影响,沼气利用方式存在差异,中小型的燃烧,大型的发电;对于沼液、沼渣处理,大多直接还田或用于附近的林园。江苏省的养殖业形式和规模决定了沼气工程在很长一段时间以中小型为主,不适合直接引入国外先进的面向大型沼气工程的工艺,必须开发适合江苏省特色的中小规模的沼气工程工艺,将目前普遍采用的常温发酵改为中温发酵是可行的突破口之一。     

庄浪县某生猪养殖有限公司大型沼气工程效益分析及思考

以庄浪县某生猪养殖有限公司大型沼气工程为实例,分析规模猪场“三沼”综合利用效益及沼气发电技术使用情况.结果表明,一个万头以上猪场的污水经厌氧发酵后产生的沼气可用于发电,当年可增收,所产沼液、沼渣合理利用,经济效益、生态效益和社会效益良好,是开发清洁能源和建设绿色环保工程的一项重要措施,具有巨大的发展潜力.     

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。     

沼气发电余热利用

沼气和沼气发电工程是一种用于解决中小城镇和农村日用能源的工程,在我国广大农村和中小城镇是值得大力推广的。沼气发电示范工程及余热利用技术是充分利用农畜废弃物,提高农村卫生水平,解决广大农村日用能源,建设农村小康社会的一项实用工程。发电和余热利用技术更提高了沼气发电工程有效性,一体化解决了农村对热水、燃料、电能需求。该技术是集环保和节能于一体的资源综合利用的优秀实用技术。对于中小城镇也有消除污染提高其环境卫生,发展绿色能源的功用。它可以解决广大农村对日用能源的需要,适宜中小城镇和广大农村小康卫生生活的要求。     

沼气工程两种辅助增温方式的经济效益分析

为解决西北地区寒冷季节利用发电机余热增温沼气工程时热量不足的问题,笔者以兰州市花庄镇沼气工程为研究对象,对沼气工程各部分热量需求进行理论计算,同时对太阳能和沼气锅炉两种辅助增温方式进行了经济性研究,结果表明:夏季和其它季节发酵塔温度分别维持在52℃和37℃时,太阳能集热器和沼气锅炉两种辅助增温方式的初始投资比为3.75∶1,太阳能集热器比沼气锅炉辅助增温方式净现值高43.9%。考虑到国家相关政策、经济效益、环境效益和西北地区日照充足等因素,当发电机余热不足时,沼气工程辅助增温方式应优先选用太阳能集热器。     

猕猴桃皮中温发酵产沼气潜力的实验研究

文章以猕猴桃皮为原料,在恒温30℃的条件下进行批量式沼气发酵试验,实验设计对照组(120 mL接种物)和实验组(120 mL接种物+25.42 g猕猴桃皮)。实验结果表明:实验组沼气发酵时间为27 d,净产气量为2290 mL,计算得出猕猴桃皮的产气潜力分别为512 mL·g^-1TS,522 mL·g^-1VS,是一种较好的沼气发酵原料,为废弃猕猴桃皮的资源化利用提供了新的途径。     

接种比对玉米秸秆水解产酸过程VFA浓度和产气量的影响

文章以厌氧污泥为接种物研究接种比对玉米秸秆水解酸化的影响。在有机负荷为50gTS·L-1的情况下,对底物与接种物比值(S/I)分别为2,4,6,8,10和无接种的情况下进行批式厌氧消化对比试验。结果表明:随着S/I的增加,出料VFA浓度呈先升高后降低的趋势,产气量逐渐减少;最佳S/I值为4,其出料中的pH值,VFA浓度,TS和VS去除率分别为4.9,10799.3mg·L-1,14.9%和15.1%。适量的添加接种物对秸秆水解酸化反应具有积极影响,同时确定了秸秆水解酸化反应的最佳时间为8d。水解酸化过程中,S/I=2和4时累积产气量最高,分别为2800和1940mL;S/I=4时,H2产量较高,为722mL。一级动力学模型可以很好地表征酸化阶段的VFA产量,S/I分别为2,4,6,8,10和无接种的条件下酸化产物生成的速率k1分别为0.34,0.27,0.29,0.34,0.39和0.52d-1。     

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。     

贵阳市岩溶地下水水化学特征及水质评价

贵阳市是典型的岩溶盆地地貌,地下水系统十分复杂,具有特殊的水文地球化学特征。为查明贵阳市主城区及周边地区地下水水化学特征及水质状况,运用数理统计、piper三线图、Schoeller图对该研究区60个地下水监测点枯、丰两季的水化学指标进行分析,采用基于GRA-AHP的地下水水质评价模型对研究区的水质进行评价,结果表明:研究区地下水中各水化学指标满足生活饮用水标准,地下水化学参数除K+、Fe^3+变异性较强外,其他含量均相对稳定,水化学成分中优势阳离子为Ca^2+、Mg^2+,优势阴离子为HCO^3-、SO4^2-,地下水水化学类型以HCO^3-.SO4^2--Ca型、HCO3^--Ca.Mg型和HCO3^--Ca型为主;相关关系分析表明地下水表现出高Ca^2+、Mg^2+、SO4^2-特征是来自该研究区石灰岩、白云岩、石膏中不同造岩矿物的溶解;利用基于GRA-AHP的地下水水质评价模型对研究区的水质进行综合评价,结果显示该研究区岩溶地下水丰水期质量优于枯水期质量,丰水期Ⅱ类水占33%,Ⅲ类水占63%,枯水期Ⅱ类水占16%,Ⅲ类水占75%。该研究结果对贵阳市的水-岩-生态-环境的保护提供依据。     

组合浮岛对富营养化水体生态修复的研究

以传统浮岛技术为基础,设计辅以微生物固定化技术和曝气充氧技术的组合浮岛系统,采用静态试验和现场观测相结合的方式,考察组合浮岛与传统浮岛在低温条件下对污染水体的处理效果。静态试验结果显示,组合浮岛对NH4^--N和COD Cr处理效果较好,NH4^--N去除率为99.70%,COD Cr去除率为65.78%,由于组合浮岛的小试溶解氧较高,TN去除效率低于传统浮岛。现场观测显示,10月30日至11月10日期间,搭载组合浮岛的试验河段COD Cr、NH4^--N、TN的平均去除率分别为21.49%、18.51%、13.44%,而同期搭载传统浮岛的对照河段为0%、1.21%、-1.03%。静态试验和现场观测结果均表明生态浮岛在引入微生物载体和曝气装置后,对富营养化水体的修复起到良好效果。     

非贵金属类甲烷催化燃烧催化剂的研究进展

甲烷作为天然气的主要成分,研究其低温下的催化活化对其应用有着重要意义。文章重点针对甲烷催化燃烧技术,归纳了近年来此技术在非贵金属催化剂研究方面的进展,重点阐述了催化剂制备方法对催化剂发展的影响,并且探讨了甲烷催化燃烧技术相关催化剂未来的发展方向。     

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。     

水资源污染负荷强度的灰色有效性预测模型及其应用

水资源污染负荷强度预测是水污染防治的关键环节。基于灰色系统理论,构建了水资源污染负荷强度的GM(1,1)模型、Verhulst模型和SCGM(1,1)c模型,并利用预测有效度计算各单预测模型的权重,进而建立水资源污染负荷强度的灰色GM-Verhulst-SCGM组合预测模型,在此基础上,选取2004-2013年期间工业单位产值化学需氧量排放量历史数据进行模型拟合,利用其2014-2016年数据进行模型检验。研究发现,灰色组合预测模型呈现出更低的预测误差,符合水资源污染负荷强度高精度预测需求;而通过对水资源污染负荷强度实证预测发现,其负荷强度整体上呈逐步削弱的态势,但可能会出现其高速下降向稳步趋缓转变的速率"拐点",预示着水污染防治将由"浅水区"向"深水区"的转变。     

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。     

灌溉方式对宁夏枸杞园土壤碳库特征及枸杞生长的影响

通过3年田间定位的枸杞灌溉试验,分析了滴灌和漫灌2种灌溉方式对旱区枸杞园土壤活性有机碳库及枸杞生长的影响。结果表明,滴灌对土壤总有机碳含量影响整体呈现出提升的作用,碳库管理指数高于漫灌处理,尤其是0~10和10~20cm表层土壤中易氧化态有机碳含量显著增加,分别提高12.99%和18.67%,且在120~140cm土层易氧化态有机碳有明显累积,提高幅度达到38.17%。采用滴灌和漫灌两种灌溉模式,枸杞总产量无明显差异,但滴灌模式下水生产率较漫灌提高112.12%,且果实等级率也有所提高。因此,针对研究区域枸杞生产管理现状,通过滴灌模式,有利于土壤有机碳质量提升,培肥枸杞果园土壤,能够满足生长需求,对实现长期可持续生产提供科学依据。