叶片数对倒伞曝气机曝气性能影响试验研究

为了研究各不同状态下叶片数对倒伞曝气机曝气性能的影响情况,制作了叶片数分别为6枚和8枚的2个倒伞曝气机叶轮,进行了溶解氧试验来研究倒伞曝气机的曝气性能.通过改变曝气池液位高度及倒伞曝气机浸没深度,研究了不同叶片数下,标准氧总转移系数、标准充氧能力和标准动力效率的变化规律.结果表明:在同一转速下,8叶片倒伞曝气机的标准氧总转移系数和标准充氧能力明显高于6叶片的.倒伞曝气机的叶片增加,叶轮的抛洒强度增加,液体与空气的接触面积增大,氧传质效率得到有效提高.同时,靠近自由液面的液体波动加大,使液体与气泡间的相互作用更加剧烈,增大了湍动传质的能力.但是增加叶片数会使得消耗的功率增加,故相同转速下不同叶片数的倒伞曝气机的标准动力效率差别较小.研究为倒伞曝气机的经济运行提供参考.     

不同氧浓度下灌溉系统中溶解氧变化规律

为研究不同浓度增氧灌溉水在灌溉系统中的衰变规律,设计4个氧气浓度,CK为常规井水不充气增氧、O_2(21%)为空气充气增氧、O_2(30%)为氧气浓度30%进行充气增氧和O2(50%)为氧气浓度50%进行充气增氧,通过微纳米气泡发生装置对灌溉水进行增氧,制备不同溶解氧浓度的灌溉水,进行加压注入灌溉系统中,研究增氧灌溉水在灌溉系统中的衰变规律.研究表明:随着充氧浓度的增加可以显著提高灌溉水溶解氧浓度,管道水溶解氧浓度随着距离的增加呈递减趋势,并随着灌溉水溶解氧浓度的增加衰减速率增加;滴头流量为1.38 L/h比3.20L/h的灌溉水溶解氧浓度低,并随着溶解氧浓度增加和滴灌带距离的延长这种降低趋势有所增加.综上表明:灌溉水在加压灌溉系统中溶解氧浓度都会降低,并且随着距离和时间的增加灌溉水溶解氧会逐渐降低,高溶解氧浓度的灌溉水溶解氧浓度降低幅度大于低溶解氧浓度的灌溉水,在管道系统和滴灌带中表现出相同的趋势;滴灌带滴头流量不同,对灌溉水溶解氧浓度影响不同,滴头流量为1.38 L/h比3.20 L/h灌溉水溶解氧浓度降低得多.     

基于建模预测与关系规则的养殖水体溶解氧含量调控方法

为了保证养殖水体溶解氧充足,水产养殖普遍采用全天大功率开启增氧机的生产方式,这造成了很大的能源消耗。针对上述问题,本文提出了一种基于建模预测与关系规则库的溶解氧调控方法,首先构建了一种自适应增强的粒子群优化极限学习机预测模型（AdaBoost-PSO-ELM）,实现溶解氧含量的准确预测;然后进行增氧预实验,采用曲面拟合方法对溶解氧初始含量、曝气流量和增氧机开启时间之间的作用关系进行精确量化,构建关系规则库;最后专家系统基于溶解氧含量预测值,调用已建立的关系规则库,合理控制增氧机的开启功率与时间。与其它常规的预测模型相比,AdaBoost-PSO-ELM模型的MSE、MAE和RMSE均为最优,分别为0.0055mg2/L2、0.0531mg/L、0.0745mg/L,可以实现溶解氧的准确预测。增氧实验结果表明,基于三次多项式的先验方程能够对〖JP2〗溶解氧初始含量、曝气流量和增氧机开启时间之间非线性关系进行准确量化,拟合R2均在0.99以上。由此可知,基于量化结果所构建的规则库与预测模型相结合能够合理控制增氧机的开启功率与时间,节省电能和提高养殖效率。     

增氧淡水与微咸水对小麦萌发特性的影响

为合理开发利用微咸水、提高微咸水利用效率、降低微咸水灌溉下的次生盐碱化风险,将增氧技术与微咸水灌溉相结合,基于理论分析与试验研究相结合的方法,研究了微咸水、增氧淡水、增氧微咸水对小麦种子萌发特性的影响。结果表明:在不同矿化度的微咸水条件下,矿化度2 g/L较利于小麦种子的萌发。增氧淡水(溶解氧质量浓度9.5～22.5 mg/L)能够增加萌发4 d的小麦种子萌发数量,但却抑制了小麦种子萌发过程中的单粒根质量和幼芽平均高度;当溶解氧质量浓度超过22.5 mg/L时,发芽率有所下降,说明过高的溶解氧质量浓度会抑制种子的萌发。不同矿化度微咸水增氧处理下的小麦种子表现出不同的较适宜溶解氧质量浓度,1、3、5 g/L矿化度下的较适宜溶解氧质量浓度分别为19.5、22.5、12.5 mg/L。根据增氧微咸水处理的耦合试验数据,建立了增氧微咸水处理条件下小麦种子发芽率与矿化度、溶解氧质量浓度之间的经验模型,经回归分析,相关系数为0.900 2,决定系数为0.810 3,说明模型拟合程度较好。     

基于间歇非稳态方法的溶氧装置增氧能力检测

针对常用溶氧装置增氧能力试验操作随意性和试验误差较大的缺点,通过试验研究,提出了一种基于间歇非稳态法的试验方法。从所需设施、设备,试验过程和计算方法几个方面进行了具体的说明。使用该方法对DP18-Y型多腔喷淋式溶氧装置进行了验证试验：在气液比（G/L）1︰100和1.5︰100两种条件下,系统稳定运行约130和220 min,池内的平均溶解氧质量浓度达到17 mg/L（接近理论饱和溶解氧浓度）,3个测量点示值误差在±0.78 mg/L范围内;在两种气液比条件下重复进行3次试验,增氧能力计算结果分别为(20     

干法厌氧发酵装备同步升温发酵及微生态网络研究

干法厌氧发酵是提高农业农村废弃物处理效率及资源高效循环的重要技术之一。先前围绕该技术产甲烷效率低、传质传热不均匀等问题,提出了微好氧同步预升温干发酵技术,设计了配套装备,开展了小试和中试试验,产甲烷效率得到改善。为进一步提高放大装备的实际应用质量,在对发酵装置密封、进出料、喷淋循环系统等关键部件优化的基础上,探明了最优曝气量及实际应用中微好氧预升温阶段物质转化特性,揭示了微生物生态网络关系,评价了实际运行效果。结果表明：对关键部件的优化显著提升装备运行稳定性,微好氧同步预升温阶段最优曝气量为10 L/min,容积产气率达到1.20 m³/(m³·d)。物料在第40小时升温至42℃,曝气组各层物料温度较未曝气组均提高45.54%、32.46%和52.06%。同步预升温促进了物料各层纤维素和半纤维素的降解,提高了酸化效率,有机酸质量浓度分别提高59.83%、50.69%和20.85%,物料产气潜力提高34.9%。探明了微生物网络关系以及与发酵环境因子变化的相关性,发现微好氧预升温阶段具有协同作用的功能微生物SBR1031、Synergistale...     

基于LEACH协议的水产养殖参数智能监控系统

提出了基于LEACH(Low energy adaptive clustering hierarchy)协议的水产养殖溶解氧参数低功耗无线测量网络和溶解氧浓度的智能变频控制技术。无线传感网络中簇首对测量节点的数据先进行融合,然后发送到基站。针对水体溶解氧参数变化缓慢的特点,规定在每一帧内变化小于0.1 mg/L时,不再向簇首发送数据。簇首调整各节点在该帧内数据发送时隙,延长簇首和节点的休眠时间,降低了功耗。PLC根据溶解氧参数的变化一方面通过变频器控制叶轮增氧机,在白天水体溶解氧质量浓度大于5.0 mg/L时,叶轮增氧机低速"耕水",充分利用自然界的风能、光能和藻类的光合作用改善水质;另一方面当溶解氧质量浓度低于5.0 mg/L下限时,采用模糊变频控制迅速缩小误差,在接近控制目标后,变频器输出稳定。通过试验验证,相对于人工粗略控制,节约电能42.3%以上,产量提高11.8%,综合经济收益提高41.3%。     

固定化反硝化聚磷菌除磷性能的研究

采用海藻酸钠和聚乙烯醇添加沸石包埋固定经富集培养的以反硝化聚磷菌为主的活性污泥,研究了固定化菌体的厌氧/曝气运行时间条件,考察盐度及Cr(Ⅵ)金属离子对生物除磷过程的影响。结果表明,厌氧时间为2.5 h,曝气时间为5.5 h。固定化菌体在盐度低于2%时能保持92%以上的除磷效率,而游离菌体在盐度大于1%时除磷效率开始下降,其除磷效率最高只能维持在85%左右;当废水中Cr(Ⅵ)金属离子浓度低于25 mg/L时,固定化菌体仍能保持90%以上的除磷效率,而游离菌体的除磷效率在Cr(Ⅵ)金属离子浓度高于10 mg/L时便迅速降低。固定化菌体的除磷性能显著优于游离菌体。     

微纳米气泡水地下滴灌对紫花苜蓿根际土壤养分和产量的影响

【目的】提出基于高产条件下适宜紫花苜蓿地下滴灌的微纳米气泡水溶解氧质量浓度。【方法】采用田间试验的方法,在地下滴灌土壤水分控制在25%FC～75%FC(FC为土壤田间持水率)条件下设低(1.8 mg/L)、中(5.0mg/L)、高(8.2 mg/L)3个微纳米气泡水溶氧量质量浓度水平,以不加气处理为对照(CK)研究了紫花苜蓿根际土壤养分和产量状况。【结果】与CK相比,微纳米气泡水地下滴灌提高紫花苜蓿根际土壤速效氮量13.18%～65.49%、提高速效磷量7.02%～31.14%,降低速效钾量3.34%～15.77%。随着生育期的推进,土壤速效氮量呈下降趋势,速效磷、速效钾量呈先升高后降低的趋势。随着微纳米气泡水溶解氧质量浓度的增加,土壤速效氮、速效磷和速效钾量均降低;微纳米气泡水溶解氧质量浓度为5.0 mg/L时,紫花苜蓿干草产量最高可达17 758.95 kg/hm2。【结论】微纳米气泡水地下滴灌能够增强根际土壤湿润体的通透性,促进紫花苜蓿根系的呼吸作用及对营养物质的吸收,增加干草产量,推荐地下滴灌紫花苜蓿适宜的微纳米气泡水溶解氧质量浓度为5.0 mg/L。     

基于建模预测与关系规则的养殖水体溶解氧含量调控方法

为了保证养殖水体溶解氧充足,水产养殖普遍采用全天大功率开启增氧机的生产方式,这造成了很大的能源消耗。针对上述问题,本文提出了一种基于建模预测与关系规则库的溶解氧调控方法,首先构建了一种自适应增强的粒子群优化极限学习机预测模型（AdaBoost-PSO-ELM）,实现溶解氧含量的准确预测;然后进行增氧预实验,采用曲面拟合方法对溶解氧初始含量、曝气流量和增氧机开启时间之间的作用关系进行精确量化,构建关系规则库;最后专家系统基于溶解氧含量预测值,调用已建立的关系规则库,合理控制增氧机的开启功率与时间。与其它常规的预测模型相比,AdaBoost-PSO-ELM模型的MSE、MAE和RMSE均为最优,分别为0.005 5 mg²/L²、0.053 1 mg/L、0.074 5 mg/L,可以实现溶解氧的准确预测。增氧实验结果表明,基于三次多项式的先验方程能够对溶解氧初始含量、曝气流量和增氧机开启时间之间非线性关系进行准确量化,拟合R²均在0.99以上。由此可知,基于量化结果所构建的规则库与预测模型相结合能够合理控制增氧机的开启功率...     

水气互作对温室番茄生长、产量和水分利用效率的影响

[目的]探寻温室番茄适宜水气组合及加气阈值,为温室番茄的高产提供理论基础及技术指导.[方法]采用微纳米气泡水结合地下滴灌系统,设置了3个灌溉水溶解氧质量浓度分别为井水对照3～5 mg/L (O1)、15 mg/L(O2)和25 mg/L (O3),每个溶解氧质量浓度下均设置3种不同灌溉控制水平,土壤含水率分别控制在田间...     

几种园林地埋式旋转喷头水力性能试验对比与工作参数确定

为了解决园林绿地喷灌中喷头参数选择不当导致灌溉不均匀的问题,对比研究了Rain Bird-3500、Hunter-PGP、Toro-mini-8、K Rain-PRO四种典型园林地埋式旋转喷头的水力性能和经济性参数,确定了四种喷头的适宜运行工作参数。结果表明,四种地埋式喷头的流量、运转速度、组合平均喷灌强度和喷灌均匀系数的变化趋势基本一致;喷头的流量随着工作压力的增大而增大;随着喷头组合间距的增大,平均喷灌强度、喷灌均匀系数和喷头投资总体有下降的趋势;当喷头间距一定时,工作压力越大,喷灌均匀系数逐渐增加。综合喷灌质量、节能性和经济性三方面考虑,建议Rain Bird-3500和K Rain-PRO工作压力以0.20 MPa,组合间距为14 m×14 m为宜;Hunter-PGP的工作压力以0.25 MPa,组合间距采用14 m×14 m为宜;建议Toro-mini-8的工作压力以0.15 MPa,组合间距以12 m×12 m为宜。     

不同增氧灌溉方式春小麦生长及产量比较

以郑州黄黏土为研究对象,春小麦为供试作物,采用地下滴灌供水方式,设置1个对照(CK)和3个增氧处理(2个H_2O_2溶液HP0030和HP3000,质量浓度为15 mg/L;1个循环曝气处理VAI,掺气比例为15%),采用Sigma Plot 12.5进行统计分析(P≤0.05),对比研究不同增氧灌溉方式对作物生长及产量的影响.结果表明:(1)与对照相比,处理VAI的各根系指标显著提高:在拔节孕穗期、抽穗扬花期,春小麦叶片的气孔导度、蒸腾速率和净光合速率分别提高25.46%,3.15%,12.80%和15.63%,13.00%和14.47%.处理HP0030在拔节孕穗期的叶片蒸腾速率下降了3.81%,而气孔导度和净光合速率差异不具有统计学意义;在抽穗扬花期,叶片的气孔导度、净光合速率分别下降了10.94%和8.56%,但蒸腾速率的差异不具有统计学意义.处理HP3000的3项指标差异均不具有统计学意义.(2)与对照相比,处理VAI的春小麦产量、水分利用效率均显著提高,处理HP0030的均显著下降,而处理HP3000的产量、水分利用效率的差异均不具有统计学意义.综合分析表明,循环曝气处理可以显著促进春小麦根系生长,增强作物长势,提高产量,而H_2O_2增氧处理对春小麦根系生长、植株长势、产量产生了一定负面影响.     

喀斯特地区野生旱半夏组培快繁技术

将野生旱半夏置于35 ℃的高温条件下处理21 d后剥取茎尖分生组织,采用植物组织培养技术培育野生旱半夏脱毒试管苗。通过对培养基添加不同种类、不同浓度的外源激素,对诱导、增殖和生根系列培养基优化选择进行研究。试验结果表明,野生旱半夏茎尖分生组织培育试管苗的最佳诱导培养基组合为MS+6BA 2.0 mgL+NAA 0.3 mgL,增殖培养基组合为MS+6BA 2.0 mgL+NAA 0.2 mgL,生根培养基组合为MS+NAA 0.15 mgL。      

不同生育期曝气滴灌对温室番茄生长品质影响

为探究不同生育期循环曝气地下滴灌对温室番茄生长及品质的影响规律,设置不同生育期以及全生育期循环曝气处理,以全生育期不曝气处理作为对照组,研究不同生育期循环曝气处理对温室番茄株高、茎粗、叶绿素含量、根系活力及品质的影响.结果表明：开花坐果期循环曝气处理有利于温室番茄株高的增长,果实膨大期循环曝气处理有利于温室番茄茎粗的增长,多生育期连续循环曝气较单一生育期曝气优势不明显;相较于对照组处理,果实膨大期曝气处理温室番茄果实单果质量提高36.12%,果实横纵径分别提高11.52%,20.24%,可溶性固形物含量提高29.25%,有机酸含量降低20.41%,糖酸比提高47.53%,维生素C含量提高40.58%,可溶性糖含量提高12.65%,可溶性蛋白含量提升38.62%,果实膨大期曝气处理有利于温室番茄单果质量的增加和品质的优化.因此,综合果实品质和作物生长各指标,开花坐果期循环曝气处理更有利于温室番茄株高的生长,果实膨大期曝气处理更有利于温室番茄茎粗、单果质量及果实品质的提升.     

微纳米气泡加氧灌溉对水培蔬菜生长与品质的影响

为温室水培蔬菜提出适宜微纳米气泡加氧灌溉控制质量浓度提供相应的理论指导,研究了5种不同加氧质量浓度灌溉(30、25、20、15、10 mg/L)对油麦菜、小白菜、小油菜产量和品质的影响效应。结果表明,微纳米气泡加氧质量浓度对水培蔬菜的生长与品质指标影响差异显著,3种水培蔬菜的干质量随加氧质量浓度的升高呈先增加后减少的趋势,而根长随加氧质量浓度的升高呈递增趋势;加氧质量浓度为10 mg/L时,蔬菜VC量较高;加氧质量浓度为15 mg/L时,干质量和叶片长度均能达到较高水平;加氧质量浓度为20 mg/L时,蔬菜可溶性糖量较高;加氧质量浓度为30 mg/L时,蔬菜根系较发达。综合考虑作物生长与品质等因素,水培蔬菜适宜的加氧灌溉质量浓度为10~20 mg/L。     

基于TRIZ理论的秸秆好氧-厌氧联合发酵特性研究

应用TRIZ理论设计秸秆好氧-厌氧联合发酵工艺,并研究不同供气方式及加入菌剂对其发酵特性的影响。结果表明:经过好氧发酵后,各组的木质纤维素降解率均有不同程度的提高,曝气混菌组的木质纤维素降解率最高,半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别为46.3%、40.4%和8.2%。利用修正的Gompertz方程和一级反应方程对累积产甲烷量的拟合结果较好,R2均大于0.97,曝气混菌组累积产甲烷量的试验值可达294.38 m L/g,利用两个方程拟合数值分别为279.58 m L/g和320.11 m L/g,而经巴斯维尔公式计算得到的理论产甲烷量为424.7 m L/g,曝气混菌组的试验值仅为理论产甲烷量的69%左右,仍有31%左右的物质没有被降解,因此巴斯维尔公式对惰性物质含量较高的物质理论计算结果偏高。好氧敞口组、曝气木酶组、曝气黑曲霉组、曝气混菌组及搅拌混菌组总挥发性固体降解率分别比直接厌氧发酵组高15.99%、35.47%、37.99%、54.68%和40.92%,曝气供氧方式的效果优于搅拌供氧,曝气供氧方式下添加混菌的效果优于添加单一菌种。     

组合滴灌管抗堵塞性能研究

【目的】研究Φ16滴灌管在含沙量与系统工作压力下滴头堵塞规律并探究组合滴灌管解决滴头堵塞的方法。【方法】采用试验因素完全组合的方法,分选出粒径小于0.10 mm的泥沙,配制成含沙量为1.00、1.25、1.50 g/L的浑水,分别在0.025 MPa和0.075 MPa压力下,针对Φ16滴灌管,采用周期性间歇灌水试验观测滴头流量,结合克里斯琴森均匀系数和滴头相对流量分析Φ16滴灌管的堵塞规律。重新铺设Φ16滴灌管,将原滴头堵塞部位及前后各750 mm滴灌管用Φ20滴灌管替换,组成组合滴灌管,在相同含沙量与系统工作压力下探究组合滴灌管的抗堵塞性能。【结果】0.025 MPa压力下,组合滴灌管能使堵塞部位分布更集中,含沙量为1.25 g/L时,组合滴灌管的抗堵塞性能较明显;0.075 MPa,组合滴灌管抗堵塞性能随泥沙浓度增大而更明显。【结论】组合滴灌管在一定条件下能够改变滴头的堵塞规律,同时能改变滴头堵塞类型。     

荔枝果醋液态发酵工艺优化

研究了荔枝果醋加工中的液态酒精与醋酸发酵工艺,试验表明添加4 g/L的多肽,可促进酒精发酵过程中菌种生长和风味成分(酯及氨基酸态氮)的生成.采用四因素二次通用旋转组合设计优化了酒精发酵工艺条件,当接种量0.15%(安琪酵母和菌株CICC 1312的体积比为2∶1)、还原糖质量浓度为18 g/(100 mL)、发酵温度为30℃、pH值为4.5时,发酵体的酒精度达9.76%.通过L_9(3~4)正交试验优化的醋酸发酵工艺条件为:接种量10%、温度33℃、酒精度6%;此条件下,荔枝果醋总酸质量浓度为5.99 g/(100 mL),总酯质量浓度为0.48 g/L,氨基酸态氮质量浓度达59.8 mg/(100 mL).     

生物表面活性剂对极性有机物在黄土上吸附行为的影响

研究了生物表面活性剂皂角苷和化学表面活性剂TritonX 100存在下,极性有机物苯酚和苯甲酸在天然黄土上的吸附行为及在水和土壤间的分配行为。结果表明,皂角苷和TritonX 100浓度为100 mgL条件下,苯酚和苯甲酸的分配系数均比其在纯水中的分配系数大,即皂角苷和TritonX 100浓度低于各自的临界胶束浓度时,由于本身在黄土上的吸附,促进了苯酚和苯甲酸的吸附;当二者浓度分别为500 mgL（约为各自临界胶束浓度的3～4倍）时,苯酚和苯甲酸的分配系数均比其在纯水中的分配系数小。在初始浓度为20 mgL的苯酚和苯甲酸的吸附试验中,不论是在皂角苷还是TritonX 100存在下,苯甲酸在黄土上的吸附量都大于苯酚在黄土上的吸附量;苯酚和苯甲酸在皂角苷溶液中的吸附量均小于同条件下TritonX 100溶液中的吸附量;当皂角苷浓度达到1 000 mgL时,初始浓度为20 mgL的苯酚、苯甲酸在水相中的表观溶解度分别为1835和1557 mgL,分别有9175%和7785%的苯酚和苯甲酸溶解在水相中。