规模猪场厌氧-好氧粪污处理系统温室气体减排量评估

在清洁发展机制(CDM)背景下的温室气体减排量交易是一种能帮助畜牧企业主用先进的粪污处理技术替代现有的开放式厌氧塘的好途径.本文的目的是评估先进的厌氧-好氧粪污处理系统的温室气体减排量,案例选自山西某公司的一个存栏6187头的规模猪场.基准线情景以及本文选用的先进系统项目活动排放源包括厌氧消化和好氧过程产生的CH4以及粪污在存贮和利用的过程中产生的N2O;减排量是指基准线情景排放和所选用先进系统排放的差值.项目选用的厌氧-好氧先进系统包括厌氧消化器系统、固液分离系统、废水的好氧处理系统以及分离固体好氧堆肥系统,替代开放厌氧塘系统减少了温室气体的排放,经估算温室气体排放量减少了79.6%, 从 6619.7 t CO2e·a-1减少到1348.5 t CO2e·a-1,6187头的规模猪场的总减排量为5271.2 t CO2e·a-1 2或者说0 85 t CO2e·head-1a-1.将产生的减排量在国际碳市场以每t CO2e 8欧元出售,每年将获得减排收入421695元,每头猪将产生68.2元的减排效益.减排收益的获得弥补了畜牧企业采用先进处理工艺的较高资金投入,促进了先进处理工艺的推广与普及,极大改善畜牧生产以及周边环境.     

中国沼气综合利用潜力

沼气综合利用是农村沼气建设中降低生产成本、提高经济效益的一项综合性技术措施,本文以我国2004年的沼气综合利用情况,分析了沼气综合利用的生态经济效益,在此基础上对中国沼气综合利用潜力进行估算。结果表明,中国沼气综合利用生态经济效益显著,2004年沼气综合利用增加经济效益43.57×108元,保护森林167.1×104hm2,减少CO2排放655.17×104t,减少SO2排放5.94×104t。目前中国沼气发酵产物综合利用程度较低,经济潜力开发率不到1%,生态潜力开发率仅在4%左右,前景广阔。     

规模养鸭场粪污处理系统CDM项目开发研究

本文以山东一规模生鸭养殖基地沼气工程为案例,利用《气候变化框架公约》清洁发展机制理事会批准的方法学(AMS-III.D和AMS-I.D),对利用沼气工程处理鸭场粪污进行了分析,评估了利用沼气发电替代以消耗燃煤为主的电网电能同时减少温室气体排放量的潜力。通过案例研究得出,针对目前现存的开放式厌氧塘系统,实施先进的厌氧消化器工艺后,每年能减少CO2e排放82.8%,减排温室气体8689.6 t CO2e;通过获得额外的减排收入,可以极大促进规模鸭场粪污处理工艺的改进和发展,同时也为温室气体的减排做出了贡献。     

沼气干发酵技术研究进展

开发和利用沼气干发酵技术处理农业废弃物、禽畜粪便和市政垃圾,对于解决能源短缺、生态环境恶化和减少CO2排放具有深远的意义。本文对国内外沼气干发酵的研究现状、工艺条件及技术装备等方面进行了综述。     

基于LCA方法的秸秆沼气发电和制备生物天然气的环境排放评价

为对比特大型沼气工程沼气资源化不同方式所带来的环境影响差异,文章运用生命周期评价方法(Life cycle assessment,LCA),对特大型秸秆沼气发电工程(日均发电量4万kWh)及生物天然气工程(日产气量1.2万方)进行环境影响评价并比较两者的环境影响及敏感性因素分析。其中包括边界划分、清单分析、各生产阶段的能耗、环境排放计算。根据计算结果显示,沼气发电时,对环境排放影响最大的是秸秆沼气发酵阶段,最敏感因素为单位干物质产气率(mL·g^-1 TS);制备生物天然气时以上两个指标分别为:沼气的提纯过程和沼气提纯技术的选择。从进行能源替代减少环境排放影响的角度来看,生物燃气替代民用散煤要优于沼气发电替代燃煤发电。     

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。     

有机胺基氨基酸盐吸收剂的沼气CO2分离特性

在鼓泡式CO2吸收和再生装置中对有机胺基氨基酸盐吸收剂的沼气CO2吸收和再生特性进行了研究,并与乙醇胺(MEA)和哌嗪(PZ)进行了对比。试验中,气相为典型的模拟沼气氛围(CO2与CH4体积分数比为4∶6,常压),液相CO2吸收温度为35℃,再生温度为75℃,并辅以纯CH4作为吹扫气。结果表明:当达到CO2吸收和再生平衡时,质量分数为30%的4种乙醇胺基氨基酸盐吸收剂对CO2的净携带容量均优于MEA,且乙醇胺基鸟氨酸盐(MEAORN)的CO2净携带容量最高(0.733 mol/mol),比第二位、质量分数为15%的PZ高82.34%。同时,综合考虑能耗与投资成本,对吸收剂CO2分离成本的对比分析表明,MEAORN和PZ的沼气CO2分离成本低于MEA,而乙醇胺基氨基乙酸盐(MEAGLY)在大规模沼气提纯上具有替代MEA进行工程应用的潜能。     

汽车二氧化碳排放量的影响因素研究

CO2减排是社会关注的焦点,而汽车已经成为CO2排放的重要来源,加强节能环保、减少CO2排放量、抑制温室效应已经受到高度重视。通过方差分析,得出排量、里程、参考车重、油耗,HC、NOx、CO这7个因素对CO2排放量的影响是显著的。通过主成分分析方法分析这些因素对CO2排放量的影响程度,发现这7个因素中,按照影响程度大小排列依次是参考车重、排气量、里程、油耗、NOx排放量、CO排放量、HC排放量。车辆自有参数对CO2排放量的影响较大,而其他排放污染物对CO2排放量的影响相对较小。     

基于Aspen HYSYS的沼气中CO2气体低温液化分离技术

基于沼气主要成分CH4气体和CO2气体物理性质的差异,利用PR方程,得出不同CH4体积分数下,沼气泡点和露点的温度和压力;在Aspen HYSYS平台中,设计了低温液化分离沼气中CO2气体的流程,仿真分析了低温液化对CH4体积分数和CO2体积分数的影响.根据低温液化分离沼气中CO2气体的流程,对沼气进行纯化实验,结果表明:实验结果与模拟结果相吻合;液化分离后CH4体积分数从58.2％升至82.8％,CO2体积分数由36.4％降至8.8％,N2+ O2体积分数小于4.0％.     

基于沼肥不同利用情景的禽畜养殖厂沼气工程能值分析

对沼肥不同处理方式的禽畜养殖厂沼气工程进行能值分析,评价其生态经济性和可持续发展能力。以甘肃省兰州市花庄镇中荷沼气工程为例,对发酵出料直接排放及固液分离后排放两种情景进行对比,设定情景一为发酵出料排放灌溉;情景二为固液分离后沼渣作为有机肥基质出售,进而对两种不同情况的沼气工程能值投入、产出及其能值评价指标进行比较分析。结果表明,情景一和情景二的能值产出率分别为1.27和1.45,能值投资率分别为0.636和0.696,可持续发展指数分别为2.05和2.14;禽畜养殖厂沼气工程在能源生产、禽畜粪污处理方面均具有一定生态经济效益;与满负荷情况相比,在加入固液分离运行情况下系统的能值产出率提高14.2%,能值投资率增加4.7%,可持续发展指数上升,其余各指标均有3%至9%之间的减少,为提高能值产出率所付出的代价。综合考虑生态经济性和可持续发展能力,情景二是一种良好的增加沼气工程收益的运行模式。     

Developing greenhouse gas marginal abatement cost curves for agricultural emissions from crops and soils in the UK

Emissions of greenhouse gases from agriculture are likely to come under increasing scrutiny as governments around the world develop proposals for large cuts in greenhouse gas emissions. Yet while there is a range of technically feasible measures for reducing agricultural emissions, it is not immediately apparent which options deliver the most economically efficient reductions in greenhouse gases. This paper develops a marginal abatement cost curve (MACC) for crop and soil measures applicable in UK agriculture. A range of specific abatement measures are screened for their cost-effectiveness and mitigation potential in the field. An efficient subset is identified with reference to a cost per tonne threshold of ?£100/tCO₂e. Results indicate that the abatement potential by 2022 is likely to be between 1.628 and 10.164 MtCO₂e y⁻¹ depending on the policies implemented, with a central estimate of 5.196 MtCO₂e y⁻¹. This represents 11.5% of the 2005 UK agricultural GHG emissions.     

北京市城市森林生态服务功能研究

采用自然监测与室内分析相结合的方法对北京市城市森林的生态服务功能———增加空气负离子、吸滞污染物、消减噪音、滞尘等作用进行了测定。结果表明:①园林植物的存在可以明显提高空气负离子的浓度,空气负离子浓度季节变化明显,随海拔高度的增加,空气负离子浓度呈单峰变化形式,并与温度、相对湿度成正相关关系。②不同树种对污染物吸滞能力差异显著,不同树种叶片中污染元素含量的总体排序基本一致,即S>Cl>Zn>Cu>Cr>Pb>As>Hg>Cd。③林木叶片的滞尘能力(干质量滞尘量)大小顺序为:紫叶小檗>国槐>扶芳藤>小叶黄杨>卫矛>油松>侧柏>杨树;梨>桃>杏>苹果>樱桃。④三环、四环和五环路林带分别以10、150和50m处减噪能力最强,减噪率分别为8.39%、5.81%和6.91%,各环路林带的减噪能力与距离之间存在良好的立方函数关系,回归关系显著。     

基于无线传感网的设施环境二氧化碳精准调控系统

设计了一套基于无线传感网的设施环境二氧化碳精准调控系统,包括主控节点、监测节点及补施节点,通过Zig Bee协议实现节点间信息交互。监测节点实时获取设施内多点二氧化碳浓度、温度、光照数据;主控节点根据作物各阶段最适生长环境,结合温度与光照阈值,动态计算二氧化碳浓度目标值与实时值之间的差值作为调控参数,采用反馈控制实现二氧化碳动态调控;为改善以往设施二氧化碳补施不均的普遍现象,设施中气体扩散管道采取双M型布置方式,设计开孔大小不同的二氧化碳扩散孔,由补施节点配合对流装置控制各小区域的二氧化碳排放量,达到均匀和定量补施的目的。实地布置和试验表明基于无线传感网的设施环境二氧化碳调控系统可实现稳定可靠运行,以设施番茄为研究对象,在面积36.66 m~2日光温室内补施目标值与实时值的相对误差小于3.5%,在面积27.74 m~2玻璃温室内验证监测节点间二氧化碳浓度变异系数小于2.93%,证明本系统可实现二氧化碳精准及均匀补充。     

大气CO_2浓度升高与土壤质量的变化

在分析大量国内外文献资料的基础上,综述了大气CO2浓度升高条件下,土壤养分、碳氮循环、有机质、酶活性等土壤质量指标的变化,指出大气CO2浓度升高对土壤质量的影响非常复杂。同时,土壤质量的变化也会反作用于大气,从而引起新一轮的CO2对土壤的作用,所以应将大气CO2浓度升高对土壤质量的影响研究扩展到更大的生态系统范围内,并对人类的实践活动提供指导。     

水合物法储存温室气体二氧化碳的可行性分析

全球变暖的主要原因是由于大量温室气体排放导致了温室效应,而温室气体的主要组成部分就是二氧化碳,因此二氧化碳应作为温室气体削减与控制的重点.论述了海洋储存二氧化碳与二氧化碳置换开采天然气水合物中甲烷的可行性及环境效应.该方法以固态二氧化碳水合物的形式储存大量的二氧化碳,有利于大大降低大气中二氧化碳的含量,有利于维护海底水合物沉积层的稳定性,有利于提高开采天然气水合物中甲烷的安全性,为二氧化碳水合物储存温室气体二氧化碳开辟了一条新的途径,对保护环境和经济社会的可持续发展具有重大的现实意义.     

Determination of Minimum Ventilation Rate in Pig Houses with Natural Ventilation based on Carbon Dioxide Balance

The measurement of ventilation rate is necessary for good climatic control in pig houses with natural ventilation and heating. A model based on a carbon dioxide balance is developed for pig houses. Included are diurnal variation patterns in carbon dioxide production. The model can estimate the ventilation rate in a pig house when carbon dioxide concentration in the pig house is measured. Measurements were made of the rates of decay in concentrations of a tracer gas in an occupied pig house with natural ventilation. The results of the tracer gas experiments and carbon dioxide model calculations showed a mean discrepancy of 13% for a natural ventilated pig building over ventilation rates between 0·1 and 0·3 kg/s. This indicates that estimation of ventilation rates by using carbon dioxide measurements and applying the carbon dioxide model can be a convenient technique in climatic control of pig houses with natural ventilation.     

光照强度和CO_2浓度对柑橘树植株蒸腾规律影响研究

利用人工气候室控制实验过程中光照强度和二氧化碳浓度,采用称重法和茎流计法测定柑橘树植株蒸腾过程中的单位时间的蒸腾速率,以期得出不同光照强度和二氧化碳浓度因素影响下的柑橘树植株蒸腾规律。研究结果表明:二氧化碳浓度单独影响下,植株蒸腾速率随二氧化碳浓度的升高先增加后减少,一般在500×10-6时开始下降;温度、湿度、二氧化碳浓度一定时,植株蒸腾速率在一定范围内随光照强度的增加而加快,但增长速度越来越慢,甚至出现减小趋势;光照强度和二氧化碳浓度同时变化时,植株在1个实验周期内蒸腾规律基本呈单峰曲线,光照强度越强,二氧化碳饱和点越高,蒸腾速率也越大,蒸腾速率变化也越快。     

Introducing greenhouse gas mitigation as a development objective in rice-based agriculture: II. Cost–benefit assessment for different technologies,regions and scales

New tools for land use analysis including detailed cost–benefit assessments are needed to integrate resource management for enhancing farmers’ income and mitigating greenhouse gas (GHG) emissions. The paper comprises an assessment of GHG emissions and economic returns under different mitigation technologies in three rice growing regions in Asia, i.e., Ilocos Norte province (Philippines), Zhejiang province (China) and Haryana state (India). Site-specific data on soil, climate and socio-economics were integrated in the previously developed spreadsheet model TechnoGAS (Technical Coefficient Generator for Mitigation Technologies of Greenhouse Gas Emissions from Agricultural Sectors). Three baseline technologies that differed in terms of inorganic/organic N supply have been compared to different mitigation technologies in form of Marginal Abatement Cost Curves (MACCs). For the baseline technology of inorganic N (urea) fertilization, amendment with phosphogypsum and nitrification inhibitors are the most promising mitigation options resulting in shadow prices of less than US$10 per ton of carbon dioxide equivalent (CE). Assuming a mix of urea and farm yard manure for the baseline, we have tested several options including different irrigation patterns and husk used as fossil fuel. Mid-season drainage had a better cost–benefit ratio (ca. US$20 per t CE) than alternate flooding, but was less profitable than husk utilization (ca. US$4 per t CE). Assuming high organic inputs, biogas technology is, in most cases, the preferable option (ca. US$10 per t CE). Finally, we compiled regional abatement cost curves for selected administrative units using the outcome from regional optimization models. Implementing the three most promising technologies required US$6000 for Dingras municipality, Ilocos Norte, in the Philippines (ca. 10³ ha of rice land potentially providing emission savings of ca. 3000 t CE), US$50,000 for Pujiang county in China (ca. 10⁴ ha providing ca. 27,000 t CE), and US$1.2 million for Karnal district in India (ca. 10⁵ ha providing ca. 220,000 t CE).     

二氧化碳热泵干燥技术

介绍了二氧化碳热泵干燥的基本原理，并指出其优点。结合二氧化碳热泵干燥机的应用实例，表明其节能潜力为53％和65％，最后指出二氧化碳热泵干燥技术的发展方向。     

温室大棚CO2浓度精准调控系统的设计与实现

CO2是绿色植物进行光合作用的主要原料,其含量严重影响植物品质,现有无线调控系统因成本高、层次多,不适合我国农业发展的现状。针对以上问题,基于不同环境、不同作物的不同要求,研制了以CC2430为中央处理芯片、采用Zigbee技术无线传输的CO2浓度精准调控系统。该系统采用模块化设计,包含中央处理单元、数据采集模块、控制模块、电源模块和人机交互模块,通过模块组合和加载软件的差异形成监测和控制2大类设备。各设备间通过Zigbee协议实现自组网方式下多跳数据交互,完成基于现场检测结果的CO2浓度的精准控制。在温室大棚的实用结果表明,其可实现上述设计功能,具有监测精度高、可靠性高、使用简单、成本较低和扩展性强等特点。