食品废弃物风干处理后厌氧消化特性研

为了抑制食品废弃物厌氧发酵过程中产酸速度,采用食品废弃物风干预处理方法,研究高温条件下不同接种率和含水率对风干食品废弃物厌氧消化过程的影响.研究结果表明:风干处理能有效缓解酸化初期的酸中毒现象;含水率和接种率的交互作用明显影响风干食品废弃物产气率和污染物去除率;在高接种率时,低含水率的系统更有利于风干食品废弃物的处理,处理后的系统有较高的缓冲能力;在55%接种率、92%含水率条件下能实现风干食品废弃物厌氧发酵的顺利进行,且单位可挥发性固体风干食品废弃物的产CH4率达到了0.246L/g,而最大的产CH4率在接种率为75%、含水率为88%条件下获得,为0.471L/g,且在产气稳定时期,气体中CH4体积分数维持在75%左右;COD的去除率以及TS的去除率都随接种率的提高而上升,最高的COD去除率为91.6%,最高的TS去除率为32.7%.     

木醋液对牛粪好氧堆肥理化特性与育苗效果的影响

传统的牛粪好氧堆肥作为育苗基质利用,其育苗效果差,加入调理剂是改善育苗效果的重要手段。为研究木醋液对牛粪好氧堆肥物料理化特性及育苗效果的影响,以牛粪、小麦秸秆为原料,木醋液添加量为0、1%、3%、5%,在自主设计的小试堆肥反应器中进行好氧堆肥试验。选取黄瓜为指示植物,使用堆肥腐熟料进行育苗试验。结果表明：随着木醋液添加量的升高,堆肥物料的含水率、总氮含量、总磷含量、K+含量及有机质降解率呈现上升趋势,pH值、电导率呈现下降趋势;低浓度（添加量1%）木醋液可促进纤维素、半纤维素的降解,发芽指数最高,为79.17%,且1%木醋液处理组的壮苗指数最高,为0.0449g,显著高于其他3组（P＜0.05）。     

干燥和冷冻处理对银杏核脱壳效果的影响

通过对脱壳前的银杏核进行干燥和冷冻预处理方式来改善脱壳效果，结果表明：干燥和冷冻处理对改善银杏核脱壳效果是完全可行的，尤其是干燥处理，既可大幅度提高银杏核一次性脱壳率，又能降低其碎仁率，而且对果仁质量没有明显的影响。     

添加生物质助燃物改善牛粪燃烧性能

为了改善牛粪的燃烧性能,该研究以栾树干、稻草和玉米芯为助燃物,采用热重分析法计算分析了纯牛粪及其与各助燃物在1∶1、2∶1和3∶1 3种质量配比下的混合燃烧性能与燃烧反应动力学行为。结果表明:添加助燃物后的牛粪混料着火特性较纯牛粪变化不大,但燃尽特性有较为明显的改善,其中稻草和玉米芯的改善效果要优于栾树干,且稻草略好于玉米芯;栾树干、稻草和玉米芯3种混料在不同质量配比下的综合燃烧特性指数的平均值分别为1.89×10-10、2.09×10-10和2.45×10-10 mg2/(K3·min2),相对于纯牛粪分别提高了9.88%、21.51%和42.44%;在活化能E和频率因子A构成的燃烧反应活性分布图上,以纯牛粪为参考点,3种质量配比下的玉米芯混料均向高反应活性区大幅移动,而稻草混料需要在较大的配比下才能大幅向高反应活性区移动,栾树干混料则均一定程度地向低反应活性区移动。以上研究结果为基于农林废弃物的牛粪混合燃烧处理提供了依据和参考。     

奶牛粪蚯蚓生物堆肥技术模式分析

蚯蚓生物堆肥作为一种新型的堆肥方式为规模化奶牛养殖场粪污处理提供了新的途径。我国已出台多项相关政策,为奶牛粪蚯蚓生物堆肥技术发展推广提供了良好条件。奶牛粪经蚯蚓过腹处理得到的蚯蚓粪和蚯蚓均具有较好的利用前景。本文以1 000 头规模化奶牛养殖场为例,设计了该技术模式的一般工艺流程,并对该模式下的经济效益、环境和社会效益进行了分析,以期为奶牛粪蚯蚓生物堆肥技术模式推广提供依据。     

不同含水率蚯蚓粪颗粒物料流动性研究

蚯蚓粪是有机固体废弃物经蚯蚓过腹处理后排出的特殊物料,由于含水率高达40%～60%的同时又能够保持散体细小颗粒的状态,导致流动性参数难以通过常规测试手段得到。为给蚯蚓粪收集、分离、运输等不同阶段机械化作业提供有效的运动摩擦参数,探究含水率变化对蚯蚓粪颗粒流动性参数的影响。研究通过堆积角试验与离散元仿真(Discrete element method,DEM)堆积角虚拟试验相结合的方法,从数值上量化分析了基于牛粪转化后不同含水率25%～65%蚯蚓粪物料的滚动摩擦参数与物料黏结能力。结果表明,显著影响蚯蚓粪堆积角的因素为蚯蚓粪-蚯蚓粪滚动摩擦系数,蚯蚓粪-不锈钢滚动摩擦系数,蚯蚓粪的JKR表面能(Johnson Kendall Roberts surface energy)。随着含水率的增加,蚯蚓粪-蚯蚓粪的滚动摩擦系数由0.135下降至0.110,蚯蚓粪-不锈钢滚动摩擦系数由0.116下降至0.102,两者呈现小幅度下降,内摩擦角由45.81°降至26.10°,而JKR表面能由0.179 J/m~2增加至0.345 J/m~2,增幅显著。含水率低于50%时,随着含水率增加,物料滚动摩擦系数减小,内摩擦角减小,一定程度上有利于物料滚动流动;含水率超过50%时,由于表面能增高,内聚力增大,蚯蚓粪物料之间易发生物料黏结团聚,一定程度上又会阻碍蚯蚓粪的翻滚运动。     

生物质水热转化工艺优化与液体产物特性研究

为了研究生物质在水热降解过程中产物的分布及其液体产物特性,首先通过正交试验对生物质水热转化的工艺进行优化,根据不同的目标产物探索最优工艺条件,并对生物质样品的种类、反应温度、停留时间、原料质量和粒径等反应因素的变化规律进行研究,所得重质油产率最佳工艺条件是:采用松木屑为原料,温度250℃,停留时间15 min,原料质量10 g,水质量110 g,生物质粒径80~150目,此时松木屑的干基重质油产率(质量分数)为28.00%。最后结合正交试验结果,选取棉秆为原料,研究单因素反应条件(温度、时间、粒径以及催化剂)下产物产率分布和液体产物特性。结果表明,在无催化剂加入的试验中,温度300℃,停留时间10 min,粒径80~150目下棉秆重质油产率(质量分数)最大为24.14%;当K2CO3作为催化剂,停留时间为20 min时,重质油产率由未添加催化剂时的18.00%提高至29.86%,催化剂的加入在提高油产率的同时,对油的组份也产生了影响,酸类和酮类物质减少,油的p H值提高。     

牛粪好氧和蚯蚓堆肥腐熟料成型基质块制备及育苗试验

为优化蔬菜育苗成型基质的配方,提高成型基质蔬菜育苗效果,分别以牛粪好氧堆肥腐熟料和牛粪蚯蚓堆肥腐熟料为主料,草炭为辅料,吸水树脂为膨胀剂,木醋液为调节剂,黄瓜为指示植物,研究不同配方对成型基质块成型及育苗效果的影响,并对各目标指标进行综合评价,以确定较佳的成型育苗基质配方。试验结果表明:牛粪好氧堆肥腐熟料制成的成型基质块在膨胀性能、抗跌碎性及育苗期间破损情况优于牛粪蚯蚓堆肥腐熟料制成的成型基质块,但其p H值、EC值较高,使其存活率和茎粗株高等育苗特性与牛粪蚯蚓堆肥腐熟料相比较差。2种腐熟料基质配方可采取不同的调节方法改善其特性,蚯蚓堆肥腐熟料中添加适量秸秆类纤维状物质可以减小其成型基质块的跌碎率和破损率,牛粪好氧堆肥腐熟料中添加硫磺粉可以调节p H值。从基质块质量综合指数来看,既适合成型又有利于育苗效果的配方为:腐熟料和辅料的体积比为3:2~4:3;成型基质块中膨胀剂的含量以该试验中最小添加量27 m L左右最为合适,与总物料(腐熟料和辅料混合后的物料)的比值为5.5 m L/L;木醋液在2种腐熟料中的添加量不同,在牛粪好氧腐熟料中,木醋液添加量约为8.5 m L/L,而牛粪蚯蚓腐熟料中则为18 m L/L,此时两种腐熟料成型基质块的跌碎率均小于5%,破损率均小于20%和小于40%,幼苗存活率分别大于40%和大于70%,全株干质量全部大于100 mg。该研究结果可为蔬菜有机栽培成型基质的开发及其品质改善提供理论依据,具有重要意义。     

沼渣与水分的耦合对温室土壤N积累及重金属污染状况的研究

采用完全随机区组田间试验设计的方法,以番茄为供试作物,研究了沼渣与水分的耦合对温室土壤N积累及重金属污染状况.结果表明,低灌溉量下,沼渣与化肥配合使用有利于土壤中重金属累积量的减少;就土壤中N积累状况而言,S2F2为较适宜的水肥组合.综合两方面得知,S2F2水肥组合有利于土壤环境的改善,为后续作物的栽培提供足够的N源,即3000 m3/hm2灌水量+40%沼渣+60%化肥为较适宜的水肥组合.     

温室集雨及低压自渗灌溉可行性研究

通过温室棚面集雨试验,及室内模拟渗灌试验,将温室棚面收集的雨水汇于地上蓄水池,利用池中水面与地下渗灌管的相对高差作为供水压力,探讨了对温室作物根区土壤进行低压微渗灌溉的可行性.结果表明,棚面径流系数fmk达0.898 9,集雨量基本上能满足温室一年三茬作物种植的需水量;在蓄水箱所能提供的供水压头范围内,基本能满足均匀供水的需要.