我国集约化奶牛养殖场粪污污染综合防治全链条技术模式评价

我国奶牛粪污产量大、成分复杂、处理效率低、污染风险高,集约化养殖场粪污污染综合防治效率亟需提升。基于我国奶牛养殖场主要分布区域的3 000 头以上大型集约化奶牛养殖场,开展了粪污污染综合防治技术模式评价研究,对粪污污染综合评价指标体系确定权重,进行指标赋值,提出评分标准,开展技术模式评价,因地制宜提出大型集约化奶牛养殖场粪污污染综合防治最佳技术模式。结果表明,技术指标在指标体系分配权重最高,占比59.36%,其次为经济指标和环境指标。15 个评价指标共赋值203 个,形成评分标准。凝练出6 种“全链条”粪污污染综合防治技术模式,其中,以厌氧发酵技术为核心的“干清粪干发酵气肥联产+沼渣肥农田施用”模式、以垫料化技术为核心的“干清粪垫料+粪肥农田施用”模式分别适合在华北和西北地区推广应用,而以肥料化技术为核心的“干清粪堆肥+全量还田利用”模式在北方地区都较为适用。该研究可为集约化奶牛养殖场粪污污染综合防治提供参考。     

生物质颗粒燃料成型的黏弹性本构模型

为研究生物质颗粒成型燃料压缩成型机理,该文用玉米秸秆、花生壳、小麦秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆、木屑等6种生物质原料,采用生物质颗粒燃料成型机进行压缩成型,研究生物质颗粒燃料压缩成型过程,采用黏弹性理论,建立生物质颗粒成型燃料的本构模型,从力学角度提出生物质颗粒成型燃料的压缩成型机理,并研究对比不同种类生物质原料压缩的最大应力与能耗.结果表明,6种生物质原料中棉杆和木屑的最大应力较高,其余4种原料略低;木屑的压缩能耗最高,其次为棉秆、花生壳和豆秸,小麦秸秆和玉米秸秆较小.该研究结论为解决生物质颗粒成型燃料成型加工能耗高,关键部件受力磨损导致寿命低等问题提供一定参考.     

不同温度下热裂解芒草生物质炭的理化特征分析

芒草是一个极具潜力的生物质能源作物,为了研究了解芒草生物质炭的特征,评价其农业和与环境领域应用价值与潜力,该研究分别在和下制备生物质炭,测定其基础理化性质,以期了解芒草生物质炭特征及其随裂解温度变化的规律。结果表明,裂解温度显著地影响芒草生物质炭物理与化学性质,低温生物质炭含有比较高的水溶性成分,而高温生物质炭具有比较高的pH值、C/N比、芳香化结构、持水量和比表面积;但裂解温度对生物质炭δ值没有显著的影响。该文还讨论了芒草生物质炭在化肥利用率提高,以及污染土壤和水体修复等领域的潜在价值与工业应用前景,研究结果可为芒草生物质炭在土壤改良、固碳减排等方面的应用提供基础数据。     

生物质颗粒燃料热风点火性能的试验研究

为了深入研究生物质颗粒燃料的热风点火性能,总结最佳的点火控制条件,该文以PB-20型生物质颗粒燃烧器为试验装置,以直径为8 mm的秸秆颗粒为试验材料,分别研究了点火丝功率、风速、进料量这3组因素对热风点火过程的影响。试验结果显示,当点火丝功率为394 W,风速为2.5 m/s,进料量为300 g时点火性能最好,平均点火时间为197 s,平均污染物累积排放量为：CO 3 133 mg;NOx 73 mg;SO2 27.7 mg。该研究在生物质颗粒燃料热风点火方面的结论,为燃烧器自动点火系统的设计提供了理论基础。     

分离式两相厌氧发酵渗滤液回流对发酵过程影响

为研究分离式两相厌氧发酵工艺中渗滤液回流对其发酵过程的影响,在试验室对分离式两相工艺流程进行模拟,实现两相间渗滤液相互回流。比较分析渗滤液在喷淋和浸泡两种回流方式下的产气性能,重点分析两种回流方式下渗滤液pH值、挥发性脂肪酸总量及成分的变化以及其与产气量之间的关系,并计算出两种回流方式下的单位物料TS产气量,试验结果表明：分离式两相厌氧发酵工艺中,系统在渗滤液浸泡回流方式下稳定性更好,产气性能更佳,累计产气量是喷淋回流方式的2倍,其物料单位质量TS产气量可达217.88 mL/g。     

固态物料两相厌氧消化工艺的研究进展

随着全球气候变暖及化石能源的日益紧缺,厌氧消化制沼气技术在世界范围内日益受到重视.固态物料两相厌氧消化工艺由于整个反应系统没有外排废液,克服了单相发酵工艺及传统两相厌氧消化工艺的缺点,适宜我国资源丰富的畜禽粪污、农作物秸秆及农村生活垃圾等废弃资源高效处理及能源化利用.本文综述了国内外两相厌氧消化工艺及固态物料两相厌氧消...     

木质类生物质粉碎机设计

针对木质类生物质原料粉碎时功耗大、生产率低,以及粉碎后的碎料影响成型等问题,该文采用先切削后粉碎的原理,研究设计了木质类生物质原料粉碎机,并以不同直径的果树剪枝进行切削粉碎性能试验,试验结果表明：直径低于10 cm的树枝,本机器运行平稳,生产率达到2.1 m3/h,粉碎后的原料粒度质量较好,能够满足成型要求;粉碎机的功耗随着树枝直径的增加而明显增加,当树枝直径为10～15?cm时,功耗达到15.7 kWh/m-3,机器基本能够正常运行,但当树枝直径超过15 cm时,功耗增加了55.8%,机器不能正常运行。     

基于热重法的生物质工业分析及其发热量测定

为了比较不同种类生物质的燃烧特性,丰富热重分析技术的应用方向,该文采用热重分析技术对农业剩余物、林业剩余物和工业加工废渣的代表性生物质进行了空气气氛下不同升温速率的燃烧特性试验研究。研究表明:3种类型生物质的燃烧过程均包括4个主要阶段:水分蒸发阶段、挥发分析出及燃烧阶段、固定碳燃烧阶段、燃尽阶段。该文提出1种确定样品工业分析值的方法,即热分析曲线法,并推荐应用20℃/min升温速率下的热分析曲线图来计算确定。同时还提出1种差热分析法,用以计算生物质样品发热量,分析发现,农业秸秆类剩余物适用于20℃/min的升温速率,木屑和甜高粱渣适用于5、10℃/min的升温速率。该文提出的计算工业分析值的热分析曲线法与计算发热量的差热分析法,为热重分析技术研究生物质的燃烧特性提供了新的应用方向,但2种新方法的建立,以及他们的有效性和适用性,仍需要大量试验数据的验证和进一步的试验研究。     

农作物秸秆皮带输送量的影响因素分析

该文以农作物秸秆的皮带输运特性为研究对象,以玉米秸秆为例,分析了秸秆全水分、粒度分布,以及皮带输送倾角和皮带速度对质量输送量的影响规律。结果表明,玉米秸秆的质量输送量和堆积密度随全水分的增加近乎线性增加,干物质的质量输送量呈线性下降;全水分增加时,质量输送量随着堆积密度的增加,其变化率逐渐减小;粒度对质量输送量和动堆积角的影响较大;带速在临界速度1.6 m/s前后,质量输送量的趋势发生明显变化。同时,该文对小麦秸秆、甜高粱秸秆进行了试验规律验证,发现输送规律基本一致,仅小麦秸秆在输送倾角变化时的质量传输规律略有差异,充分显示生物结构特征相似的秸秆具有相同的传输规律。试验证实,流态化临界角与各粒度区间的动堆积角满足线性加权关系,为其他农作物秸秆的皮带输送提供了必要的研究方法。     

设施园艺废弃物厌氧消化产沼气特性

为获得典型设施园艺废弃物的产沼气特性,该文分析了5种不同设施园艺废弃物—黄瓜蔓、西红柿茎叶、小白菜、西瓜蔓和青草的物料特性,并在中温条件下研究了5种原料的厌氧发酵产气特性;在38℃条件下,以西瓜蔓为例进行了分离式两相厌氧消化工艺(separated two phase anaerobic digestion,STP)回流方式比较试验,比较分析了西瓜蔓在渗滤液喷淋和浸泡2种回流方式下的产气性能,研究了不同回流方式下的渗滤液pH值、沼气产量、甲烷含量的变化,为设施园艺废弃物的资源化利用提供了有益的参考。试验结果表明:5种设施园艺废弃物的产气潜力由大到小依次为西瓜蔓、小白菜、黄瓜蔓、西红柿茎叶和青草,其中西瓜蔓的单位干物质产气量达到508.85 mL/g(干物质total solid,TS);设施园艺废弃物对分离式两相厌氧消化工艺(STP)具有良好的适应性,渗滤液喷淋回流方式要优于浸泡回流方式,其产气量和甲烷含量更高,其中累计产气量达到506.39 L,比浸泡回流方式高出10.81%,甲烷体积分数基本稳定在53%~56%,系统稳定性更好,研究结果为设施园艺废弃物的处理与利用提供参考。