猪粪麦秆不同比例混合厌氧发酵特性试验

以猪粪、麦秆为原料,研究了35℃下二者按不同比例混合对厌氧消化产沼气的影响,分析了消化过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、原料去除率、pH值以及氨态氮质量浓度的变化。结果表明,猪粪与麦秆配比（干物质量比）1∶1时产气量最大,为383.0mL/g,是麦秆单独发酵产气量（231.8mL/g）的1.6倍;混合原料（猪粪和麦秆配比分别为1∶1、2∶1、3∶1）的VS去除率均在37%以上,比麦秆提高12.0%～26.9%;添加猪粪可提高发酵液中氨态氮含量,较麦秆提高35.6%～64.8%。因此,合理调控粪秆混合厌氧发酵的比例,能提高秸秆的产气率和利用率。     

基于膜上开沟方式的穴苗移栽机设计

针对膜上穴苗移栽机存在的效率低以及膜上覆土不实的问题,提出了一种膜上开沟栽植的新方法。同时,利用三维设计软件设计了移栽机的整机结构,介绍了移栽机的工作原理,并对关键部件结构与参数进行了设计,实现了膜上移栽机的高效移栽和膜上覆土,旨在为高效膜上移栽机的下一步研究提供参考。     

基于ANSYS的2BYFGJ-4型播种机机架优化设计

以2BYFGJ-4型玉米苗带秸秆还田旋耕施肥播种机机架为主要优化分析对象,通过有限元分析软件ANSYS对其进行静力学分析和模态分析,得出该机机架设计的薄弱环节。根据前几阶模态频率和振型,提出机架的优化方案,并以模态频率为衡量指标对各方案进行比较分析。结果表明:优化后的机架具有更好的动态性能,可为下一轮样机制作提供重要依据。     

麦秆湿解反应水溶液循环对固形产物的影响

为了减少生物质湿解过程的排放和水的消耗,以麦秆为原料,麦秆湿解水溶液为溶剂,在高温高压反应釜中,进行了反应温度为220℃,停留时间为120 min条件下的水循环湿解实验研究,并结合X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析仪的检测分析结果对使用循环水作为溶剂时的麦秆湿解固体产物的微晶结构、化学组成和热稳定性进行了深入分析。研究发现,随水循环次数的增加,固体产物产率和固碳率逐渐增加,同使用新鲜水的麦秆湿解实验相比较,水循环第6次时,固体产物产率和固碳率分别增加至78.7%和92.4%;麦秆湿解固体的有序化程度亦随水循环次数的增加而增加,微晶结构接近于石墨化的程度逐渐提高,有机官能团和脂肪族结构逐渐减少,芳香化和炭化程度逐渐提高;热重分析表明,麦秆湿解固体热稳定性较好,并随水循环次数的增加,热稳定性逐渐增强。麦秆湿解反应水溶液循环利用有益于固体目标产物的生成,并可改善产物的理化特性。     

玉米叶混掺对土壤水分入渗的影响

通过不同玉米叶混掺比例及混掺层埋深的垂直入渗试验,并以纯土为对照,研究玉米叶混掺对累积入渗量、入渗率及剖面含水率等的影响。结果表明,处理间土壤水分特征曲线差异明显;相同土壤水吸力下,添加玉米叶的土壤含水率均高于纯土处理,且添加3%玉米叶的土壤保水性明显优于添加1%玉米叶;土壤密度一定时,累积入渗量均表现为纯土1%玉米叶处理3%玉米叶处理;添加3%玉米叶对剖面含水率的影响高于1%玉米叶。     

覆膜滴灌条件下棉花根层土壤盐分时间稳定性研究

为揭示膜下滴灌棉田主根区土壤盐分的时间变异特性,基于2013—2014年田间实测数据,采用变异系数、平均相对偏差和标准差等方法研究了不同土层土壤盐分的时间稳定性,并进一步确定了可以反映各土层土壤平均含盐量的代表性测点。结果表明,研究区域0~40 cm土层土壤盐分随时间序列的变异性只有少数几个测点属于强变异,其余均属于中等变异;在棉花主根层(40 cm)内,土壤盐分的时间稳定性随土层深度增加呈现先增强后略微减弱趋势,在30 cm土层深度稳定性最强,平均相对偏差浮动范围最小、且其平均标准差最小;反映各土层平均含盐量的代表测点分布较为集中,可选取代表地块对区域土壤含盐量进行估算(决定系数R2为0.791 2~0.917 1)。棉田主根层土壤盐分时间稳定性研究有利于指导田间灌溉;选取少量且具有代表性的测点可为区域合理布设土壤盐分监测点提供理论依据。     

一体化秸秆沼气发酵反应器设计

针对秸秆沼气发酵过程中存在的秸秆亲水性差、易结壳及进出料难等问题,设计了秸秆沼气发酵反应器。反应器采用两相分离发酵一体化结构,通过沼液循环回流,使秸秆始终处在高水分区域环境,营造良好的厌氧微生物的生存环境,同时在固液两相分离和沼液回流过程中使秸秆在反应器内形成上下流动的状态,从而达到自动搅拌和秸秆破壳功能。另外,在进料口处设置预处理罐,对进料口进行水封,并对物料进行预处理。该反应器结构简单、运行稳定、操作方便、节省动力,实现了预处理、自动破壳及两相一体化秸秆高效发酵沼气的功能,对促进秸秆综合利用、带动秸秆沼气工程的推广具有重要意义。     

基于卧式厌氧装置的稻秸高固态消化与甲烷菌变化研究

针对单一稻秸高固态厌氧消化长期运行不稳的问题,接种瘤胃内含物和厌氧污泥,在卧式反应装置中研究3个有机负荷(OLR)下消化特性。结果表明,体系最高容积产气率达到了1.04 L/(L·d)。当OLR为2.26 g/(L·d)时,甲烷体积分数均值为54.39%,甲烷产率为280.90 m L/g,达到了稻秸理论产值的80.29%。卧式装置中半纤维素和纤维素最高降解率分别达到了49.71%和31.25%;纤维素酶活性显著提高,有利于纤维素的降解。当OLR升高到2.47 g/(L·d)时,氨氮质量浓度均值达到了1 082.63 mg/L。固体样品中嗜氢型Methanobacteriales数量从1.70×10~9拷贝数/g下降至1.04×10~6拷贝数/g;而嗜乙酸型Methanosarcinales数量从7.89×10~6拷贝数/g增加至9.44×10~6拷贝数/g,甲烷产率下降为256.54 m L/g。此时厌氧装置中丙酸质量浓度均值达到了253.32 mg/L。从而明确了稻秸高固态体系中产甲烷菌结构的变化。     

草浆黑液半焦直接苛化水蒸气气化特性研究

采用管式炉在750~900℃内进行了草浆黑液半焦水蒸气气化实验,考察了温度、苛化剂TiO2对气体产物及固体产物的影响;采用热重分析仪在850℃下进行了半焦的水蒸气气化实验,探究了TiO2对半焦热失重特性的影响。结果表明:在750~900℃内,TiO2的添加使得气体产物中CO2增加约5%、H2减少约5%,碳转化率上升约10%,产气热值下降约7%;TiO2可避免气化过程中熔融物的生成;随着温度的升高,固体产物中无机盐的种类未发生变化;TiO2与半焦中的Na2CO3反应生成Na2O·nTiO2,与Na2SiO3结合生成Na2TiSiO5,改变了元素Na与Si的存在形态。     

基于北斗卫星导航的秸秆机械化还田作业管理系统

为满足秸秆机械化还田作业精准化管理的需要,解决还田工作中作业面积统计困难、现场核查工作量大、全局管理难以实现等若干现实问题,设计了基于北斗卫星导航的秸秆机械化还田作业精准管理系统。系统集成北斗卫星导航定位、物联网、地理信息系统等信息技术,通过北斗卫星导航农业机械车载信息终端,实时采集、处理秸秆还田作业中的定位和状态数据,获取还田现场的高清影像。通过建立作业管理信息系统,实现作业监控、地块识别、面积量测、质量评估、指标统计和指挥调度等功能。试验结果表明,系统可以有效实现轨迹监控、灵活调度、分类统计分析,提高了秸秆还田机械化作业效率。同时,地块识别率和地块面积统计达到了作业精度要求,可以满足秸秆机械化还田作业的需要。