木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响

为研究木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响,以玉米秸秆、牛粪作为发酵底物,以灌木生物炭、杨木生物炭、混合木屑生物炭作为添加剂,通过控制生物炭的种类、粒径以及灰分含量等关键因素,进行了批式厌氧发酵强化试验。结果表明：生物炭对厌氧发酵系统有重要影响,且粒径越小,产气能力越强。其中,杨木生物炭对厌氧发酵系统影响最大,不仅提升了厌氧发酵系统的甲烷累积产量（4.9%）、最大甲烷日产率（15.0%）以及水解速率（15.6%）,也缩短了发酵延滞期。此外,杨木生物炭的灰分含量对厌氧发酵也有重要影响。当灰分含量为2.6 g·L^-1时,对厌氧发酵系统影响最大,在提升厌氧发酵系统的缓冲能力、最大甲烷日产率（14.4%）的同时,也缩短了延滞期（11.8%）,灰分含量过高或过低均不利于系统产甲烷。     

基于ZigBee的温室温度控制系统

为解决温室灰色预测模糊PID控制算法控制适应性差的问题,在灰色预测模糊PID控制算法的基础上,加入依据室外温度变化的模式控制算法,构建了由温度采集节点、中心节点、温度控制节点与PC机组成的ZigBee无线网络温度控制系统。在IAR Embedded Workbench IED和Visual C++6.0环境下,开发了ZigBee节点程序和上位机算法程序。对灰色预测模糊PID算法和改进控制算法进行了对比控制试验,并依据Harris理论对两种算法的控制精度进行了评价。试验结果表明:改进控制算法比灰色预测模糊PID算法控制精度提高了0.2℃。     

双碳背景下黑龙江省农村生活用能研究

针对黑龙江省农村生活用能高、结构不合理及秸秆能源需求大等问题,开展了黑龙江省农村生活用能研究,并对2030年、2060年黑龙江省的农村能源进行了资源量、消费量、能源结构以及温室气体减排贡献等相关预测分析.结果表明:目前黑龙江省农村生活用能总量稳定在0.220亿t标煤,农村生活用能结构以秸秆、煤炭为主,特别是秸秆使用占比...     

生物炭强化有机废弃物厌氧发酵技术研究

厌氧发酵是中国有机废弃物处理的重要技术途径,但利用厌氧发酵技术在高负荷条件下处理有机废弃物过程中,因有机酸、氨氮等抑制性物质作用,易导致厌氧发酵运行不稳定,处理效率不高等问题。生物炭是生物质材料在无氧或缺氧条件下经高温热解形成的多孔径碳质材料,具有比表面积高,孔隙结构复杂,表面活性基团丰富和导电性强等特性,并被广泛用于厌氧发酵技术研究。近年来国内外研究表明,生物炭能有效强化厌氧发酵,提高厌氧发酵过程中有机废弃物的处理效率。然而,对于生物炭强化厌氧发酵技术途径,目前仍未见系统的梳理和报道。该文对生物炭材料的化学组成、孔隙结构、表面官能团关键因素及生物炭强化厌氧发酵技术的重要途径进行了系统分析和归纳,从生物炭材料的理化性质出发,阐述了生物炭对于厌氧发酵技术的强化效果及强化途径,强化途径主要包括:提升系统缓冲能力、微生物载体作用和强化电子传递等,在此基础上提出了今后生物炭强化有机废弃物厌氧发酵技术的重点研究内容和方向,为开发厌氧发酵强化技术提供指导。     

电化学法对滴灌用再生水的杀菌和碱度硬度去除效果

针对再生水的使用过程中引起的滴头堵塞问题,该文采用低压电化学手段研究防控灌水器堵塞的可行性。设计阳极为Ti/Sn O2+Sb2O3,阴极为不锈钢的升流式电化学处理器,以北京再生水为进水开展试验,测量处理前后水中的微生物总数、硬度、碱度等指标,计算杀菌率、硬度去除率、碱度去除率等。结果表明,在累计处理电压小于100 h时,杀菌率可以达到90%以上;在处理电压为4 V,停留时间条件为48 h下,电化学处理器硬度去除率可以达到23.94%,碱度去除率达到66.85%,可以起到防控灌水器堵塞的作用。但该阳极在累计处理时间达到320 h后,杀菌率和硬度去除率有显著下降,稳定性需进一步提高;通过交流阻抗图,发现在累计处理时间达到320 h时电极的扩散内阻要比对照组大。该研究证实了电化学法处理再生水和防控滴灌堵塞的可行性,可进一步通过改进电极材料提高电化学处理器的稳定性。     

生物质水热液化产物特性与利用研究进展

近年来,由于水热液化技术可以将高含水率的生物质直接转化为生物原油而极具潜力,引起了人们的广泛关注。该文综述了生物质水热液化研究的最新进展,简述了生物质水热液化的产物分离流程,着重分析了水热液化4种产物(生物原油、水相产物、固体残渣和气体)的产物特性及其利用方式。在4项产物中,生物原油可作为燃料或者从中提炼高附加值产品,水热液化水相可以进行微藻养殖、经厌氧发酵产甲烷或者利用微生物电解池产生氢气等,固体残渣通过进一步处理后可作为生物炭使用,气相产物可作为温室的气体肥料。另外,该文总结了生物质中关键元素在水热液化产物中的分布规律,展望了水热液化技术未来研究方向,以期能为生物质水热液化研究提供参考与借鉴。     

序批式秸秆牛粪混合厌氧干发酵过程物料理化及渗滤特性

序批式厌氧干发酵技术在规模化处理农业废弃物方面具备优势,通过工艺调控优化使产气效率得到明显改善,但对其物质转化特性的综合研究尚待深入。该文在发酵温度和秸秆粒径交互因素下,对不同干发酵环境理化特性及微生物群落进行比较,探寻提高物质转化效率机制、物料形态及渗滤液流动特性。结果表明,高温和细粒径条件显著改善生物转化效率,通过加速有机酸转化,使物料降解率和沼气产量提升了22.61%和56.17%。发酵10 d,细粒径物料结构-渗滤液流动规律基本稳定,形成渗滤液由反应器中区向外区流动趋势,并与Clostridiales、Bacillales、Methanosarcina、Methanoculleus丰度呈正相关（P＜0.05）,形成最佳转化状态。该研究可为评价和改善不同序批式厌氧干发酵体系运行效率提供理论依据。     

秸秆高值利用合成中链脂肪酸研究进展

秸秆是我国主要农业废弃物之一，经资源化处理可生产沼气、有机肥、饲料等，但产品附加值不高。近年来，一种基于碳链延长(chain elongation,CE)的厌氧发酵技术可生产中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)，显著提高了产品附加值，为秸秆综合利用提供了新思路。秸秆通过生物和热化学转化途径为CE合成MCFAs提供适宜底物，通过工艺调控实现MCFAs定向生产，目前基于生物和热化学转化过程发酵液中的己酸含量约10和2 g·L^-1·d^-1，同步提取可达到57.4 g·L^-1·d^-1。以秸秆高效转化合成MCFAs为视角，分析了其典型转化路径及功能微生物代谢特征，总结了电子供体和电子受体调控特性、影响CE效率的重要因素和强化手段，归纳了可行性应用工艺，并对应用及提高秸秆转化产品附加值提出建议，为实现秸秆高值利用提供技术支撑。