膜生物反应器处理猪场污水研究

为探讨膜生物反应器(MBR)处理猪场污水的可行性和膜生物反应器的运行、操作条件,为膜生物反应器在处理猪场污水中的应用提供必要的基础参数,该文采用U型中空纤维膜和L式中空纤维膜生物反应器,对不同的化学需氧量(COD)及氨氮(NH⁺₄-N)进水浓度、溶解氧水平(DO)、污泥龄(SRT)进行了4种工况试验研究。结果表明,MBR作为猪场污水处理好氧段是可行的,当进水COD平均浓度为1860 mg/L,U型、L式膜平均去除率分别为84.10％,81.20％;NH⁺₄-N进水平均浓度为511 mg/L,U型、L式膜平均去除率分别为93.81％,93.61％。     

生物质颗粒燃料特性及其对燃烧的影响分析

采用欧盟生物质固体成型燃料标准（CEN/TC 335）试验检测了中国和瑞典典型的10种生物质颗粒燃料,重点对中国的秸秆类颗粒燃料与瑞典的木质颗粒进行了对比,并分析其对燃烧特性的影响。结果表明中瑞两国的生物质颗粒燃料都能满足技术标准要求,瑞典木质颗粒具有较高的性能参数;中国的玉米秸秆颗粒燃料发热量比瑞典木质颗粒低20.9%,挥发分低,燃烧后灰渣中的硅含量高20%,灰熔点低,燃烧后灰分多,易结渣,对燃烧设备有较高的要求。     

秸秆捆烧技术及其排放特性研究进展

秸秆捆烧技术是实现农业秸秆能源化清洁利用的有效途径之一,但实际运行中仍然存在燃烧不充分、NO_X和颗粒物生成机理不清晰、烟气污染物排放较高等问题。该文综述了秸秆捆烧技术最新研究进展,简述了秸秆捆燃烧反应原理和秸秆捆燃烧特性,重点分析了秸秆捆烧过程中颗粒物、NO_X和CO等污染物产生及减排方法,系统总结了国内外秸秆捆烧技术类型、原理及特点等研究进展。通过全球文献检索,分析了秸秆捆烧技术研究热点、主要研究机构以及发展趋势,并评价了秸秆捆烧供暖运行成本。建议深入开展秸秆捆烧燃烧与污染物排放特性研究,开展秸秆捆烧锅炉结构及配风工艺优化,从源头减少烟气污染物生成,为实现秸秆清洁能源化利用提供参考。     

秸秆微波水热炭和活性炭理化及电化学特性

为了解秸秆微波酸催化水热炭和碱活化活性炭形成机制和理化特性演变规律,该研究开展了不同柠檬酸质量分数下的秸秆微波水热和活性炭的制备试验,并研究了水热炭和活性炭理化及其电化学特性。结果表明,随柠檬酸质量分数的增加,秸秆水热炭的产率、挥发份和H含量减少,而其灰分、固定碳、C和高位热值增加,且酸质量分数为10%后趋于稳定。柠檬酸质量分数为10%时,水热炭的碳微球结构最丰富,其比表面积和孔体积最大,且以中孔为主。10%柠檬酸水热炭在900℃下经KOH活化后的活性炭产率为8%～11%,活化气体产率为32%～35%,且以CO和H_2为主。900℃活性炭的比表面积为1 250～1 570 m~2/g,总孔体积为1.00～1.20 cm3/g,孔径为3.55～4.10 nm,且以中孔和微孔为主。当电流密度为1 A/g,水稻、玉米和油菜秸秆活性炭的比电容分别为160.54、150.12和155.17 F/g,且循环5 000次后的电容保持率分别为91.04%、88.12%和89.06%,表现出较好的循环稳定性。水稻秸秆水热炭和活性炭的产率、灰分、碳转化率、能量转化率、比表面积、总孔体积、比电容和电容保持率最大。     

秸秆捆烧清洁供暖技术评价

中国北方地区秸秆资源丰富，将秸秆打捆转化为能源实现清洁取暖，既能解决秸秆过剩问题，又能有效替代煤炭，对改善大气质量和人居环境具有重要意义。为探究秸秆捆烧清洁供暖技术的能源效率、经济效益和温室气体排放，采用3E（Economic，Energy and Environment）评价模型，从作物种植收获到秸秆捆烧供暖应用全过程开展系统评价，结果表明，秸秆捆烧供暖技术的能源和经济效益较好、温室气体排放少，适于居住较集中的村镇地区冬季供暖，也可用于农业、工业园区等区域供热。供暖面积0.5×104～10×104m2范围内，供暖面积越高，能源和经济环境效益越好，秸秆捆烧供暖的净能量10 512～10 774.8 MJ/t，能量产出投入比8.4～8.5，能源转化率较高，温室气体CO2当量排放量为9.67～11.21 g/MJ；技术经济成本391.1元/t（折合16.2元/m2）～560.5元/t（折合23.8元/m2），按基准收益率8%计算，供暖规模应不小于2×104 m2，若不考虑折旧只考虑运行成本，则供暖面积应不小于1×104 m2。与秸秆成型燃料和秸秆炭气联产供暖技术比较，均具有较好的经济效益，秸秆捆烧供暖技术的能量效益最优，温室气体排放量最少。与煤炭供暖技术相比，3种秸秆供暖技术的净能量产出不如煤炭，但温室气体排放仅为煤炭的1/10～1/7，秸秆清洁供暖技术的环境效益显著。     

生物质固体燃料成型机压辊磨损失效分析

针对生物质固体燃料成型机在加工成型燃料过程中,关键部件环模和压辊磨损后导致使用寿命短、影响生产率等问题,该文对压辊进行磨损试验研究,该压辊采用45钢渗碳处理,渗碳层深度3 mm,在实际生产工况下工作200 h。由于原料中的硅酸盐成分、杂质、喂料的不均匀以及原料中水分影响加剧压辊表面的磨损,致使压辊快速磨损失效。磨损后利用S-570扫描电镜观察其磨损形貌,探究压辊失效的磨损机理。结果表明,靠近喂料一侧压辊表面磨损严重,磨损量4.2 mm左右,比其他位置表面的磨损量多1.2 mm。磨损机理主要是黏着磨损和磨粒磨损,磨损面已接近渗碳层与基体交界处,并且磨损面存在应力腐蚀裂纹。     

基于能值分析的奶牛产业园区循环发展模式评价

以沼气工程为纽带的循环农业模式是降低农业产业园区废弃物污染、提高资源利用率的有效方式。该研究构建了适合园区规模的循环农业模式能值评价指标体系,以河北省某典型奶牛产业园区为案例,将园区现行的利用全混式厌氧反应技术(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR)的湿法单相厌氧消化沼气工程,与湿法两相耦合厌氧消化、干法序批式厌氧消化、干法连续式厌氧消化3种不同沼气工程模式进行对比,运用能值理论及计算方法对以沼气工程为纽带的农业产业园循环模式进行了评价,选择最适宜园区发展的沼气工程模式。结果表明,该园区能值投入率为17.57,能值产出率为0.41,环境负载率0.33,可持续发展指数1.23,以CSTR湿法单相厌氧消化沼气工程为纽带的循环农业模式整体效益优于其他3种模式。研究对其他园区的循环农业模式评价和以沼气工程为纽带的循环农业发展具有借鉴意义。     

内加热连续式生物质炭化中试设备炭化温度优化试验

为分析内源加热与分段连续热解技术工艺条件下不同物料的热解炭化特性,探明炭化工艺参数对生物炭理化性质、生物炭得率及设备生产率的影响规律,以玉米秸秆、玉米芯和花生壳为原料,进行了设备生产工艺试验。试验结果表明,引风机转速为725 r/min,通过自动调节各进风口开度,使炉内负压维持在60 Pa左右时,不同炭化温度下的生物炭理化性质、设备生产率和生物炭得率均表现出较大差异,其中,固定碳含量和灰分等指标存在显著性差异(P0.05),玉米秸秆对炭化工艺参数最敏感。通过多指标综合评价分析,结合生产实际,玉米秸秆、玉米芯和花生壳的推荐炭化温度分别为550~600、600~650和600~650℃。该研究可为内加热连续式生物质炭化设备的推广应用提供重要的技术支撑。     

基于微好氧同步预升温的序批式厌氧干发酵特性

序批式厌氧干发酵是规模化处理农业农村废弃物生产清洁能源的重要技术,存在物料分解速率低、运行能耗高、传质传热不均匀等突出问题,制约甲烷产率的提高。该研究通过调节发酵初期反应器溶氧浓度,建立微好氧同步预升温高效序批式厌氧干发酵体系,进一步研究微好氧状态下物料自升温、分解、中间产物性质,以及关键微生物群落对促进物料升温及甲烷生产的作用机制。结果表明:微好氧环境使物料升温速率提高27.12%,产甲烷过程不依靠外源加热温度仍可保持在42.48℃以上。发酵初始阶段的少量曝气使厌氧发酵过程中间产物转化效率显著提升(P0.05),特别是丙酸积累含量下降了82.63%,累积沼气和甲烷产量分别提高了56.76%和41.79%。细菌Bacteroidales、Clostridiales和古菌Methanosarcina、Methanobacterium有利于促进微好氧同步预升温和甲烷生产效率提升,并与降解率和有机酸浓度具有显著的相关性。该研究可为探索序批式厌氧干发酵实际工程高效调控工艺提供理论基础。     

生物质沼气工程发展现状分析

我国生物质沼气产业快速发展,但还存在产业技术研究不成体系、缺乏配套的工艺与装备、模式总结与推广力度不够、标准体系构建不完善等不足之处.针对国内外沼气工程产业和政策发展现状,阐述户用沼气、联户集中供气、规模化沼气工程等生物质沼气产业规模,分析了在居民生活用气、热电联产、净化提纯制取生物天然气等主要应用领域的趋势,研究了种养结合畜沼果(菜、茶)、沼气集中供气、气热电肥联产、生物天然气等多种商业模式,梳理了国内外沼气发电、生物天然气、政府投资等的补贴政策及实施效果,并针对核心部分厌氧发酵技术和沼气提纯技术对比了不同工艺的关键指标和优缺点,提出加强技术支撑与保障、探索多种应用模式、加快建立标准体系等建议,为我国生物质沼气工程产业化发展提供理论依据.