海水封闭循环水养殖系统中生物滤器填料的选择与应用

生物滤器是海水封闭循环水养殖系统的核心水处理单元,而生物填料又是生物滤器的重要组成。在阐述生物滤器的分类、作用,生物填料的特性、种类,以及新型生物填料开发应用的基础上,针对海水养殖废水与生活污水的区别,介绍了生物填料在海水封闭循环水养殖中的应用,提出了在海水封闭循环水养殖系统中,氨化细菌、硝化细菌等微生物必须满足的条件:耐高盐、耐寡营养、适应中低温、好氧,以及安全等特性;生物填料必须满足高效、低成本、耐海水腐蚀、耐冲击负荷和绿色环保等要求。     

雏鸡舍氨气的原位无动力生物滤器处理试验

针对室外生物滤器受气候条件影响、维护成本高及我国雏鸡舍密闭加温通风少而导致氨气浓度高危害大等问题,研究无动力生物滤器原位处理雏鸡舍氨气的效果,分析了内外基质氮元素、pH值、电导率(EC)等指标的变化.为期37 d与育雏期生产同步的试验表明,生物滤器的表层基质氨气去除能力不低于4.03 g/kg,吸收氨氮含量最高达1.59 g/kg,转化硝氮含量最高达2.69 g/kg,亚硝氮含量几乎为0,基质pH值不断下降,变化范围为8.81 ～7.39,电导率不断上升,最大上升量达2.30 mS/cm.内层基质中氨氮、硝氮与总无机氮含量和电导率均低于表层基质,需要进一步优化基质厚度.结果表明,原位无动力生物滤器氨气处理效果好,可应用于育雏舍污染气体控制.     

生物慢滤技术脱氮性能试验研究

对生物慢滤技术脱氮性能和硝化反硝化过程进行了研究。当慢滤反应器表面形成成熟稳定的生物粘膜后,分别进行氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总氮的去除效果试验研究。并通过投加重金属盐,进行了原水中重金属存在情况下,对脱氮效果影响研究,实验结果表明：1)氨氮去除率与进水氨氮浓度关系不大,氨氮去除率稳定在90%以上。2)生物慢滤反应器中硝化过程主要在滤料上部0.5m高度内完成,反硝化过程位于反应器下部。3）生物慢滤反应器为维持较高的氨氮去除效果,滤速应小于0.6m/h。4)当进水中铅、镉离子浓度超过国家地表水环境质量标准（GB3838－2002）V类水标准时,氨氮去除率下降50%。     

A/O生物膜-活性污泥复合工艺处理养猪场沼液研究

文章采用缺氧-好氧(A/O)生物膜-活性污泥复合工艺处理养猪场沼液。研究了水力停留时间(HRT)、硝化液回流比等工艺参数对处理效果的影响,分析了缺氧池、好氧池分别对污水中化学需氧量(COD)和总氮(TN)的去除情况。结果表明:考虑对氨氮(NH+4-N),COD和TN去除的影响,最佳HRT为6 d,硝化液最佳回流比为200%;硝化液回流比为200%,污泥回流比为60%时,缺氧池、好氧池对TN去除率分别为88.38%和11.62%,对COD去除率分别为81.77%和18.23%,其中缺氧池反硝化、好氧池异养菌和好氧池SND(同步硝化反硝化)对COD的去除率分别为81.77%,8.60%和9.23%。     

竹丝固相碳源去除硝态氮效果及特性研究

以竹丝为固相碳源分别进行批式和连续流试验,研究竹丝固相碳源去除硝态氮效果及特性研究。先对比了有无固相碳源系统硝酸盐去除效果,竹丝固相碳源系统中硝酸盐的去除率较高且亚硝酸盐积累也较少;所以后续实验以竹丝作为生物反硝化的碳源。实验结果表明:在竹丝填料和竹丝/污泥生物反应器中,硝酸盐的平均容积负荷分别在2.09~2.5mg/L·h时,每去除1g的硝酸盐使亚硝酸的平均积累量分别为0.63mg和1.29mg。此外,温度是影响硝酸盐容积负荷和亚硝酸盐积累一个重要因素。当补充少量的乙醇作为碳源时,硝酸盐的容积负荷和亚硝酸盐积累量均大幅度增加。连续流试验的结果表明:在厌氧条件下的生物反硝化过程中,其他共存污染物如COD和氨氮可以同时被去除。因此,竹丝是一种潜在的反硝化碳源。     

填料层高度对曝气生物滤池工作性能的影响

当碳氧化和硝化在同一反应器中进行时 ,氧化有机物的异氧菌和硝化氨氮的自养菌之间存在着对生物膜表面空间、溶解氧和营养物的竞争 ,微生物沿填料层高度的不同分布对反应器的性能产生影响 ,使得在不同高度处去除有机物和氨氮的能力不同。研究表明 ,对于以陶粒为填料的曝气生物滤池 ,在进水有机物和氨氮浓度分别为 12 2 .1mgCOD·L- 1和 14.84mgNH3 N·L- 1、进水流量为15 .8L·h- 1、气水比为 3:1的条件下 ,去除SS ,COD和NH3 -N的最佳床层高度分别为 4 0cm ,60cm和80cm ,对应的去除率分别为 79.1% ,63.9%and 96.4 % ,且硝化细菌的活跃层较异养菌的活跃层要低     

pH值对猪场养殖废水常温短程硝化特性的影响

为实现高氨氮猪场养殖废水高效脱氮处理,针对猪场废水中尿素(主要源于猪尿液)水解过程伴随着污水pH值的变化现象,采用序列间歇式活性污泥法(SBR)处理某猪场养殖废水,在常温(20℃)、非限制溶解氧的条件下,考察了pH值、曝气时间等因素对氨氮去除效果和短程硝化特性的影响.实验结果表明,pH值在7.0 ～9.5范围内亚硝酸盐积累率在75％～80％之间;长时间曝气并未对短程硝化造成影响;高质量浓度氨氮废水生物处理过程中,亚硝酸盐积累与进水pH值、游离氨(FA)及游离亚硝酸(FNA)有关.     

基于微流控和比色光谱法的水产养殖海水氨氮含量检测

为实时、准确地获取水产养殖海水中氨氮含量,以大围网养殖海水中的氨氮为研究对象,在比色光谱法基础上结合微流控技术进行靛酚蓝法比色反应,实现对溶液中氨氮含量的定量检测。建立数据处理后相应的模型,并且对比了不同光谱预处理和不同样本集划分算法对建立预测模型的影响,其中多元散色校正（MSC）后再使用小波平滑的预处理方法结合排序法划分样本集建立的偏最小二乘（PLS）回归模型效果最优,建模集校正标准差（RMSEC）和预测集校正标准差（RMSEP）分别为0.0566mg/L和0.0677mg/L,相对分析误差（RPD）为6.8932;在优化条件下测得方法的线性范围和检测限分别为0.005~1.350mg/L和0.0036mg/L。对海水、自来水和养殖水体进行加标回收实验,平均回收率在94%~109%之间,相对标准偏差在2.3%~5.8%之间。结果表明,实验建模效果良好,操作简单、方便,实验快速、可靠、无污染,表明利用比色光谱法结合微流控技术检测氨氮方法可行。     

基于初期雨水径流氮磷去除效果的生物滞留设施填料层研究

针对生物滞留设施对于初期雨水径流中磷与氨氮去除效果不佳的问题,设置了四组填料层改良装置。装置填料层中沙砾、红壤土、钢渣-稻壳炭组合填料比例分别为:1号,80%∶10%∶10%;2号,80%∶3%∶17%;3号,90%∶3%∶7%;4号,85%∶5%∶10%。通过实验室模拟降雨初期径流,测得装置出水中磷与氨氮浓度、pH和装置的渗透系数,以确定改良型生物滞留设施去除磷与氨氮的去除效果,以及填料层的最优比例。研究结果表明:钢渣-稻壳炭组合填料对磷与氨氮的去除具有提升作用;4号装置去除磷与氨氮效果稳定,平均去除率大于85%,且出水pH以及渗透系数都符合相关规定,故选取沙砾、红壤土、组合填料比例为:85%∶5%∶10%为基质改良型生物滞留设施的最佳填料比。     

电解与紫外协同去除工厂化养殖循环水中氨氮效果研究

为探究电化学氧化法在工厂化循环水养殖系统中处理水质的效果及影响因素,在前期试验得到最佳条件(温度25℃、电流密度40 A/m2、水流速度300 m L/min)下,以不同初始氨氮质量浓度和固体悬浮颗粒物的模拟养殖水以及实际养殖水为研究对象,探讨了加入低压紫外汞灯后电解与紫外协同去除氨氮的效果。结果表明:电解紫外协同处理氨氮效果明显优于单独电解法,运用本系统处理氨氮初始质量浓度分别为4、7、10 mg/L的模拟养殖水时,氨氮去除效率相对于单独电解时分别提高45.0%(p0.05)、36.0%(p0.05)和20.0%(p0.05);电解紫外协同去除氨氮效率受氨氮初始质量浓度、水体中的固体颗粒悬浮物、实际养殖水等因素影响,随着氨氮初始质量浓度及水体中固体悬浮颗粒物的升高,氨氮的去除效率降低,达到同种去除效率所需的时间延长,当处理固体悬浮颗粒(SS)分别为100、150、200 mg/L的模拟养殖水时,氨氮的去除效率随着SS的升高而降低,相对于仅含氨氮的模拟养殖水,氨氮的去除效率分别降低51.7%(p0.05)、65.5%(p0.05)和72.4%(p0.05);在处理实际养殖水时,氨氮的去除速率明显降低,去除完全所需的时间延长,在本系统中电解紫外对氨氮、亚硝氮、固体悬浮颗粒物的去除具有较好效果,去除率分别为97.8%、96.9%和92.1%。     

农业模型发展分析及应用案例

农业模型、农业人工智能及数据分析等技术贯穿于智慧农业的信息感知、信息传输、信息处理与控制全过程,是智慧农业的核心技术。为进一步明晰农业模型的内涵和作用,促进农业模型进一步研究及应用,推动智慧农业健康、稳定和可持续发展,本研究采用系统分析、比较及关系框图等方法,分析了农业模型的内涵,阐述了农业模型和智慧农业要素与过程的关系,明确了农业模型的作用并附以应用案例,比较了农业模型的国内外重要发展动态与趋势。国内外农业模型研究与应用重要进展比较表明,农业模型研究应用需要考虑农业生物要素的4个水平、农业环境要素的6个尺度、农业技术与农业经济要素的6个层次并采用相应方法进行,农业模型环境要素空间多尺度研究应用有较大发展潜力;农业模型与分子遗传学、感知技术及人工智能技术结合,农业模型研究应用的公私有组织协作,粮食安全挑战将成为农业模型进一步发展的重要推动力,且需更注重将各种农业系统模拟、数据库、和谐性与开放数据及决策支持系统相连接。中国农业模型研究与应用已形成具有中国特色的作物模型系列,也融入农业模型的互比较与改进、智慧农业等世界潮流,需要抢抓机遇,加快发展。农业模型是农业系统要素内及要素间关系的定量化表达,是农业科学定量与综合的重要方法,具有认识论价值,它与感知技术的结合可以在智慧农业数据获取与处理中发挥不可或缺的作用,成为信息农业技术落地应用的重要桥梁和纽带。     

北京市农业机械化技术发展现状

北京市农业发展以高新技术型、集约化、标准化、生态化的都市型现代农业为目标,建设农业机械化全国农机科技新高地。采用走访调研、文献资料对比分析等方法,将北京市目前拥有的农业机械分为生态、粮经、蔬菜、林果、畜牧养殖、水产养殖、农产品初加工七大产业类,论述各产业机械化技术发展现状,研究各自的发展特点,总体处于减速稳定、减量提质发展阶段。目前存在区域、产业间不均衡,装备结构性过剩,利用率低,先进智能农机装备发展不足等问题。未来发展趋势是生态农业、绿色农业、智慧农业等方面智能化技术及装备的推广应用。以农机农艺融合、机械化信息化融合为发展方向,提供全程机械化技术装备集成技术方案,提高薄弱环节农机装备水平。     

种子干热处理装备设计与试验

针对目前没有干热处理专用装备,用普通烘箱对种子干热处理时温度准确性差、均匀性低、灭菌不彻底等问题,采用均匀加热、热风循环、智能控制技术,研发种子干热处理装备,主要由箱体、托盘车、加热系统和控制系统等组成。通过优化结构,使得气流和温度分布均匀,保证种子均匀受热。控制系统可按不同种子的干热温度—时间曲线自动处理,通过PID精准调节加热功率,实现温度波动小,均匀度高,湿度可控,可设置16段温度、存储10种处理工艺。测试结果表明,温度控制精度高,恒温时温度波动小,升温和降温时反应快、超调量小,在100 ℃时温度均匀度为1.34 ℃,温度波动度为0.15 ℃,可彻底灭菌并能保持种子活性,满足种子干热处理的需求。     

国内外设施蔬菜机械化发展现状分析及对策

随着我国设施蔬菜产业的不断发展以及人们对设施蔬菜的需求日益增加,实现机械化、智能化作业生产成为了设施蔬菜产业现代化进程中的必要环节。虽然我国设施蔬菜面积、产量以及产值不断扩大,但与欧美等设施农业发达国家仍有很大的差距。为提高设施我国设施产业机械化水平,研制可靠的机械作业装备,综述分析美国、日本、荷兰等国家现代化设施蔬菜作业机械的研究现状和发展动态,总结归纳我国设施蔬菜作业机械的类型以及优缺点,指出我国设施蔬菜生产过程中存在机械化、自动化程度不高、机具适应性差、农业机器人应用相对落后等问题。结合我国国情提出要加强研发智能化、信息化设施农业装备,推进新材料及农业机器人新技术的应用等提升设施蔬菜机械化水平的对策,为我国设施蔬菜机械化的发展指明方向和提供参考。     

玉米加工企业中变电站综合自动化系统的应用

为了适应玉米加工企业连续化生产对电能安全稳定供应的要求,在变电站中实施了一个计算机保护监控综合自动化系统,使得继电保护、控制、信号、测量、电量、远动等系统功能一体化。同时,探讨了变电站综合自动化系统的特点、系统结构和主要功能。变电站综合自动化系统的成功运用,简化了变电站设计、安装、调试,提高了运行、维护、管理水平,大大降低了操作人员的工作强度和误操作率,提高了变电站设备的整体利用率,从而保证了企业生产的安全、稳定、高效运行。     

设施温室影像采集与环境监测机器人系统设计及应用

中国设施园艺近30年来发展迅速，面积目前居世界首位，但由于务农人数呈下降趋势，如何用“机器代替人力”成为当前研究热点。为实现设施温室生产的数据感知环节作物影像和环境监测数据精细化采集，本研究设计了一套多自由度设施温室影像采集与环境监测机器人系统。机器人由感知中枢、决策中枢和执行中枢三部分构成，分别进行机器视角环境感知、数据分析与决策指令生成和动作执行。在感知层实现多角度图像、实时视频和监测数据网格化精确采集，为作物多源异构数据精细化汇聚奠定基础；传输层通过无线网桥将监测数据与控制指令汇聚至本地数据中心；数据处理层通过作物基础模型分析进行控制指令反馈信息，同时对上传图像进行预处理；最终在应用层提供web端和手机端智能服务。系统可广泛地应用在设施温室生产与研究中，用于黄瓜、番茄、大棚桃等作物的全生育期图像、实时视频和监测数据收集与分析处理，已在北京小汤山国家精准农业基地7号日光温室、石家庄市农林科学研究院5号日光温室进行示范应用，取得了较好的效果。     

弥雾微喷对葡萄光合特性、产量及品质的影响

为研究滴灌+冠层弥雾微喷(降温增湿措施)模式对葡萄光合特性,生理指标及产量品质的影响,试验设定微喷处理(WP1,WP2与WP3)与对照处理(CK)4个处理,在果粒膨大期测定不同处理的光合特性,果粒体积,产量与品质等数据结果显示:微喷处理胞间CO₂浓度日变化幅度均低于对照处理,微喷处理中WP1处理的胞间CO₂浓度最低;各处理的净光合速率均呈现“M”变化规律,在14:00出现“午休”现象,但微喷处理比对照处理“午休”时长较短,且WP1处理在14:00净光合速率降低幅度较小,各处理果粒体积与增长速率大小依次为WP1,WP2,WP3,CK,各处理的果粒体积增长速率均在7月15日达到最大.使用熵值法对各处理的产量与品质进行评价,各处理得分大小依次为WP1,WP2,CK,WP3.说明每日恰当的微喷处理可以显著提高葡萄净光合速率,果粒体积与果粒体积增长速率,产量与品质,但当微喷时间较长时也会影响葡萄产量与品质,因此以微喷1 h/d为最优.     

中国智能农机装备标准体系框架构建与研制建议

针对中国智能农机装备标准化工作中缺乏系统性标准体系指导的问题，本研究构建了中国智能农机装备标准体系框架。首先从标准体系、具体标准、国际化水平等方面分析了中国智能农机装备标准化现状及存在问题；依托智能农机装备标准体系框架构建的目标及原则，总结了级别、约束力、通用性、性质、对象、标准类别、参考模型、行业分类、产业环节等构成标准体系框架的维度。之后利用级别、类别、产业环节构建了中国智能农机装备标准体系三维框架结构，并将其二维分解为基础层、共性通用层和应用领域层。最后提出了中国智能农机装备标准研究与编制的建议。本研究可为中国智能农机装备标准的制修订、实施与服务提供系统性指导，引领中国智能农机装备产业快速发展。     

荔枝定向去核剥壳机设计与试验

基于荔枝的物性特征和柔性去核刀具,设计了一种自动定向、去核、剥壳和分离一体联动的荔枝定向去核剥壳机,在不同的工况条件下考证其去核剥壳后果肉的完整率和果汁损失率,结果表明:在定向对辊直径为72 mm、对辊间隙为2 mm、转速为93 r/min、荔枝纵径比等效直径长为1.3 mm以上时,定向成功率超过90%;在刀管内径为10 mm、果顶余量为2 mm、刀轴转速为12 r/min时,去核成功率为80%;在进料口间距为16 mm、出料口间距为20 mm、剥壳辊倾角为0°、主轴转速为15 r/min时,剥壳成功率为100%,灯笼状果肉的完好率超过80%。     

农业信息化技术在设施蔬菜生产中的典型应用-以北京极星农业科技园为例

北京极星农业科技园是集农业物联网、农业大数据、精准农业和智慧农业四个部分于一体,形成一个较为完整的数据采集、分类、应用、挖掘体系,是现代化农业的典型。该园区在生产过程中,将信息作为农业生产要素,用现代信息技术对农业对象、环境和全过程进行可视化表达、数字化设计、信息化管理。通过应用信息技术提升生产智能化、精细化水平,提高生产效率,实现全程可追溯管理,对实现全区信息化农业生产管理具有重要的指导意义。本文通过农业信息化技术在该园区设施蔬菜的典型应用,以期推广到更多的生产园区,起到创新、示范、推广、带动的作用。