基于能值分析的农业园区循环经济发展评价研究 被引量：11

1

作者 田宜水 姚一晨 +3 位作者 宋成军 刘天池 董强 员学锋 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期241-247,共7页

为促进农业循环园区降低资源消耗和减少污染,实现农业现代化的新要求,该文构建了农业园区循环经济系统能值评价指标体系,以西北某农业科技园区为例进行评价。结果表明:该园区经济发展程度整体较好,但二三产业发展较为薄弱;园区能值投资... 为促进农业循环园区降低资源消耗和减少污染,实现农业现代化的新要求,该文构建了农业园区循环经济系统能值评价指标体系,以西北某农业科技园区为例进行评价。结果表明:该园区经济发展程度整体较好,但二三产业发展较为薄弱;园区能值投资率为8.06,能值产出率为1.12,能值再利用率为29.27%,整体资源再利用程度偏低;园区环境负荷率为8.11,废弃物能值比为11.57%,废弃物利用率为69.61%,废弃物资源化利用程度有限;可持续发展指数为1.61,改进的可持续发展指数为3.42,生态效率指数为0.88,产业结构较为单一且不均衡。建议园区改善资源利用,优化产业结构,增加系统强度和生产效率。该研究对国内其他农业园区循环经济的发展评价也有借鉴意义。 展开更多

关键词 可持续发展 废弃物 能值分析 循环经济 农业循环园区

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生物炭强化有机废弃物厌氧发酵技术研究 被引量：23

2

作者 冯晶 荆勇 +2 位作者 赵立欣 姚宗路 申瑞霞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期256-264,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 废弃物 发酵 生物炭 强化技术 研究进展

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序批式玉米秸秆牛粪混合厌氧干发酵产甲烷工艺优化研究 被引量：6

3

作者 于佳动 赵立欣 +5 位作者 冯晶 姚宗路 黄开明 罗娟 魏世萌 陈建坤 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第B11期86-92,共7页

随着中国农业集约化水平的提高,秸秆、畜禽粪便等资源相对集中,为序批式厌氧干发酵产甲烷技术应用创造了良好条件。而国内对干发酵技术研究尚不成熟,尤其是关键因素对发酵性质的影响极其相互作用关系尚不明确,限制了工艺优化效果。该文... 随着中国农业集约化水平的提高,秸秆、畜禽粪便等资源相对集中,为序批式厌氧干发酵产甲烷技术应用创造了良好条件。而国内对干发酵技术研究尚不成熟,尤其是关键因素对发酵性质的影响极其相互作用关系尚不明确,限制了工艺优化效果。该文着重研究了不同喷淋频率、接种量、物料配比作用下,玉米秸秆-牛粪混合原料序批式厌氧干发酵产甲烷、中间产物生成特性及其相互关系。结果表明:不同物料配比下,喷淋频率和接种量促进甲烷产量的作用方式不同,增加牛粪比例可显著提高产甲烷效率和产量。在甲烷产量快速增加阶段(第7～20天),不同关键因素的变化对中间产物总量及其组分影响显著(P<0.05),丙酸积累至约350mg/L以上时导致干发酵体系产甲烷能力下降,而氨氮浓度提高则有利于甲烷产量的提高。最优工艺参数,秸秆-牛粪干物质比为3∶7、喷淋频率为间隔6 h,接种量为30%获得最大甲烷产量为135.7 L/kg。该研究可为规模化养殖场利用序批式厌氧干发酵技术处理农业废弃物高效生产清洁能源提供理论指导。 展开更多

关键词 甲烷 秸秆 粪 序批式厌氧干发酵 喷淋频率 接种量

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棉秆炭与生物质焦油混合成型及燃烧特性研究 被引量：2

4

作者 盛晨绪 姚宗路 +3 位作者 赵立欣 孟海波 代敏怡 丛宏斌 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期458-464,共7页

为研究棉秆炭与生物质焦油混合成型及燃烧特性,以成型压力、成型温度和焦油添加量为试验因素,采用正交试验方法,开展成型条件对抗压强度、跌落强度、松弛密度及吸潮率影响规律的试验研究,并采用差热热重同步分析仪,分析棉秆炭、焦油混... 为研究棉秆炭与生物质焦油混合成型及燃烧特性,以成型压力、成型温度和焦油添加量为试验因素,采用正交试验方法,开展成型条件对抗压强度、跌落强度、松弛密度及吸潮率影响规律的试验研究,并采用差热热重同步分析仪,分析棉秆炭、焦油混合试样燃烧特性。试验结果表明:最优成型工艺参数为成型压力8 kN、成型温度20℃、焦油添加量6%。棉秆炭与焦油混合试样的综合燃烧特性指数(28.86~24.21)×10^(-8)K^(-3)·min^(-2)随焦油添加量(0%~6%)的增加而逐渐减小,说明在棉秆炭中加入适量焦油制备成型炭可获得良好的成型及燃烧性能。 展开更多

关键词 生物质 成型 燃烧 棉秆炭 焦油

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基于焦油作为黏结剂的玉米秸秆炭成型工艺研究 被引量：2

5

作者 盛晨绪 丛宏斌 +2 位作者 代敏怡 秦超 于炳驰 《现代农业科技》 2021年第4期141-144,共4页

为研究玉米秸秆炭成型过程中各参数之间的交互作用,获得最佳工艺参数,该文采用三因素的响应面试验设计研究了混料水分(15%~35%)、成型压力(7~10 kN)、焦油添加量(0~10%)3个参数对成型玉米秸秆炭的抗压强度、松弛密度以及比能耗3个成型... 为研究玉米秸秆炭成型过程中各参数之间的交互作用,获得最佳工艺参数,该文采用三因素的响应面试验设计研究了混料水分(15%~35%)、成型压力(7~10 kN)、焦油添加量(0~10%)3个参数对成型玉米秸秆炭的抗压强度、松弛密度以及比能耗3个成型指标的影响,建立了响应面模型,获得了最佳工艺参数,并对优化后的试验参数进行了试验验证。结果表明:在选取试验参数范围内,混料水分、成型压力、焦油添加量均会对技术指标产生较大影响;最优的工艺参数组合为混料水分35%、焦油添加量9.87%、成型压力10 kN,在该参数组合下的验证试验结果为抗压强度13300.57 N、松弛密度701.52 kg/m3、比能耗0.25 kJ/kg。本研究为成型炭新能源产品的开发提供了理论依据。 展开更多

关键词 焦油 黏结剂 玉米秸秆炭 成型工艺

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我国北方地区规模化奶牛场粪污污染防治模式评价 被引量：1

6

作者 陈润璐 冯晶 +4 位作者 赵立欣 于佳动 姚宗路 李再兴 罗娟 《安徽农业科学》 CAS 2020年第23期234-238,共5页

对我国北方地区规模化奶牛场采用的前分离垫料模式与能源化后分离模式进行技术经济性及种养平衡综合评价,结果表明在能源化后分离模式下投资成本为1749万元,较前分离垫料模式增加了559.5万元,获得副产品种类更多,年利润比前分离垫料模... 对我国北方地区规模化奶牛场采用的前分离垫料模式与能源化后分离模式进行技术经济性及种养平衡综合评价,结果表明在能源化后分离模式下投资成本为1749万元,较前分离垫料模式增加了559.5万元,获得副产品种类更多,年利润比前分离垫料模式提高了104.4万元。前分离垫料模式最终生成的垫料产品中的养分含量为8.74 g/kg,肥水中的养分含量为3.89 g/kg;能源化后分离模式生成的沼渣肥中养分含量为11.36 g/kg,肥水中的养分含量为7.08 g/kg。2种模式相比,能源化后分离模式下养分损失较少。针对4种典型作物,在氮素平衡条件下能源化后分离模式下粪污消纳所需农田面积比前分离垫料模式提高102.7%。通过对2种模式的比较,进一步提出了模式适用性评价指标,旨在为规模化奶牛场粪污污染防治模式的选择提供理论依据。 展开更多

关键词 奶牛养殖场 粪污利用模式 固液分离 经济效益 农田消纳

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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 被引量：6

7

作者 于佳动 赵立欣 +5 位作者 冯晶 姚宗路 申瑞霞 黄开明 陈建坤 张迎 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第20期228-234,共7页

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... 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10d,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。 展开更多

关键词 秸秆 粪 序批式厌氧干发酵 生物转化 物料结构 渗滤液流动

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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 被引量：3

8

作者 于佳动 赵立欣 +4 位作者 姚宗路 李佩琪 冯晶 罗娟 叶炳南 《中国乳业》 2021年第11期12-22,共11页

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3000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... 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3000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。 展开更多

关键词 粪污污染综合防治 集约化奶牛养殖场 评分标准 技术模式

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基于微好氧同步预升温的序批式厌氧干发酵特性 被引量：4

9

作者 于佳动 刘新鑫 +3 位作者 赵立欣 冯晶 陈建坤 郭占斌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期213-219,共7页

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... 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(P<0.05),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。 展开更多

关键词 发酵 温度 农业废弃物 微好氧

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溶氧量及搅拌速率对青贮玉米秸秆微曝气水解效果的影响 被引量：6

10

作者 黄开明 赵立欣 +4 位作者 冯晶 姚宗路 于佳动 罗娟 魏世萌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期213-219,共7页

为提高秸秆好氧水解的生物可降解性,试验选用切碎揉丝的青贮玉米秸秆,水解液按照体积比为10%的量添加,以水解液溶氧量(1、2、3、4、5、6mg/L)和搅拌速率(50、100r/min)为变化因素,温度控制在35～38℃、总固体为5%,进行优化设计。研究发... 为提高秸秆好氧水解的生物可降解性,试验选用切碎揉丝的青贮玉米秸秆,水解液按照体积比为10%的量添加,以水解液溶氧量(1、2、3、4、5、6mg/L)和搅拌速率(50、100r/min)为变化因素,温度控制在35～38℃、总固体为5%,进行优化设计。研究发现,进行8 d,pH值及氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)值趋近于稳定;搅拌速率为50 r/min、溶氧量为1～4 mg/L;以及搅拌速率为100 r/min、溶氧量为1～2 mg/L范围内,曝气量的提高,对脂肪酸的积累显著,且搅拌和曝气都可促进乙酸、丙酸和正丁酸的积累;搅拌速率为100 r/min,可溶性需氧量(soluble chemicaloxygendemand,s COD)的浓度整体呈现出高于搅拌速率为50 r/min时的状况;以纤维素降解为例,在搅拌速率为100 r/min条件下,溶氧为2 mg/L时,木质纤维素具有较高的降解率,达到48%。 展开更多

关键词 秸秆 水解 氧 青贮玉米秸秆 微曝气水解 预处理 降解特征

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喷淋次数和接种量对序批式秸秆牛粪混合干发酵产气性能的影响 被引量：3

11

作者 于佳动 赵立欣 +4 位作者 冯晶 姚宗路 黄开明 罗娟 魏世萌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第21期228-233,共6页

序批式干法厌氧发酵产沼气技术可明显提高有机废弃物处理能力,但在提高以秸秆为主的农业废弃物发酵效率核心工艺及产气性能方面还缺乏系统的研究。该文通过调节喷淋次数和接种量研究了以玉米秸秆为主要原料的序批式干法厌氧发酵产气性能... 序批式干法厌氧发酵产沼气技术可明显提高有机废弃物处理能力,但在提高以秸秆为主的农业废弃物发酵效率核心工艺及产气性能方面还缺乏系统的研究。该文通过调节喷淋次数和接种量研究了以玉米秸秆为主要原料的序批式干法厌氧发酵产气性能,并通过模型拟合、水解产物分析等手段揭示了影响水解和甲烷生产的制约因素。结果表明,调节喷淋次数和接种量均对沼气产量具有显著性影响(P<0.05)。喷淋次数为4次/d,接种量不低于质量分数20%时,沼气产量最大为251.6 L/kg。而且,产气高峰期甲烷体积分数平均为55%左右。增加接种量、提高喷淋次数可有效促进底物的水解。但是,甲烷产量、最大产甲烷率却呈现先增加后降低的趋势,并明显受到有机酸(丙酸)、氨氮积累浓度的制约,水解产物高效转化对提高产气效率具有重要作用。该研究可为改善秸秆序批式干法厌氧发酵工艺优化提供理论指导。 展开更多

关键词 秸秆 甲烷 水解 序批式干法厌氧发酵 喷淋次数 接种量

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