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黑龙江省寒地农业可再生资源利用技术与装备重点实验室

发布日期:2022年12月12日点击量:

一、实验室简介

寒地农业可再生资源利用技术与装备重点实验室主要依托东北农业大学农业生物环境与能源工程二级学科博士点、农业工程一级学科博士后流动站进行建设。实验室立足龙江,紧密围绕北方寒地农牧业可再生废弃物资源高值化利用、农村能源结构优化及转型升级的重大战略需求,着力解决一批重要基础理论与关键工程技术问题,提升寒地农业可再生资源利用领域自主创新能力与可持续发展能力,保障农业资源高效利用与环境友好,努力打造具有北方寒地特色的一流科研平台,助力我国“双碳”战略,为实现乡村振兴和农业农村现代化提供有力支撑。

二、基本情况

1.实验室名称:黑龙江省寒地农业可再生资源利用技术及装备重点实验室

2.学科领域:农业工程

3.建设地点:卡塔尔世界杯买球南区综合实验区

4.始建时间:2015

5.基本条件:实验室面积1500平方米

三、组织机构

实验室主任:李岩

学术委员会主任:张全国

实验室秘书:罗立娜、冯放

实验室人员:23

四、研究方向

1、寒地农村可再生能源综合利用技术

针对黑龙江省气候特点,开展适合北方寒地农村环境的风能与太阳能利用的基础和应用研究、农作物秸秆能源化综合利用技术与装备研究。主要包括:新型中小容量离网型风力机的开发;耐极端气候条件可再生能源利用系统;风电机组叶片结冰机理与防除冰技术;风光互补型畜禽圈舍保温增温技术与装备;农作物秸秆压块、碳化装备及关键技术;新型储能技术等。

2、寒区生物燃气技术与装备

针对黑龙江省寒冷地区气候特点,进行了沼气生产工业化相关工艺与装备的研究,以厌氧发酵技术为核心,构建了基于多元物料的干湿耦合厌氧发酵及好氧-厌氧联合发酵模式;主要包括:开发了多元原料(农牧废弃物、城市易腐垃圾)氢烷联产技术;开发了秸秆类生物质好氧水解酸化和厌氧产沼气的两相发酵技术,有效解决了秸秆发酵过程中物料结壳和漂浮问题;研制了有机废弃物发酵前预处理装置和自动控制系统;研究了厌氧发酵后沼液培养微藻技术及机理;研究开发了高效的沼气脱水、脱硫、去除二氧化碳的沼气净化技术及甲烷储存与沼气工业化利用技术与装备。

3、生物质平台化合物制备技术

开发了超低酸高效低污染催化剂,催化木质纤维素水解获得较高浓度乙酰丙酸和糠醛等生物质平台化合物,为生产生物航空煤油提供重要化工原料;开展了木质纤维素超低酸定向水解为乙酰丙酸和糠醛的工艺优化及动力学研究; 开发了乙酰丙酸和糠醛粗产物的高效分离纯化和溶剂的高效回收技术与设备,有效减少木质纤维素水解过程中的酸碱用量。进行了木质纤维素水解废液处理与资源化利用,根据水解废液温度较高并含有一定量挥发性脂肪酸的特点,开发了废液与其他多元原料厌氧共发酵制备生物燃气技术。

4、寒区固体废弃物肥料化制备技术及装备

开发了生物燃气制备剩余物与秸秆、动物粪便混合后堆肥制取高品质生物有机肥技术及装备;研制了垃圾好氧-厌氧耦合处理反应器,实现城镇生活垃圾高效肥料化,获得了适合寒冷地区生活垃圾一体化处理模式;开展了糠醛渣与造纸绿液等其它废弃物制备土壤改良剂、豆渣制备高端有机肥及黄浆水与秸秆好氧发酵制备有机肥的研究;研制了一种沼液沼渣防堵塞田间暗灌施肥机,实现了一次进地即完成开沟、松土、施肥、起垄及镇压等多道工序的沼液沼渣暗灌还田技术;研制的粉末状有机肥抛洒车(2FJL-9)已推广应用。开发了农作物秸秆制备有机可降解育苗钵关键技术及装备,可降解育苗钵对土壤及作物的作用机理研究;生物碳基缓释有机肥的制备技术及装备等内容。

5、复合菌系处理有机废弃物机理研究

筛选和纯化了高效木质纤维素降解复合菌系2组(中温和耐低温)和3株耐低温纤维素降解真菌,实现定向投加后,提高了木质纤维类有机固废物综合利用效率;利用黄孢原毛平革菌、糙皮侧耳菌和云芝栓孔菌构建高选择性木质纤维素降解菌系,提高了木质纤维类固体废弃物的工业化利用效率。

6、寒地农村秸秆发酵节能型旱厕以及寒区水冲厕技术与装备

农村秸秆发酵节能型旱厕是依托东北农业大学“寒地秸秆粪便叠层式农村无水堆肥式厕所”和“寒地秸秆腐熟菌剂及生物肥料生产技术”主要科技成果,设计以秸秆为辅料的农村无水堆肥式厕所,利用低温秸秆腐熟菌剂对粪污及秸秆进行肥料化处理,并可消耗大量的可降解生活垃圾。该厕所模式是将“美丽乡村建设、厕所革命、秸秆资源化利用、有机肥料化”四个理念合为一体,实现农村秸秆综合利用和粪便及生活垃圾处理两大难题的有效解决。团队成员对寒区粪污处理设施等进行深入研究后,设计的寒区村镇水冲厕系统实现了易堵管路自动疏通和防冻裂渗水等问题。

五、仪器设备

实验室拥有仪器设备180余台套,可以开展农业生物环境、农村可再生能源、农业废弃物高值化处理利用、农业生物材料等领域的相关教学与研究,主要代表性设备如下所示。

 

序号

设备名称

设备图片

设备简介

1

全自动发酵罐

 

New Brunswick适用于细菌、真菌或酵母的批次、流加或连续培养

2

气相色谱仪

 

安捷伦6890N型气相色谱仪适用于微量有机组分的定性、定量分析。

3

FOSS凯氏定氮仪

 

Kjeltec 2300FOSS凯氏定氮仪,适用于氮及粗蛋白质含量分析及其它挥发性组分蒸馏分析,操作简单,分析速度快。

4

 总有机碳分析仪

 

Elementar Vario TOC select型总有机碳分析仪测定固体或液体样品中的TCTOCTN等指标。

5

连续流动化学分析仪

 

SKALAR SAN+++型连续流动化学分析仪主要用于氨氮、硝氮、亚硝氮、磷酸盐、钾、硫酸根等指标的测定。

6

元素分析仪

 

Euro Vector EA3000型元素分析仪主要用于CHONS等元素的测定。

7

火焰原子吸收光谱仪

 

PerkinElmer 9000H型火焰原子吸收光谱仪主要对砷、铅、硒、锡、碲、锑、锗重金属等进行微痕量测定。

8

FOSS近红外谷物品质分析仪

 

Infratec TM 1241FOSS近红外谷物品质分析仪改进型近红外分析仪采用近红外透射技术,利用全息数字光栅进行全谱扫描,可获得丰富的光谱信息。采用ANN人工神经网技术开发的定标数据库的适应性非常好,具有很高的分析准确度。

9

PIV粒子图像测速系统

 

美国TSI公司的PIV测试系统,主要包括激光器,激光脉冲同步器,CCD相机、烟雾发生器和示踪粒子。CCD相机为7.5/秒,2K*2K像素分辨率,示踪粒子的粒径:8-12μm

10

低速风洞

风洞为开口射流式低速风洞。风洞本体整体尺寸为9.1m×2.3m,出风口为尺寸1m×1m的正方形,通过调频可以得到1m/s-20m/s的均匀风速,可开展各种流体和气动实验

11

小型射流风洞

 

风洞长6.7m实验段截面0.4 m×0.4 m。风速范围1m/s15m/s;气流不均匀度<0.2m/s;紊流度≤ 0.5%;气流偏角≤0.5可用于流场可视化试验。

12

小型回流式结冰风洞实验系统

 

回流式低温结冰风洞用于精确地模拟低温结冰环境。试验段风速范围为1 m/s20 m/s,温度范围为-20 ℃~0 ℃,LWC范围为0.1 g/m35 g/m3MVD范围为20 μm100 μm

13

15通道微量气体流量计

 

15通道微量气体流量计(AMPTSII是一款受众多科学家和工程师青睐的实验室用厌氧发酵分析仪器。单台设备支持多达15个独立测试通道的生化甲烷潜力(BMP)测试、厌氧生物降解性能研究、厌氧菌活性(SMA)以及消化污泥剩余气体潜力(RGP)等各类型分析测定。

14

5L连续厌氧发酵罐

 

碧普CSTR连续式厌氧反应釜用于模拟发酵工艺的连续运行,被广泛用于实验室和小型中试条件下连续模拟厌氧发酵产沼气。

15

显微照相机

 

莱卡显微镜适合要求微分干涉相衬或高性能荧光等颇具挑战性的生命科学研究任务。

16

低速自动平衡离心机

 

雷勃尔离心机/ LDZ5-2型用于对混合溶液进行快速分离的设备。

17

超净工作台

 

HDL APPARATUS是一种通用性较强的局部洁净工作台,具有体积小、重量轻、便于安装、效率稳定、风速均匀的优点。

18

立式蒸汽灭菌锅

 

立式蒸汽灭菌锅一种安全可靠并自动化控制的灭菌设备。

19

超级恒温水浴

 

新宝仪器HH-501超级恒温水浴是新一代超级恒温水浴,吸取众多同类产品的优点,具有噪音小、连续工作、水流循环温度均匀、性能稳定可靠、操作简便等特点,采用了先进的数控温度显示、精度高。

20

高速台式冷冻型离心机

 

SIGMA 3-30K 高速台式冷冻型离心机离心力可达60000 g以上,离心转速范围100 rpm 30000 rpm,设定步长1 rpm,在预冷条件下可对混合溶液进行快速分离的设备。

21

空气浴震荡箱

 

HDL APPARATUS空气浴震荡箱HZQ-C型是一种温度可控的恒温培养箱和振荡器。

22

智能人工气候箱

 

浙江托普仪器的智能人工气候箱常用于研究环境条件对生物生命活动的影响,也可用于某些生物的栽培、驯化、育种等工作。

23

微波消解仪

 

上海新拓XT-9912型密闭式智能微波消解仪采用全触摸屏操作,直观、简便,超大屏幕实时显示各种各种参数和状态,通过创新的独立测压控温技术,可灵活、随意地进行1-12个样品的消解。

24

半自动纤维分析仪

 

ANKOM 200i半自动纤维分析仪可测定酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)、粗纤维、酸性洗涤木质素(ADL),检测准确快速。

25

电阻炉控制箱

 

天津市泰斯特仪器有限公司SX-4-10型箱式电阻炉控制器使用温度范围 1000℃温度控制精度±5℃,硅碳棒加热,升温迅速,热效率高。

26

恒温培养箱

 

恒温培养箱主要用于细菌培养、育种、发酵及其他恒温试验用。

27

可见光分光光度计

 

北京普析通用仪器T6系列可将光分光光度计在经济型紫外可见分光光度计上实现万分之五的杂散光指标。采用模块式设计,确保仪器质量和稳定的工作性能,应用适应性好,自动化的操作系统和工作站软件,满足多种分析应用需求。

28

接触角测量仪

 

JC2000D型接触角测量仪用于测量各种液体对各种材料的接触角,对石油,印染,医药,喷涂等行业的科研生产有非常重要的作用。

29

土壤分析测定仪

 

SL-TF10型土壤分析测定仪可快速定量检测土壤、植株、化学肥料、生物肥料、水中的速效氮、有效磷、速效钾、有机质等项目。

30

电化学工作站

 

瑞士万通AUTLAB302N适用于研究电化学机理生物技术物质的定性定量分析常规电化学测试纳米科学研究传感器研究金属腐蚀研究电池研究电镀研究

31

静电纺丝机

 

北京永康乐业的ET-2535H静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的设备,广泛应用于生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域

32

真空手套箱

 

米开罗那的Super手套箱广泛应用于无水、无氧、无尘的超纯环境,如:锂离子电池及材料、半导体、超级电容、特种灯、激光焊接、钎焊等

33

FD-1A-50

真空冷冻干燥机

 

真空冷冻干燥机适用于高档原料药,中药饮片,生物,野生蔬菜,脱水蔬菜、食品、水果、化工、药物中间体等物料的干燥。本实验室主要用于纳米纤维素的冷冻干燥。

34

TG5B

台式高速离心机

 

离心机是利用离心力,分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开,或将乳浊液中两种密度不同,又互不相溶的液体分开。

35

量热仪

 

YX-ZR型量热仪适用于测定煤、焦炭、石油及水泥黑生料等可燃物质的热值。

36

比表面分析仪

 

3H-2000PS1型比表面分析仪可用于多种方法比表面积、孔径、孔体积的测量,吸附、脱附等温线分析,粒度估算报告和真密度计算。

37

紫外分光光度计

 

SP-1900UV型紫外分光光度计能可用于定量测量标准曲线测量,可对物质进行浓度直读。

38

风光互补路灯实训系统

 

适用风光互补路灯系统和风光互补监控系统。同时控制风力发电机、太阳能电池板将风能和太阳能转化为电能供直流负载使用,并将多余电能存储到蓄电池中。

39

风力发电站实训系统

 

基于风力发电的原理,以及电能的整流、储存和逆变而开发的。主要包含标准教学平台、储能蓄电池柜、储能模块、并网逆变器、离网逆变器、风光互补控制、风电储能接口、感性负载、非线性负载插箱、模拟风源(风洞)单元、三相交流永磁同步风力发电机组、戒线围栏等组成。

40

太阳能光伏发电原理实验系统

 

适用于太阳能光伏发电系统的性能测试和控制。主要功能有:光电变换特性测试、电气特性检测、控制特性实验、光学与电学参数测量、负载特性实验、环境适应性实验和在线监控实验。

五、发展情况

实验室现有固定人员23人,其中,正高职10人,副高职8人,博士生导师7人,具有博士学位人员19人,10人具有国外学习经历。队伍中有黑龙江省领军人才梯队带头人1人,黑龙江省现代农业产业技术协同创新推广体系首席科学家1人,香江学者1人,黑龙江省优青1人,基本形成了一支老中青结合,以中青年为主,学风严谨,实力较强,富于进取和创新精神的队伍。

近五年,实验室承担了各级纵向课题以及服务于地方企业的横向课题40余项,总经费近3000余万元。获得了黑龙江省科技进步三等奖1项,黑龙江省教学成果一等奖1项;发表SCI和EI收录论文100余篇,授权发明专利20余项,转化专利成果2项。 实验室始终坚持以基础研究与应用基础研究并重的指导思想,整体研究水平在国内相关领域仍居领先地位。

未来,实验室将继续不断发挥自身优势和潜力,整合人才与科研条件资源,依托龙江大农业生产基地,立足自主创新和集成创新,在现代农业可再生资源利用技术研究、重大专项产品研发和技术创新平台三个层面进行学术队伍建设、实验平台建设和科学研究。努力将实验室建设成为具有明显区域特色、国内一流、部分领域技术达到世界先进水平的农业可再生资源利用专业世界杯买球推荐和知识创新与技术创新基地,科技创新与生产实践有机衔接的重要平台。

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  • 总机:0451-55190667  传真:0451-55190667
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