沼液自动反冲深层过滤装置的研制

针对沼液灌溉过程中易发生管道堵塞的问题,笔者团队研制了自动反冲深层过滤装置。该装置采用五层骨料综合过滤,不仅能够有效滤出沼液中的固体杂质和悬浮物,还具备自动反冲自清洁功能,可有效提高沼液灌溉效率,延长灌溉设备的使用寿命。     

废弃青菜与水葫芦产沼气试验

为农村有机废弃物的高效能源化利用提供参考,在广西田东县祥周镇中平村利用废弃青菜、水葫芦在农村户用沼气池进行厌气发酵产沼气试验,对比不同月份和不同预处理方式的产气性能。结果表明:废弃青菜、水葫芦有一定的产气潜力,7月份以废弃青菜45公斤、水葫芦30公斤分别切成长3～5厘米段,经沼液预处理2天后与猪粪60公斤混合投入沼气池发酵产气,31天的产气量、酸碱度(pH)平均值、池容产气率分别为32.6立方米、7.3和0.15立方米/(立方米·天),可在农村大力推广废弃青菜、水葫芦生产沼气。     

生物炭配施沼液对淋溶状态下土壤养分的影响

为探讨生物炭配施沼液对土壤养分淋失的影响,通过室内土柱试验,采用三因素三水平正交试验方法,系统研究了生物炭添加量、淋溶强度、沼液施加量对土壤养分淋失及土壤养分垂直分布的影响规律。结果表明,土壤养分淋失主要集中在前8次,后期淋失量均维持在较低水平并趋于稳定。各因素对氨态氮、速效磷、速效钾淋失的影响由大到小依次为淋溶强度、生物炭添加量、沼液施加量,而对硝态氮淋失量的影响由大到小依次为生物炭添加量、沼液施加量、淋溶强度。添加生物炭能明显减少养分淋失,且添加生物炭的0～20cm深度土壤的养分明显高于未添加生物炭的20～40cm土壤,各因素对氨态氮、硝态氮、速效钾在土壤中的含量影响差异显著,而对速效磷的影响则无显著差异。     

沼液农用综合利用研究进展

在查阅、收集沼液农用文献的基础上,归类综述了近年沼液农用综合利用的主要途径。从沼液作为肥料、用于养殖与栽培、用于浸种及预防病虫害几方面阐述了沼液农用的研究进展,旨在为推广沼液农用的可持续发展提供理论参考。     

DO浓度和pH对沼液废水短程硝化反应的影响

目的]研究溶解氧(DO)浓度和p H对沼液废水短程硝化反应的影响。[方法]采用自制的SBR反应器,针对DO浓度和p H 2个影响因子进行单因素试验,考察其对亚硝酸盐积累的影响。[结果]在温度(25±2)℃,进水氨氮(NH_4~+-N)浓度550~600 mg/L、化学需氧量(COD)1 600~1 700 mg/L、p H 7.5,水力停留时间(HRT)为1 d的条件下,DO浓度在1.1~1.5 mg/L时,出水亚硝氮(NO_2~--N)/总硝氮(NO_x~--N)可达到0.85,NO_2~--N/NH_4~+-N接近于1。在温度为(25±2)℃、DO为1.3 mg/L和进水NH_4~+-N浓度为600 mg/L时,将p H控制在7.3~7.8,亚硝酸菌整体活性最高。[结论]DO浓度会显著影响亚硝酸盐的积累和转化,p H直接影响亚硝酸菌的生长,过高的p H会导致高NH_4~+-N沼液废水中游离氨的浓度升高,从而抑制亚硝酸菌的活性。     

养殖废水灌溉下施用生物质炭和果胶对土壤养分和重金属迁移的影响

【目的】 养殖废水中含有丰富的养分，但也含有一定的重金属。本文研究了生物质炭和果胶对养殖废水灌溉下的土壤–植物系统养分和重金属迁移规律的影响，以利用养殖废水中的养分，并对其重金属进行调控。 【方法】 选取新乡市郊区农田土壤为供试土壤，采用根箱试验方法种植玉米。设置根箱土壤中添加1%的生物质炭和果胶，分别灌溉蒸馏水和养殖废水发酵产生的沼液。测定了土壤中养分和重金属的含量，探讨了其在土壤–植物系统的迁移规律。 【结果】 沼液灌溉的植株地上部生长与蒸馏水灌溉无显著差异。果胶相比于生物质炭可以促进植株生长。沼液灌溉时，果胶处理的根系和地上部生物量分别比对照增加了25.38%和31.21%。沼液灌溉普遍降低了根际和非根际土壤的pH，生物质炭处理和果胶处理与对照根际和非根际土壤的pH均无显著差异。沼液灌溉增加了非根际土壤的电导，生物质炭相比于果胶增加了土壤的电导。沼液灌溉增加了土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量。果胶根际土壤的全磷、碱解氮、有效磷、有效Fe、有效Mn均高于生物质炭处理，生物质炭处理根际和非根际土壤的全钾和速效钾含量均高于果胶处理。沼液灌溉相比于蒸馏水灌溉，增加了植株根、茎中N含量和Ca含量。生物质炭处理植株根茎叶N含量、根茎P含量、茎K含量、根茎叶Ca含量、根茎Mg含量高于果胶处理，但果胶处理养分的转运系数较高。养殖废水灌溉增加了根际和非根际土壤中有效Cu和Zn尤其是Zn的含量。与对照相比，生物质炭降低了根际土壤Cu、Pb、Ni的含量，而果胶增加了它们的含量。沼液灌溉增加了植株根茎叶中Cu、Zn、Pb含量，果胶处理植株根系Cu、Zn、Pb、Cd、Ni含量最高，但向地上部转运较少。 【结论】 在北方碱性土壤灌溉养殖废水发酵产生的沼液时，施用生物质炭和果胶可以提高土壤肥力和植株养分含量，生物质炭通过减少土壤中有效态重金属含量以减少重金属在植物体内累积，果胶虽然增加土壤有效态重金属含量，但可以降低其向地上部的转运，避免了重金属在植物体内的累积。      

畜禽粪便与秸秆混合发酵及贮藏阶段沼液中碳氮元素变化

为研究沼液从产生到贮藏期间碳氮元素的变化规律,将猪粪、鸡粪和秸秆混合,进行中温厌氧发酵,并在常温下以密闭静置、密闭搅拌、敞口静置、敞口搅拌等4种方式贮藏沼液,跟踪并分析了猪、鸡粪和秸秆混合发酵沼液在厌氧发酵及贮藏期间碳、氮元素的形态和含量变化。结果表明:厌氧发酵阶段,沼液中的总有机碳(TOC)和总氮(TN)浓度均有所增加,增加幅度在15.0%~36.1%之间,其中TOC在第18 d达到最高浓度(6467 mg·L~(-1)),TN在第23 d达到最高浓度(4181 mg·L~(-1))。贮藏阶段,沼液中的TOC、TN浓度均有所降低,TOC先下降后升高,总体降低幅度较小(2.9%~12.0%),降幅顺序为敞口静置敞口搅拌密闭静置密闭搅拌;TN先升高后降低,总体降低幅度较大(4.2%~56.2%),降幅顺序为密闭静置密闭搅拌敞口静置敞口搅拌。综上,厌氧发酵18~23 d的沼液碳氮元素含量最高,采用密闭静置方式并缩短贮藏时间可减少沼液贮藏过程氮元素的损失。     

“猪-沼-果蔬”循环农业处理猪场粪污的研究与实践

为解决养猪场粪污对环境污染问题,以江苏农博园为试点,进行"猪-沼-果蔬"循环农业模式和人工湿地处理研究。结果表明:粪污经沼气工程处理后,沼气用作能源;沼肥处理的葡萄穗重、粒重、产量均显著高于对照组(P005);草莓施用沼肥每667 m2增产27239 kg,其中一级果重显著增加(P005);平菇培养基添加沼渣、沼液第一潮菇平均每袋产量显著增加14582 g(P005),每袋总产量平均增加44092g,差异极显著(P001);人工湿地五级生态净化处理污水后,溶解氧显著增加061 mg/L(P005),总氮去除率8745%、总磷去除率4588%、化学需氧量(COD)减少7561%、氨氮去除率8770%,差异均极显著(P001),水质得到明显改善。"猪-沼-果蔬"循环农业模式可以实现猪场粪污的资源化利用和达标排放。     

臭氧氧化对奶牛场沼液中磷形态转化的影响

为了提高沼液磷的回收效果,研究了曝气种类和曝气条件对奶牛场沼液磷形态转化的影响。结果表明:在参考曝气条件下,与氮气和空气相比,臭氧能更大程度地降低颗粒态磷和交换态磷含量,并大幅度提升溶解性正磷酸盐含量。臭氧曝气的优选条件为沼液初始pH值为6、臭氧发生量为10 g·h~(-1)、氧化时间为60 min,曝气后沼液中溶解性正磷酸盐浓度提高了76.12%,溶解性正磷酸盐占总磷比例提升20.75%。臭氧氧化可以促进颗粒态磷和交换态磷向溶解性正磷酸盐转化,从而促进沼液磷的回收。     

菌剂挂膜3D-RBC联合BCO工艺处理养猪沼液废水

针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征，该研究采用耐高氨氮、适应贫营养生长的异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification，以下简称HN-AD）菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器（3D-RBC+BCO）组合工艺对沼液进行处理。该文研究了3D-RBC+BCO组合工艺在真实沼液条件下的启动过程及污染物去除效果，重点考察了溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）浓度和C/N比2个关键因素对组合工艺污染物去除效果的影响。同时，借助高通量测序技术对DO和C/N比优化过程中微生物群落结构的变化规律进行解析。结果表明：在真实沼液条件下，采用HN-AD菌剂挂膜启动方法，仅用12和18 d就分别完成3D-RBC和BCO反应器的挂膜启动，同时组合工艺对COD、NH4+-N和TN的去除率分别稳定在94.8%、95.7%和80.1%，出水优于城镇污水厂排放一级B标准。在对3D-RBC反应器DO和C/N比的优化过程中，增设底曝后COD、NH4+-N和TN等指标的去除率分别降低了25.4%、15.4%和15.5%。高通量测序结果显示，增加底曝后3D-RBC盘片生物膜中微生物菌属的数量小幅下降，但HN-AD优势菌属的种类与丰度显著降低，导致脱氮效率下降；贫营养型Acinetobacter、Pseudomonas菌属是3D-RBC可以对真实沼液高效脱氮的关键，提高C/N比会显著降低其丰度，进而影响脱氮效果。