两种微藻对规模化养猪场沼液的净化效果

选取蛋白核小球藻和钝顶螺旋两种微藻为研究对象,研究其在不同浓度沼液中的生长特性、对沼液中污染物净化效果以及优势藻种品质安全情况,以获得可有效净化养猪场沼液污染物并能积累生物量的微藻。结果表明：蛋白核小球藻比钝顶螺旋藻更耐污,两种微藻在低浓度沼液(10%和20%)中生长较好,培养10天后蛋白核小球藻OD₆₈₀最高D0处理为2.12,螺旋藻OD₅₆₀最高L0处理1.73。利用20%浓度沼液培养蛋白核小球藻和钝顶螺旋藻,经10 d培养结束后,蛋白核小球藻最大生物质产量能达到1.31 g·L^-1,而钝顶螺旋藻的最大生物质产量为1.09 g·L^-1。蛋白核小球藻对沼液总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷和COD的去除率分别可达76.82%、75.04%、86.05%、57.87%、93.50%和77.92%,高于钝顶螺旋藻。经沼液培养的蛋白核小球藻,其粗蛋白质含量较高,可达干重的61.87%,且Hg、Cd、Pb、As和Cr含量符合《饲料卫生标准》(GB13078—2017)。因此,蛋白核小球藻对规模化养猪场沼液...     

IAA对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响

废水中高浓度的盐会抑制微藻的生长,通过添加外源植物激素吲哚乙酸(IAA)来促进微藻在盐胁迫下的生长,同时考察不同微藻和盐离子种类对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响。结果表明,流加模式下培养28 d,小球藻、链带藻、四尾栅藻的最高生物量分别为0.55、0.66、0.75 g/L,总氮和氨氮去除率分别为70.7%、88.5%、79.7%和90.7%、92.6%、92.4%,总磷去除率均达到90%以上。四尾栅藻在模拟高盐废水培养24 d后,高质量浓度IAA(20 mg/L)对其生长效果最好,生物量最高可达0.403 g/L,低质量浓度IAA(≤2 mg/L)对其无明显促进作用甚至抑制生长;高质量浓度IAA(20 mg/L)的总氮和氨氮的去除效果最好,去除率分别为20%和44.1%;总磷去除率为97.2%,其余5组总磷去除率均维持在15%左右。此外,不同种盐条件下四尾栅藻生物量分别为0.667 g/L(空白组)、0.750 g/L(Cl^-组)、0.898 g/L(NH₄⁺组)和1.037 g/L(NH₄     

沼液处理液养殖普通小球藻的试验研究

试验利用沼液处理液养殖目标藻种普通小球藻(Chlorella vulgaris),考查普通小球藻的生长状况和其对沼液中总氮、氨氮、总磷和COD等主要污染物的去除情况。结果表明:沼液经梯度处理后普通小球藻总体生长情况逐渐增强,依次为:沉淀上清液沼液沉淀-混凝出水液沼液沉淀-混凝-吸附出水液。沼液处理液能有效促进藻体叶绿素的积累,总脂积累情况介于6.94%~23.82%之间。对沼液的净化效果,沼液处理液稀释组中沼液吸附出水稀释液(X-W)25%组的表现最好,总氮、氨氮、总磷和COD去除率分别为80.32%,83.88%,93.90%和20.00%,沼液处理液与BG11培养基的调配液组中表现最好的是沼液吸附出水调配液(X-B)10%组,去除率分别为88.37%,93.57%,97.40%和22.05%。试验的研究将为沼液的资源化处理提供理论依据。     

水盐胁迫下老化生物炭对温室气体与玉米生长的影响

为揭示不同灌水量和灌水盐分下老化生物炭对温室气体排放与玉米生长的影响，设置2个生物炭水平：0 t/hm²(B0)、60 t/hm²(B1),2个灌溉水含盐量：0.71 g/L(S0)和4.0 g/L(S1),2个灌溉水平：充分灌溉(W1)和亏缺灌溉(W2,1/2 W1),于2022年4—9月在甘肃武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测研究站进行了春玉米田间试验。结果表明，亏缺灌溉相较于充分灌溉CO₂累积排放量减少24.13%～52.68%,但二者的N₂O排放没有显著差异。微咸水灌溉导致CO₂和N₂O累积排放量分别增加9.06%～24.79%、9.95%～18.03%。在4种灌溉处理下，老化生物炭使CO₂和N₂O累积排放量分别减小7.33%～18.78%和21.14%～29.76%。不同处理间的CH₄排放无显著影响。亏缺和微咸水灌溉抑制了作物的生长；老化生物炭显著提高了春玉米生物量，总体增加7....     

添加微藻的水生动植物组合对畜禽养殖场污水净化效应

用正交试验方法研究了添加微藻后的不同水生动植物组合对畜禽养殖场污水的净化效果。结果表明微藻的添加对污水的脱氮除磷效果有促进作用,当小球藻的添加量为1000 mL时,对总氮、硝态氮、总磷的去除效果最好,比未添加小球藻组去除率提高4.8%、32.63%、22.18%;当小球藻的添加量为4.4×10⁶ cell·mL^-1时,对氨氮、COD的去除效果较好,比未添加小球藻组去除率提高25.77%、13.30%。其中去除水体总氮、硝态氮效果最佳组合为红鲫鱼270 g·m^-2,小球藻2.2×10⁶ cell·mL^-1,田螺400 g·m^-2,黑藻200 g·m^-2。去除氨氮最佳组合为红鲫鱼540 g·m^-2,小球藻4.4×10⁶ cell·mL^-1,田螺200 g·m^-2,添加黑藻和苦草(种植比例1∶1,密度200 g·m^-2)。去除总磷T...     

以沼液为基质的小葱水培营养液配方研究

沼液富含植物生长所需的多种营养物质与活性物质，将沼液用于水培蔬菜，可以获得良好的经济效益与生态效益。较高的氨氮浓度以及不均衡的营养元素是制约沼液作为营养液用于水培植物的关键因素。针对该问题，以小葱为研究对象，探究了不同初始氨氮浓度与不同营养元素添加对小葱生长状况的影响，获得了以沼液为基质的小葱水培营养液配方。该配方为：氨氮浓度为850 mg·L^-1的沼液稀释5～6倍，添加磷酸二氢钾120 g·m^-3、氯化钾340 g·m^-3、七水硫酸镁150 g·m^-3、氯化钙180 g·m^-3、微肥0.1 mL·m^-3。此配方下以沼液为基质的小葱水培营养液中含氮150 g·m^-3、磷42 g·m^-3、钾310 g·m^-3、钙80 g·m^-3、镁50 g·m^-3、硫65 g·m^-3、铁4.5 g·m^-3、铜0.02 g·...     

3种典型有机废弃物厌氧消化中NH3和CS2的释放特征

为探究典型有机废弃物中NH₃、CS₂的释放特征,将鸡粪、果蔬废弃物、餐厨垃圾进行序批式厌氧消化。结果显示NH₃在沼气中的平均浓度：餐厨垃圾(9.4±6.6 mg·m^-3)>鸡粪(7.2±3.7 mg·m^-3)>果蔬废弃物(4.9±3.9 mg·m^-3);原料NH₃生产潜力：餐厨垃圾(6.5 g·t^-1)>鸡粪(3.8 g·t^-1)>果蔬废弃物(2.0 g·t^-1)。CS₂在沼气中的平均浓度：餐厨垃圾(0.05±0.03 mg·m^-3)>果蔬废弃物(0.04±0.03 mg·m^-3)>鸡粪(0.02±0.01 mg·m^-3);原料CS₂生产潜力：餐厨垃圾(0.04 g·t^-1)>果蔬废弃物(0.02 ...     

调亏灌溉下施氮量对农田CO2固定排放和花生产量的影响

为探究调亏灌溉条件下施氮量对辽宁地区花生农田CO₂固定排放的影响,于2018、2019年设置测坑裂区试验,研究了不同灌溉模式(全生育期充分灌溉（F）和花针期、饱果期调亏灌溉（D）)下施氮量(0 kg/hm²（N0）、50 kg/hm²（N50）、100 kg/hm²（N100）、150 kg/hm²（N150）)对花生植株干物质积累量、固碳量及产量等的影响。研究结果表明,与F处理相比,D处理下花生植株干物质积累量、固碳量及产量分别提高了7.59%、15.08%和7.16%（2年平均）。两种灌溉模式下,花生植株干物质积累量、固碳量及产量均随施氮量的增加呈先增加后减小的趋势,在100 kg/hm²施氮水平下达到最大值。从苗期至饱果期,花生农田土壤CO₂排放量呈先升高后降低的趋势,在花针期达到最大值。与F处理相比,D处理显著降低了花针期、结荚期及饱果期土壤CO₂平均排放量及全生育期CO₂累积排放量...     

生物电化学系统强化厌氧消化的机理和底物效应

研究了生物电化学系统(BES)强化厌氧消化的机理以及不同底物对强化效果的影响。实验结果表明,BES生产的沼气中甲烷浓度可以稳定提高,同时可以避免产酸阶段挥发性脂肪酸积累造成的不稳定。当底物分别为葡萄糖和乙酸钠时,BES反应器中的甲烷浓度和甲烷产率均高于传统厌氧消化反应器。当底物为葡萄糖时,单批次投料的平均甲烷浓度为71.7%。当底物为乙酸钠时,单批次投料的平均甲烷浓度最高可以达到85.4%,单日池容甲烷产率最高为1.24 m³·m^-3d^-1。通过对BES反应器中的微生物进行高通量测序分析,发现可以通过还原CO₂来生成甲烷的古菌微生物群落的占比高达82.2%,体现出BES中还原CO₂的产甲烷菌占主导。实验结果表明,BES对丙酸盐有明确的降解效果,在15天内反应器中的丙酸盐浓度由1100 mg·L^-1下降至10 mg·L^-1,能避免底物的过度酸化。     

吹脱与鸟粪石沉淀组合工艺处理中温厌氧发酵沼液研究

利用吹脱+鸟粪石沉淀(MAP)组合工艺处理中温厌氧发酵沼液。研究发现沼液吹脱的最佳工艺参数为:p H值为10,吹脱时间8 h,气液比2 400,并添加填料,此时沼液中氨氮去除率在90%左右。吹脱后的沼液p H值在9.2左右,在MAP沉淀法的适宜p H值附近,不需再进行p H值调节,可节约药剂成本。经MAP沉淀处理后的沼液出水氨氮和总磷去除率分别达到了95%和80%。COD和SS去除率分别在40%和32%左右。MAP沉淀出水的p H值在8.3左右,可满足生化处理的进水要求。同时,MAP沉淀处理后的出水C/N比大大提升,从0.7上升到了10,有利于后续生化系统的进一步处理。该工艺既可使沼液得到净化处理,又可回收其中的营养物质。     

基于风险因子评价的沼液对小麦安全利用阈值研究

建立沼液安全施用研究方法,探究沼液在不同酸度的土壤中对小麦作物的安全施用阈值,为沼液安全利用提供依据。分析沼液成分,通过室内盆栽试验和田间试验确定对小麦生长产生抑制作用的组分,进而确定各成分最高浓度。结果说明：1)挥发性脂肪酸(VFAs)在酸性土壤、无机离子在碱性土壤对小麦生长的抑制作用更为明显;2)VFAs主要以分子形式抑制小麦生长,VFAs在小麦分蘖期比越冬期更明显抑制小麦生长,温度高促进VFAs水解为分子;3)由于碱性土具有更强的保盐能力,小麦生长易受无机离子影响;4)无机离子主要成分为氮、磷、钾,按照测土配方施用不影响小麦生长。沼液施用至酸性土壤需控制VFAs浓度,pH值7.5的土壤沼液播后底肥、分蘖期至苗期、分蘖后期、越冬期、返青拔节期追肥的VFAs浓度分别不超过45 mmol·L^-1、11 mmol·L^-1、23 mmol·L^-1、30 mmol·L^-1、18 mmol·L^-1,且土壤pH值越低,VFAs安全浓度越低。     

不同水氮管理模式下黑土稻田碳固定与碳减排效应分析

为探寻不同水氮管理模式对黑土稻田碳固定与碳减排效应的影响,进行了田间试验研究。设置常规淹灌(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,选用110 kg/hm²(N)、99 kg/hm²(N1,减氮10%)、88 kg/hm²(N2,减氮20%)3种施氮量,测定了6种水氮管理模式下的水稻土壤呼吸CO₂排放强度和CH₄排放强度,水稻收获后各器官干物质量、碳含量及固碳量,并计算了净土壤碳收支情况。结果表明,不同水氮管理模式下,各处理土壤呼吸CO₂排放量呈现单峰值变化,并在分蘖期达到峰值;各处理甲烷排放量呈现双峰值变化且在分蘖期与穗肥施入后达到峰值。相同灌溉方式下,随着施氮量的减少,土壤呼吸CO₂排放强度与甲烷排放强度也显著减少(P<0.05)。相同施氮量下,控制灌溉相比常规淹灌有效地降低了甲烷排放强度,但提高了土壤呼吸CO₂排放强度。不同水氮管理模式下,水稻收获后总固碳量为319.37～489.00 g/m^2<...     

鸡粪厌氧发酵沼液达标处理工艺研究

为解决鸡场沼气工程沼液后续处理问题,以某养鸡场沼气工程全混式发酵池出水沼液处理为例,研究鸡粪厌氧发酵沼液的达标处理工艺。从鸡粪厌氧发酵沼液的特点出发,采用生化法与物化法相结合工艺处理沼液,并考查了3种不同组合的工艺处理效果。先以小试试验确定工艺最佳运行参数,再中试运行考查工艺的处理效果。结果表明：采用鸟粪石—SBR—混凝工艺处理鸡粪厌氧发酵沼液,沼液CODCr由9200mg/L降至280mg/L,NH+4N由3200mg/L降至36mg/L,TP由270mg/L降至3.3mg/L,达到畜禽养殖业污染物排放标准(GB 18596—2001);对于鸡粪厌氧发酵沼液中NH+4N的去除,直接采用SBR处理,微生物会受到游离氨抑制,NH+4N去除率不足30%,生化处理前必须采用预处理降低NH+4N负荷;鸡粪厌氧发酵沼液生化性良好,但仍含有一定量难降解CODCr,采用生化处理结合物化工艺进行深度处理可以以较低成本实现达标排放。     

不同粪肥与黄腐酸配施对设施菜地NH3挥发及蔬菜产量的影响

为探究不同粪肥与黄腐酸配施对设施菜地NH₃挥发及蔬菜产量的影响。采用小区试验的方法,共进行了2季上海青栽培试验。第1季设置了猪粪(P₃₀、P₁₅、P₉)分别为30、15、9 t/hm²;鸡粪(C₅、C₃)分别为5、3 t/hm²;羊粪(S₁₁、S₆)分别为11、6 t/hm²;不施肥对照(CK)。在第1季试验的基础上开展了第2季试验,利用通气法采集NH₃,粪肥添加处理均为等氮添加,猪粪、鸡粪、羊粪分别为31.9、25.4、31.3 t/hm²,设置了黄腐酸(H)、猪粪+黄腐酸(P_31.9H)、猪粪(P_31.9)、鸡粪+黄腐酸(C_25.4H)、鸡粪(C_25.4)、羊粪+黄腐酸(S_31.3H)、羊粪(...     

氨吹脱与酸吸收一体酒糟沼液处理试验装置研究

针对酒糟沼液氨氮浓度高,采用氨吹脱技术回收氮养分存在碱剂利用率低、气液接触效果差和氨吸收率低等问题。为提高酒糟沼液氨回收效率和工艺经济性,对酒糟沼液氨吹脱工艺进行了条件优化,探索了不同温度、Ca(OH)2投加量和填料种类对氨吹脱与酸吸收一体试验装置运行效果的影响,并进行了酒糟沼液氨吹脱工艺经济性评价。结果表明,经正交试验得到影响因素重要性由强到弱依次为：Ca(OH)2投加量、气流量、温度,较优工艺参数组合为Ca(OH)2投加量6.6g/L、气流量6L/min和温度52℃,相应的氨氮去除率为99.0%;Ca(OH)2对SCOD和TP有较好的去除效果,Ca(OH)2投加量6.6g/L条件下对应的SCOD和TP去除率分别为32.5%和65.7%。氨氮吹脱与酸吸收一体试验中,相对于不投碱情景,投加Ca(OH)2大幅提高了吹脱过程中氨氮、TN、EC、SCOD和TP去除率,分别达97.4%~97.7%、79.8%~84.2%、68.3%~77.4%、36.8%~45.3%和77.1%~91.0%。对比不同温度、填料种类和Ca(OH)2投加量条件下,获得较适宜氨吹脱参数为多面空心球填料、温度37℃、两次（吹脱8h投9.9g/L和30h投7.4g/L）投加Ca(OH)2,其氨氮去除率达到了97.4%,出水氨氮质量浓度低（100mg/L左右）,氨回收量达1.22kg/m3。对氨吹脱与酸吸收一体试验装置处理酒糟沼液工艺运行进行比较,相比于不投碱和一次投碱情景,两次投碱方案达到97%氨氮去除率需要的工艺运行时间短,处理成本为9.75元/m3,具有较好的经济性。因此,氨吹脱对于高氨氮浓度的酒糟沼液处理体现出较好的适宜性,通过氨吹脱高效回收氮养分可缓解沼液农田利用压力,对沼液资源化利用具有重要意义。     

水肥光耦合对小粒咖啡生长特性及水肥利用的影响

为探明小粒咖啡灌溉、施肥和遮荫高效管理模式,设置灌水(W_L:0.8ET_P,W_M:1.0ET_P和W_H:1.2ET_P,其中ET_P为水面蒸发量)、施肥(F_L∶N∶P₂O₅∶K₂O=90.8∶90.8∶90.8 kg/hm²,F_M∶N∶P₂O₅∶K₂O=181.6∶181.6∶181.6 kg/hm²和F_H∶N∶P₂O₅∶K₂O=272.4∶272.4∶272.4 kg/hm²)和遮荫(NS:自然光照和S:30%遮荫度)三因素完全组合试验,研究不同灌溉、施肥和遮荫对小粒咖啡冠层结构、光合特性、水肥利用以及干物质累积的影响,同时拟合不同水肥光条件下光合指标日变化.结果表明,提高灌溉水平和遮荫度会显著降低冠层开度,增加叶面积指数、净光合速率和蒸腾速率.与NS相比,处理S光合特性日变化拟合曲线为“单峰”,同时对干物质累积量、灌溉水分利用效率和肥料偏生产力分别提高6.24%,11.21%和11.54%.提高灌溉水平能增加干物质累积量与肥料偏生产力,但降低了灌溉水分利用效率.与F_L相比,F_H提高干物质累积量和灌溉水分利用效率分别为20.59%,6.94%,F_M分别提高23.00%和7.63%.由极差分析及综合评分法得出,W_MF_LS组合的小粒咖啡干物质累积量与水肥利用的综合效益最大.研究结果可为小粒咖啡高效生产提供实践参考.     

水氮耦合下黑土区稻田生态系统碳源汇效应分析

为探寻不同水氮耦合方式对黑土区稻田生态系统碳平衡的影响,于2022年开展田间试验,试验设置常规淹灌(F)和稻作控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置常规施氮水平(N,110 kg/hm²)、减氮10%水平(N1,99 kg/hm²)、减氮20%水平(N2,88 kg/hm²)3种施氮水平,分析不同水氮耦合方式对水稻各器官干物质量、碳含量、稻田土壤呼吸CO₂排放通量和CH₄排放通量及两者排放总量的影响,并采用净生态系统碳收支(NECB)评价体系对黑土区稻田生态系统碳源汇效应进行分析。结果表明：不同水氮耦合方式下,各处理水稻穗固碳量与根固碳量分别占其总固碳量的26.61%～40.92%、24.63%～31.95%。相同施氮量下,稻作控制灌溉相较于常规灌溉能提高水稻各器官碳含量、干物质量。在水稻全生育期内,各处理CH₄排放通量呈现先增加后减小再增加的变化趋势,均在分蘖期与拔节孕穗期出现峰值;各处理土壤呼吸CO₂排放通量呈现单峰变化,在分蘖期出...     

餐厨沼液滴灌水盐调控对土壤环境和西兰花产量的影响

为探究和评价餐厨沼液滴灌对土壤环境和作物生长的影响,通过盆栽试验研究氮磷钾等浓度施用条件下,滴灌水盐调控不同土壤水基质势水平[-20 kPa (W)和-30 kPa (P)]和餐厨沼液比例[0%(0)、10%(1)、16.7%(2)、25%(3)和33.3%(4)]对土壤盐分、无机氮含量和西兰花生长的影响。结果表明：土壤水基质势水平对土壤盐分有显著的影响,与P相比,W降低表层土壤饱和泥浆提取液电导率(EC_e) 13.0%;土壤EC_e随沼液比例的增加而升高,33.3%沼液处理比其他处理高23.1%～46.8%。沼液比例对土壤铵态氮含量影响显著,0%沼液处理表层铵态氮是其他处理的2.2～3.0倍;餐厨沼液灌溉会降低西兰花产量,P₂、P₃和P₄处理下降显著。综合评价结果表明：W与P差异不显著,沼液比例越高影响越大,P₀处理与W₁、W₂和P₁处理差异不显著,但显著高于W₃、W<...     

SBBR-小球藻-铜钱草组合工艺净化沼液实验研究

试验采用SBBR-小球藻-铜钱草组合工艺对猪场沼液进行了净化处理,研究了组合工艺启动和运行中污染物变化情况。结果表明,沼液经SBBR反应器处理后污染物浓度大幅下降,透光性改善,可用于培养小球藻,经小球藻培养系统处理后沼液污染物浓度进一步下降,再经过放养泥鳅的铜钱草水培系统净化,出水COD,NH_4~+-N,TN,TP浓度分别在48.73 mg·L~(-1),6.47 mg·L~(-1),14.61 mg·L~(-1),0.90 mg·L~(-1)以下,沼液中COD,NH_4~+-N,TN,TP总去除率平均达到97.51%,99.11%,98.28%和97.28%。组合工艺抗冲击负荷能力强,稳定性好,能有效地去除沼液中的污染物。     

餐厨垃圾高温厌氧消化过程参数研究

试验以餐厨垃圾为原料,在55℃±0.5℃条件下模拟高温厌氧反应器实际工程运行条件,研究分析高温厌氧消化失衡、平衡以及高负荷阶段的产气、碱度、挥发性脂肪酸、氨氮浓度等参数的变化。结果表明,在碱度为7000 mg·L^-1以下时,主要表现为挥发性脂肪酸的积累造成的失衡;在碱度达到10500 mg·L^-1以后,主要表现为铵盐积累造成的失衡。另外,通过统计分析得到,当总碱度在7000～10500 mg·L^-1,酸碱比控制在0～0.3,总氨氮(TAN)浓度在3500 mg·L^-1以下时,消化系统最稳定,系统容积产气率最高可以达到5.63 m^3·m^-3d^-1。