高浓度沼液淹灌土水系统中氮、磷和有机物的动态变化

通过室内静置培养模拟试验,研究了高浓度沼液淹灌稻田土壤后上覆水和土壤中氮、磷和有机物的动态变化特征。结果表明,全沼液淹灌处理的上覆水中总磷和NH+4-N浓度分别在30 d和50 d内降低到允许排放标准以下;降低灌溉沼液的浓度,可缩短排放达标所需时间;但硝态氮浓度经过迅速下降后又会显著升高,全沼液灌溉处理100 d后,上覆水中NO-3-N的浓度比灌溉初期提高了44.9%。灌溉沼液中污染物浓度的降低,主要是降解和挥发作用的结果,只有少部分留在土壤中。因此,在水田休闲期进行高浓度的沼液淹灌,不仅可以消解和净化沼液中污染物质,还能有效改善土壤养分性质,不会引起土壤中氮、磷和有机物质的过量积累。     

添加沼液的BG11营养液微藻培养试验

利用沼液培育能源微藻,有利于废水处置的同时还能够有效降低微藻生产成本。该文研究了S496、1067、1069、C31、Y7、Y3及W 7株微藻在混有体积分数10%沼液的培养液中的比生长速率、培养液pH值和营养物的变化规律。结果表明,除Y7外,其它6株微藻均能迅速适应沼液营养液,迅速进入对数期生长。在未调节培养液pH值条件下,沼液培养液的pH值在培养的前2～4 d均有所下降,从9.20～9.32下降至8.73～9.09,之后才开始恢复并上升。在pH值下降时,藻的比生长速率有不断增大的趋势。培养12 d后,上述7株微藻在培养液中干质量累积量在0.310～0.607 g/L之间;培养过程中,NH4-N、Mg2+、SO42-、Mn、F-、Fe的浓度都大幅下降,NH4-N、Mn、Fe几乎被完全消耗;Mg2+降幅为11.47%～87.73%;SO42-为37.30%～62.70%;F-为18.18%～54.55%。该文为利用沼液培养能源微藻提供依据。     

秸秆炭强化镁镧氧化物对沼液磷的回收效果

为回收沼液中的磷元素,前期研究采用了由镁镧金属离子调控合成的层状双金属氢氧化物（Mg/La0.1-LDO）材料,发现其具有丰富的层间离子和纳米粒子,在磷吸附方面体现了优异性能,但材料回收的分散性及原料成本高等因素降低了其应用价值。该研究利用农作物（水稻、玉米）秸秆固定强化Mg/La0.1-LDO,通过共热解法制备了不同温度（400、500和600 ℃）的秸秆炭镁镧双金属氧化物纳米复合材料（BC-LDO）,考察不同条件下制备的BC-LDO对沼液磷的回收能力和机理。结果表明,高温（600 ℃）热解更有助于纳米粒子固定在秸秆炭上,秸秆炭强化镁镧氧化物复合材料（6YBC-LDO）含有丰富的介孔和微孔,更易与磷酸盐结合形成LaPO4沉淀和配体交换形成Mg3(PO4)2内球络合物,6YBC-LDO对磷酸盐具有高度选择吸附性并可多次重复利用,能在30 min内回收沼液中90%的磷,饱和吸附量达366.39 mg/g。将该材料应用于沼气工程沼液磷回收处理中,投加2 g/L吸附剂可去除沼液中90%以上的磷酸盐,表明采用6YBC-LDO处理沼液具有良好应用前景。     

陶瓷膜净化猪场沼液的效果试验

针对沼液中悬浮物和胶体颗粒物含量高、造成膜浓缩预处理难的问题,该研究选择50和200 nm两种孔径陶瓷膜进行了运行条件、水质处理和污染清洗效果的试验。结果显示:在0.3 MPa的运行压力下,50,200 nm两种孔径陶瓷膜对浊度的去除率均能够达到99%以上,对COD的去除率分别为36.2%±0.6%和32.6%±1.5%,无明显差异。同在0.3 MPa运行压力下,200 nm孔径陶瓷膜膜通量可以达到100.6 L/(m~2×h),高于50 nm陶瓷膜膜通量的52.8%。200 nm陶瓷膜对总磷、TOC、氨氮、总氮和总钾的去除率分别为61.2%,35.0%,3.8%,6.2%和3.0%。采用1%氢氧化钠+1%柠檬酸组合清洗方式取得了较好的清洗效果,陶瓷膜的膜通量恢复率可达95.4%。     

不同氮磷浓度及氮磷比对龙须菜生长和琼胶含量的影响

本文研究了不同氮磷浓度及氮磷比对龙须菜生长和琼胶含量的影响。结果表明：污染环境中的两种不同化合态氮对龙须菜的生长和琼胶含量的影响没有差异,在试验范围内(氨氮0～50 μmol/L;硝氮0～100 μmol/L),随着氮浓度升高,龙须菜的生长速率增加而琼胶含量下降;环境中的磷对龙须菜生长的影响与氮相似,但对琼胶含量的影响却与氮相反;此外,不同的氮磷比对龙须菜的生长和琼胶含量也有很大影响,本试验中10∶1的氮磷比,龙须菜生长最好;而1∶1的氮磷比,藻体的琼胶含量最高。因此,在实际应用中,收获龙须菜前,要根据所作用环境的不同,对收获的海藻作适当的处理,如让海藻在有利于琼胶合成的环境中(低氮磷比、氮限制、富磷的环境)暂养2周,使得所收获龙须菜的琼胶产量高、质量好。     

复合人工湿地运行2 a净化水禽污水效果

通过构建表流与潜流湿地相结合的复合人工湿地来处理水禽污染的富营养化水体,研究了运行2年的复合人工湿地对化学需氧量(CODcr)、总悬浮物(TSS)、全氮(TN)和全磷(TP)的去除作用.研究表明,复合人工湿地对CODcr、TSS、TN和TP的2年平均去除率分别为42.64％、72.64％、31.69％和52.67％:对污染物CODcr、TSS、TN、TP 的去除效果随复合人工湿地运行时间变化而有所差异.在表流湿地中,夏季对CODcr的平均去除率要优于秋季,秋季潜流湿地和复合人工湿地对CODcr的平均去除率优于夏季.在对TSS的平均去除率,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地都表现为秋季优于夏季.表流湿地对TN的平均去除率表现为夏季显著优于秋季.在对TP的平均去除率中,表流湿地和复合人工湿地都表现为秋季优于夏季,而潜流湿地对TP的去除效果表现为秋季低于夏季.通过对进出水中的TP、TN、TSS和CODcr进行回归分析发现,除复合人工湿地和表流湿地区TSS的进水质量浓度与出水质量浓度无明显相关性外,其他复合人工湿地不同构建类型进出水的CODcr、TN、TP质量浓度均存在显著线性相关关系.该研究可为我国北方地区应用复合人工湿地处理富营养化水体提供理论依据.     

生物质灰渣粒径及净化柱高径比对沼液净化效果的影响

为解决生物质灰渣利用和沼液排放引起的污染环境问题,以生物质灰渣为滤料采用自然渗滤对沼液进行了净化处理试验.结果表明:灰渣对沼液具有较好的净化能力,粒径是影响灰渣对沼液净化效果的重要因素,灰渣粒径越小净化效果越明显,相同质量灰渣粒径＞3 mm时,渗滤速率为4.17 mL/s,出水COD为1 880 mg/L,出水TS为1.46 g/L,COD和TS去除率为58.71％和67.69％;而粒径＜0.5 mm时,渗滤速率为0.46 mL/s,出水COD为221 mg/L,出水TS为0.61 g/L,COD和TS去除率达到94.07％和87.16％.净化柱的高径比直接影响沼液流通路径,以COD去除率作为评价指标时,为获得较好的沼液净化效果,不同粒径灰渣(＜0.5、0.5～1、＞1～1.5、＞1.5～2、＞2～3 mm)所采用净化柱的高径比应不小于1.34、2.3、2.68、5.01、10.66,此时对应出水COD值分别为236、276、305、315、342 mg/L,COD去除率分别达到94.82％、93.94％、93.3％、93.08％和92.49％,出水水质接近农田灌溉用水要求.不同粒径(＜0.5、0.5～1.0、＞1.0～1.5、＞1.5～2.0、＞2.0～3.0)灰渣对沼液的最大的过滤能力分别为9～10、10～11、8～9、4～5、3～4 mL/g.     

中温和高温发酵沼液营养源对半连续培养小球藻生长的影响

为了解中温发酵沼液和高温发酵沼液培养微藻的系统性性能,选用FACHB-5和FACHB-8 2种小球藻,采用总氮2 417.63至2 554.37 mg/L,总磷13.44至16.91 mg/L的中温35℃和高温55℃鸡粪厌氧发酵后沼液为营养源,在微藻培养液每天更新率10%的半连续培养条件下,研究更新的培养液中沼液添加比例为10%、20%和30%时2种沼液对微藻培养的影响。研究结果表明,添加比例为10%和20%时,2种小球藻均能很好地适应各自的培养环境,试验结束时,各试验组的OD680均维持在2.40至2.69;但当沼液添加比例为较高的30%时,2种小球藻的生长均受到明显抑制,且FACHB-5与FACHB-8相比对高浓度沼液培养环境的适应能力更强,试验结束时,FACHB-5试验组的OD680维持在1.98至2.15,FACHB-8试验组的OD680维持在1.79至1.92。高温沼液各试验组的OD680均高于各自对应的中温沼液试验组0.13以上,高温55℃厌氧发酵后沼液更利于微藻培养。     

沸石对污水中BOD5和CODCr净化效果的研究

研究了天然沸石和活化沸石对污水中BOD5和CODCr净化效果的影响。结果表明，天然沸石对BOD5的净化效果较好，而对CODCr的效果较差，沸石适宜的用量和粒径为2.5g/L和80目。活化沸石对污水中的净化效果显著优于天然沸石，而且在处理24h后就能达到较好的净化效果。     

浓缩沼液配方肥对小白菜生长及土壤特性的影响

利用盆栽试验种植小白菜,比较研究施用浓缩沼液配方肥、腐植酸和氨基酸水溶肥及"奥捷"水溶性肥对蔬菜生长和土壤理化性质的影响。结果表明:与腐植酸、氨基酸水溶肥和"奥捷"水溶肥相比,施用浓缩沼液配方肥可显著提高小白菜产量及还原型Vc、可溶性糖等的含量,抑制硝酸盐积累,提高土壤过氧化氢酶、脲酶活性和土壤养分含量:浓缩沼液配方肥配施氧基酸叶面肥模式对小白菜生长和土壤理化件质的改善效果最显著。     

沼液处理方式及资源化研究进展

该文综述了国内外厌氧发酵概况,以及沼液性质和国内外处理工艺的发展情况,并针对沼液成分的分析,从资源化利用的角度,对沼液回用的现实意义和限制条件进行讨论,综合分析了沼液在微藻养殖应用的优势和前景,论述了沼液作为肥料的农业应用价值和可行性.沼液的处理处置和资源化利用不仅仅是对水资源的保护,也可推进资源型和节约型社会建设,实...     

蚯蚓引入垂直流-水平潜流湿地混流系统处理沼液的效果

为了避免或减少人工湿地处理厌氧发酵液发生堵塞,并提高系统处理效果,该试验将蚯蚓引入到垂直流湿地系统中,并与水平潜流湿地构成混流系统,用来处理厌氧发酵液。结果表明:采用蚯蚓垂直流湿地-水平潜流湿地混流系统处理厌氧发酵液,在进水平均有机负荷达1.82 kg/(m~2·d),水力负荷10、20 cm/d的条件下,对化学需氧量、总磷、总悬浮固体的去除率达到了90%以上,氨氮去除率达80%以上,总氮去除率也维持在60%以上。提高水力负荷对污染物的消减量更有优势,水平潜流湿地对总氮的消减优于蚯蚓生态湿地。2种水力负荷下,混流湿地出水化学需氧量、氨氮、总磷、总悬浮固体均能达到《畜禽养殖业污染物排放标准》要求。蚯蚓使混流系统对化学需氧量、氨氮、总凯氏氮的去除分别提高了2%、12%、4%,同时具有同步处理污水污泥,缓解湿地堵塞的效果,处理水质基本达标,处理污泥的成本也大大降低,因此具有很大应用潜力。     

沼液喷淋秸秆与生物炭联合好氧发酵效果研究

为实现沼液的减量化和肥料化,以玉米秸秆为载体吸附过滤沼液,开展沼液喷淋与秸秆和生物炭联合好氧发酵试验,分析沼液喷淋对好氧发酵效果的影响,以及与秸秆和生物炭共发酵的效果。结果表明,粉碎后玉米秸秆吸附过滤猪粪沼液、鸡粪沼液后,秸秆含水率由5.92%分别上升至76.35%和85.72%,碳氮比由42.4分别上升至50.2和51.7,沼液中总悬浮物、总磷分别降低了34.42%～43.78%和20.00%～41.01%,而对溶解态的总磷、总钾吸附过滤效果一般。沼液喷淋翻拋可延长堆体发酵高温期2倍时长以上,有机质含量降低了10.42%～18.63%,氮磷钾含量提高6%～21.5%左右,并可提高堆体腐熟度,促进类腐殖质物质产生。添加生物炭可缩短发酵升温期并延长高温期,更有利于堆体消纳沼液。沼液喷淋与秸秆和生物炭联合好氧发酵工艺可达到利用沼液生产有机肥的目的,是资源化利用沼液的有效途径之一。     

沼液联合冻融预处理对水稻秸秆理化特性的影响

农业秸秆厌氧发酵生产沼气、氢气潜力巨大,然而受其自身结构影响,秸秆直接厌氧发酵生物质能转化率较低,需要经过前期预处理以打破秸秆木质素的复杂结构,提高秸秆纤维素、半纤维素的利用率。冻融预处理秸秆技术操作简单、预处理效果好,但目前冻融预处理过程常用的酸碱浸泡液易造成潜在环境污染风险。该研究针对中国北方冬季气温低的特点,以水稻秸秆为原料,选取富含氨氮的厌氧发酵副产物：沼液作为浸泡液,模拟北方冬季自然平均最低气温（-20 ℃）,基于单因素、正交试验,系统研究沼液浸泡联合冻融预处理水稻秸秆的理化特性及规律。结果表明：沼液联合冻融预处理后,水稻秸秆的木质素结构及分子间氢键发生显著破坏,O-H、C-H、C＝C、C＝N、N＝N、N＝O等基团的吸收峰均呈现减弱趋势,水稻秸秆晶型结构未改变,但结晶度显著降低,最低降至29.82%,比较原秸秆结晶度减少21.38%;沼液浸泡过程可将水稻秸秆C/N显著降至30以下,而冻融过程对沼液浸泡后秸秆C/N的影响不显著,最低降至28.19;浸泡时间与冻融循环次数对木质素去除率交互影响显著,而浸泡温度与浸泡时间、液固质量比对挥发性脂肪酸（VFAs）浓度均具有显著交互影响,沼液联合冻融预处理水稻秸秆过程木质素去除率和VFAs浓度最高达到40.06%和4 140 mg/L。研究结果为北方冬季秸秆冻融预处理的低成本广泛应用及冻融预处理的无害化奠定理论基础。     

基于分级过滤的喷灌用沼液颗粒物组成分析

弄清沼液颗粒物组成,对于解决沼液过滤难题、实现沼液大规模应用至关重要。该研究采用分级过滤方法,分析规模猪场沼气发酵工程产生的沼液中颗粒物组成,结果表明:80目和100目筛网过滤出的颗粒物中观察到有菌丝的存在,且在过滤出的颗粒物中以80目筛网过滤出的颗粒物所占比例最多,这可能是采用小孔径筛网过滤沼液易发生堵塞的主要原因。部分大于滤网孔径尺寸的颗粒物或菌丝也可通过滤网进入管道,存在进一步堵塞管道的风险。在沼液贮放深度为1 m的条件下,静置3 d,沼液中颗粒物主要集中在70~100 cm的下层,不同深度沼液层总氮、总钾、化学需氧量等指标均无显著差异。综合颗粒物数量、大小和形态等因素,认为60目是沼液过滤防堵较为适宜的孔径;同时应适当加大喷灌管道的喷灌口大小,防止沼液在后续喷灌时发生堵塞。该研究为规模化、高效化沼液利用工程建立提供了参考。     

沼液处理对土壤微生物性状及西瓜枯萎病发生的影响

采用室内盆栽模拟的方法,研究了沼液保湿和淹水处理对马肝土和潮土微生物性状的影响以及对西瓜枯萎病的防效。结果表明,沼液处理土壤21 d对西瓜枯萎病的防效和病原菌的消减效果较好。两种土壤中,铵强化沼液淹水处理西瓜枯萎病发病率均最低。沼液保湿处理发病率平均比对照降低15%。马肝土中,铵强化沼液淹水处理尖孢镰刀菌数量最少;潮土中秸秆沼液淹水处理对病原菌数量的消减效果最好。沼液处理提高了土壤可溶性有机碳、氮含量以及荧光素二乙酸酯酶活性,其中沼液淹水处理提高幅度更大。对各处理Biolog-ECO板孔平均颜色变化的主成分分析表明,沼液淹水处理、沼液保湿处理的微生物群落结构与水保湿对照处理有明显差异。沼液淹水和铵强化沼液淹水处理能提高土壤微生物功能多样性指数,秸秆沼液淹水处理则显著降低土壤微生物功能多样性指数。     

鸡粪发酵液培养的小球藻水热液化制备生物原油及其特性

为探索沼液资源再利用,以鸡粪沼气发酵液培养的小球藻为原料,采用水热液化技术制备生物原油。采取正交试验,在温度250~330℃、时间30~90 min及含固量15%~25%下,探讨了水热反应后各相产物特性及元素回收效率。生物原油产率为13.23%~23.83%,最高产油率在330℃、60 min、15%时取得。生物原油中碳、氢及氮回收率分别是16.13%~31.14%、19.18%~34.89%及5.97%~14.32%,最高碳回收率及最低氮回收率分别在330℃、60 min、15%及250℃、30 min、15%时获得。水热液化各相产物中,碳、氢及氮回收率在水相中占主导地位,分别为48.74%~60.43%、46.81%~62.13%及74.84%~82.67%。热重分析暗示生物原油可能适合制备润滑油。此外,GC-MS分析表明生物原油中烃类物质质量分数为16.14%~24.91%,主要为低碳链烃类,如甲苯及二氢茚等。