猪粪沼液贮存过程中养分变化

为实现沼液养分有效利用与管理,研究了规模化养猪场沼液在不同季节、不同方式贮存条件下,沼液中COD、pH、TN、TP、TK等变化,结果表明:贮存90d后,沼液中TN、TP、TK含量分别减少了67.22％～84.31％、59.70％～93.45％、35.27％～80.25％,COD下降了24.78％～42.96％;贮存期内铵态氮含量持续下降,至60d后基本保持稳定,90d后4个处理铵态氮减少了75.35％～89.71％,硝态氮含量增加了3～6倍.比较不同季节,在贮存期前60d内,夏秋季的COD浓度以及TN、TP、NH4+-N下降幅度高于冬春季,而在贮存60 d后,冬春季贮存沼液中TN、TP、NH4+-N下降幅度显著高于夏秋季;沼液加盖贮存,在前期可减少沼液中TN、TP、NH4+-N量的下降,但贮存90 d时,其贮存方式对TN、TP、NH4+-N量变化的影响已不明显.试验结果为沼液的存放和农田施用提供了重要参数.     

沼液主要养分含量特征分析

农村沼气发展是推进农业有机废弃物资源化利用的重要途径.沼液具有资源属性,为全面掌握沼液全国尺度的主要养分含量特征,本研究收集了近二十年在中国发表的关于沼液还田的研究论文,挖掘了以猪粪、牛粪、鸡粪等为发酵原料的沼气工程及农村户用沼气池所产生的沼液样本的主要养分(TN、TP和TK)含量与其速效养分含量等理化指标,进一步分析了全国不同区域、不同发酵原料的沼液的主要养分含量特征.研究发现,全国范围内猪粪沼液中TN、TP和TK平均含量为1166.71 mg/L、291.60 mg/L和1144.26 mg/L;牛粪沼液中TN、TP和TK平均含量分别为1488.59 mg/L、561.67 mg/L和1679.10 mg/L;鸡粪沼液中TN、TP和TK平均含量分别为3226.13 mg/L、959.71 mg/L和2858.31 mg/L;户用沼气池沼液中TN、TP和TK平均含量分别为1369.31 mg/L、665.90 mg/L、1240.21 mg/L.猪粪沼液中NH+4-N和NO-3-N含量分别占TN含量的51.2％和5.8％,DP含量占TP含量的89.6％,DK含量占TK含量的86.2％,分析结果表明沼液中氮、磷和钾的总量与其速效养分含量间存在显著(P<0.05)的正相关关系.不同地区沼液中的养分含量存在明显差异,在区域尺度上分析土地承载力和环境风险评价时,应充分考虑地区间不同沼液中养分含量的差异性.本研究结果对推动沼液合理资源化,准确评估区域环境承载力,有效防控区域环境污染具有重要意义.     

水培豆瓣菜净化猪场沼液的试验研究

为探究沼液在豆瓣菜水培中的有效利用及豆瓣菜净化沼液达标排放的可行性,采用豆瓣菜浮床栽植在不同浓度的沼液中,分析沼液氨氮、TN、TP、TK、COD的含量变化和豆瓣菜植株相关生长指标及营养指标。结果表明,豆瓣菜水培能明显降低沼液中氨氮、TN、TP、TK、COD含量,对沼液中氨氮、TN、TP、TK和COD去除率最高的处理组分别是D4、D4、D4、D3和D4,去除率依次为42.45%、38.91%、33.41%、28.79%和87.61%,可见在一定范围内豆瓣菜对低浓度沼液中的氨氮、TN、TP、COD去除率更高,尤其对COD有很强的去除效果。D2处理水培豆瓣菜21 d后氨氮达到我国规定的集约化畜禽养殖业水污染物排放标准,是净化效益最佳处理组。D3有利于豆瓣菜株高和根部生长,在21 d时植株生长最旺盛,42 d时鲜质量达4.11 kg/m~2,和D2差异不显著。高浓度沼液会降低豆瓣菜中可溶性糖含量;D3中可溶性蛋白含量最高,达3.97 mg/g,极显著高于CK1;D2中维生素C含量显著大于其他沼液处理组,达到256.49 mg/kg;各处理组的豆瓣菜硝酸盐含量和亚硝酸盐含量都符合国家标准。     

牛粪常温厌氧发酵特性的试验研究

[目的]探求较低温度下厌氧发酵的变化规律,为提高厌氧发酵效率提供科学数据.[方法]利用固体发酵罐,采集呼图壁西域春奶牛场的鲜牛粪为常温厌氧发酵的原料,以容器体积的1/4原料量进行39 d的厌氧发酵,并对发酵前后牛粪常规理化指标进行了检测分析.[结果]常温厌氧发酵从第7 d开始产气,第31 d停止产气,总产气量是3 893 mL,第26 d时沼气的日产气量相对最高,达730 mL/d;外界温度和pH是影响产气量的主要因素,其中堆体中层温度>表层温度>室温,pH(在6.4～7.3)总体表现为下降的趋势;TN含量有一定降低,TP含量呈上升趋势,TK含量变化不明显.[结论]牛粪作为有机肥完全符合技术指标要求,而且发酵后,总养分和有机质均有一定程度的增加.     

畜禽粪便厌氧发酵的产气特点及其发酵物养分的变化动态

为弄清不同畜禽粪便的产气特点及其发酵物养分含量的变化,利用高效曲流布料发酵池厌氧发酵,对其进行了研究。结果表明:猪粪、鸡粪和牛粪干粪便的产气时间分别为150、90和90 d,产气量分别为250、150和70 m3,最大甲烷含量分别为76.1%、79.9%和62.0%。发酵物养分含量变化,3种粪便厌氧发酵后养分含量的变化趋势一致,发酵物中大多数氮以氨态氮形式存在,NH4+浓度在水解阶段后随着发酵进程递增,NO3-浓度呈下降趋势。发酵过程中养分不断被消化和溶解,沼液中所有养分含量呈增加趋势,而沼渣中养分含量呈减少趋势,但沼液中的磷含量较低。     

pH 及蒙脱石投加量对其吸附沼液中碳氮磷和重金属的影响

以蒙脱石为吸附材料,研究了蒙脱石投加量、pH对其吸附沼液中COD、TN、TP、NH_4~+-N、Zn、Cu、Cr、As、Mn、Ni的影响,并阐述了吸附过程中沼液理化性质与重金属之间的关系。结果表明:蒙脱石投加量为0～50g/L时,COD、TN、NH_4~+-N、TP、Zn、Cu的吸附量随投加量增加逐渐降低,去除率先增加后趋于平衡,投加量为30g/L时吸附效果较好,为适宜投加量。pH为6.5～9.5时,蒙脱石对沼液中TP、Zn、Cu吸附作用较显著,最大去除率可达84.3%、86.8%、94.5%,但对TN、NH_4~+-N、Cr的吸附作用较差,综合吸附量和去除率,7.5～8.5是蒙脱石吸附沼液的适宜pH。Zata电位与电导率、COD、TP、TN、NH_4~+-N、Zn、Cu、Ni之间呈显著负相关,Zn与Cu和Cr与pH呈显著正相关,Cr与TP呈显著负相关,Cr与As不相关。     

新疆野生樱桃李林自然保护区不同海拔梯度土壤养分特征及相关性分析

为探明新疆野生樱桃李林自然保护区土壤养分在不同海拔的变化特征,以新疆霍城县大西沟野生樱桃李林自然保护区的土壤为研究对象,测定了6个不同海拔梯度0～100 cm土层剖面土壤养分含量,并对土壤养分含量的变化规律及相关性进行分析。结果表明：野生樱桃李林土壤养分含量呈现明显的垂直分布特征,不同海拔梯度土壤有机质（OM）、全氮（TN）、速效氮（AN）、全磷（TP）、速效磷（AP）、全钾（TK）和速效钾（AK）含量随土层深度的增加均呈现出逐渐降低的趋势。野生樱桃李林土壤养分含量分布变化范围为土壤OM含量2.73～128.95 g/kg,土壤TN、TP、TK含量分别为0.55～5.28 g/kg、0.46～3.66 g/kg、1.399～8.786 g/kg,土壤AN、AP、AK含量分别为17.45～146.69 mg/kg、6.31～81.13 mg/kg、6.43～69.94 mg/kg,不同土壤养分含量在土壤表层的占比均较高,说明土壤养分含量主要集中分布在土壤表层。野生樱桃李林各土壤养分之间有明显的相关性,OM与TN、TP和TK呈极显著正相关（P<0.01）;AN与AP、AK、OM、TN和TK呈显著正相关（P<0.05）;AP与AK、OM、TN、TP和TK呈显著正相关（P<0.05）;AK与OM、TN、TP和TK呈极显著正相关（P<0.01）。     

沼液施用背景下稻田土壤养分的含量特征

分析长期施用沼液对春、秋2季水稻—油菜轮作地土壤养分含量的特征。采用SPSS、Map GIS与GS+等方法对试验区与对照区2季土壤pH值、有机质(SOM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、全钾(TK)、有效钾(AK)、全磷(TP)、有效磷(AP)等含量8个指标进行偏相关、模糊综合评判以及空间格局分析。结果表明,长期施用沼液后,试验区土壤SOM、AN、TK、AK、TN、TP、AP含量增加,而pH值无显著变化;2季之间8个指标变化不显著;试验区各养分因子与综合肥力指数Pi的偏相关系数大小序列为APSOMAKTP等,而对照区为APAKTPSOM等,施用沼液改变了土壤养分因子之间的关系;养分模糊综合评分试验区高于对照区;除春、秋2季pH值、TK含量与秋季AK含量的空间变异主要受结构性因素(一般为成土母质、地形等)影响外,其他因子变异则受结构性与随机性因素(一般为施肥、种植管理等)共同影响;在空间格局图上,各养分含量高值区主要分布于试验区所处的西侧。研究结果证实长期施用沼液能改变水稻—油菜轮作地土壤养分空间格局,提高土壤综合肥力。     

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。     

干清粪工艺下农村规模化沼气沼液养分分析

对浙江省全省范围内37个农村规模化沼气工程沼液进行养分调查和分析。结果表明,浙江省农村规模化沼气工程沼液pH值均呈现中性及弱碱性,且不同工程之间沼液pH值差异性很小,因此沼液可以广泛用于农作物种植。沼液样品有机质含量在0.04%~1.00%,不同沼气工程的沼液有机质含量差异性很大,这与沼气工程的厌氧发酵池工艺、容积、料液停留时间、微生物的活性、有机质颗粒分解速度以及沉降速度等因素有关。沼液中含有氮、磷、钾等养分元素,但含量较化肥低很多;不同沼气工程沼液中氮、磷、钾等养分含量均呈现全氮全钾全磷的趋势,且沼液中全钾含量的差异性最小,全氮次之,全磷含量的差异性最大。沼气工程运行时间越长,发酵系统和微生物活性越稳定,沼液中有机质、氮、磷、钾等养分元素含量之间的差异性越小。杭嘉湖地区和宁绍舟地区沼气工程沼液有机质、全氮、铵态氮、全钾和总养分平均含量高于金衢地区和温台丽地区。不同沼气工程的沼液养分含量有差异,且部分养分指标差异性较大,因此在大规模施用沼液前,应根据土壤类型、肥力水平、作物品种、种植制度、自然环境等因素进行肥效试验,合理确定施用量,避免因养分过多或过少而影响作物生长。     

基于全混合厌氧反应器厌氧发酵猪粪产生沼液的环境影响分析

为了探究基于全混合厌氧反应器工艺处理猪粪产生沼液的主要成分和沼液还田的环境影响,通过采集3个规模化养殖场的猪粪、经厌氧发酵产生的沼液及沼液灌溉后的土壤样品,分别检测分析了样品中化学需氧量（COD）、5日生化需氧量（BOD5）、重金属含量和营养元素等物质含量。结果表明：基于全混合厌氧反应器工艺处理猪粪后,沼液中COD和氨氮的去除率分别为63%~82%和37%~75%;沼液重金属中锌、铜含量相对较高,分别为2.1×104 μg/L和3.8×103 μg/L;沼液和饲料中重金属含量的相关系数达0.93~0.95;施用沼液后土壤中营养元素增加幅度为0.3~14倍,重金属含量基本能够达到Ⅰ级土壤标准要求。合理的施用沼液可增加土壤中有益成分的含量,不会对土壤造成明显的重金属污染,其种植作物可食用部分的重金属含量满足食品安全的要求。     

基于水培技术的沼液净化及生菜品质提升

以沼液处理后用作农田灌溉用水及低成本生产高品质生菜为目标,采用水培生菜对沼液进行深度净化处理,并以水培前后沼液主要水质参数及生菜品质特性为指标,研究了水培生菜对沼液的净化性能和沼液水培对生菜品质的提升效果,并筛选出了合适的沼液稀释倍数。研究中,先对沼液进行脱氨预处理,然后进行5~30倍稀释后用于水培生菜,并与化学营养液水培效果进行对比。结果表明,采用脱氨沼液水培生菜处理35 d后,氨氮、COD和总磷含量分别下降98.25%~99.34%、83.68%~96.04%和65.94%~80.00%,脱氨沼液的水质指标优于农田灌溉用水标准,且稀释5~15倍的脱氨沼液水培后可在沼液净化效果和节约用水等方面获得综合最优。另外,脱氨沼液可替代营养液用于水培生菜,且生菜的品质更佳,尤其是5~10倍稀释处理。此时,与营养液水培相比,其生菜相对生长量提高60%以上,叶幅变宽4~5 cm,叶片数平均增加2片;类胡萝卜素含量最高提高20.40%,硝态氮含量仅为化学营养液组的2.11%~4.02%,差异显著;还原糖含量提高约7.79%~10.39%,而维生素C含量仅低3.60%~15.40%,差异并不明显。研究表明,沼液脱氨并适当稀释后可以代替化学营养液用于水培生菜,且水培处理后的沼液可以用于灌溉农田。     

炉渣颗粒吸附剂对沼液吸附效果研究

以不同配比的炉渣和钢渣为原料,经混合、成球、焙烧制成炉渣颗粒吸附剂。通过静态吸附试验和动态吸附试验,考察了该吸附剂对沼液中NH+4 N、TN、TP和COD的吸附性能。结果表明,沼液的pH、吸附时间、沼液的浓度等因素对不同配比的炉渣颗粒吸附剂吸附沼液中TP均有显著影响。在适当条件下,不同配比的炉渣颗粒对沼液中的TP去除率均在90%以上。炉渣颗粒吸附剂对废水中TP的等温吸附规律可用Langmuir、Freundlich和Temkin模型进行较好的描述。动态吸附试验中废水中NH+4 N、TN、TP、COD去除率均在90%左右,其中以炉渣和钢渣质量比为4∶1(①号)的混合渣去除效果最好,平均去除率分别为99.24%、9675%、99.94%、89.71%,可达标排放。炉渣颗粒可以作为吸附材料处理沼液中的NH+4 N、TN、TP和COD。     

江西省规模化养殖场调查及沼液理化性质研究

针对规模化养殖场粪污处理等一系列农村环境污染问题,以江西省8家规模化养殖场及场内沼气工程为研究对象,获取各养殖场及沼气工程的基本信息,并对养殖场内大气环境进行了监测。同时,采集进料池、发酵罐和沼液池料液样品,对所采集料液的理化特性进行检测和分析。结果表明:沼气工程设计施工规范,配套设施较齐全,主要以畜禽粪便为原料,但进料料液总固体(TS)3%,以低浓度发酵为主。发酵温度以中温发酵为主,由于冬季气温偏低,难以达到中温发酵标准(25~40℃)。沼气利用方式单一,且沼气产量存在季节差异,夏季沼气产量高,冬季产气量低。沼液、沼渣综合利用配套不足,且利用方式不规范。养殖场恶臭污染物浓度下风向高于上风向,冬季高于夏季,夏季和冬季NH_3和H_2S浓度日均值分别为0.078和0.011 mg/m~3,0.104和0.016 mg/m~3,均低于国家规定的限值。自进料池到沼液池料液pH处于7.2~7.4,呈中至微碱性,经厌氧发酵后沼液中NH_4~-N、总氮(TN)和化学需氧量(COD)含量分别400、800和1 400 mg/L,养分含量仍然非常高。该调查结果可为规模化养殖场及沼气工程的健康运行与发展提供参考。     

白水河小流域退耕坡地土壤养分空间变异研究

以白水河小流域退耕坡地为研究对象,应用地统计学分析方法,分析研究区0~10 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)的空间分布特征及其变异规律,探讨植被覆盖类型及其他环境因子对土壤养分空间分布的影响,为土壤养分的有效利用和管理提供理论依据。结果表明,(1)研究区SOC(Mean=18.847 g/kg)和TN(Mean=0.749 g/kg)的含量属于中等水平,TP(Mean=0.291 g/kg)和TK(Mean=3.333 g/kg)的含量则比较缺乏。各养分含量的变异系数(CV)在10%~100%之间,为中等变异性。(2)SOC拟合模型为高斯模型,TN和TK为球状模型,TP为指数模型。其中,TP和TK有强烈的空间自相关性,自相关变程范围分别为23.43 m和27.48 m,其空间变异主要由土壤母质、地形、气候等非人为的结构因素引起。SOC和TN表现为中等的空间自相关性,自相关变程范围分别为37.78 m和32.65 m,其变异是随机因素(施肥、耕作措施、种植制度等人为活动)和结构因素的共同作用。(3)各土壤养分总体呈空间连续分布的特点。不同的植被覆盖类型下土壤养分含量差异明显,植被自然恢复,人为干扰较小的灌木和樱桃+草本分布点的SOC和TN含量较高,经营管理强度较高的樱桃和樱桃+玉米分布点的SOC和TN含量较低。耕地施用磷钾肥明显提高了其TP和TK的含量。植被覆盖类型与TK的相关性不显著,说明植被对TK的分布影响较小。(4)相关性分析表明,SOC、TN、TP在土层浅薄、坡度大、岩石裸露率高的区域土壤养分含量较高,反之亦然。而TK含量的分布规律则与其他土壤养分相反,这可能与研究区施肥和土壤属性有关。不同土地利用方式施肥和种植结构的差异是引起这种空间分布特点的主要因素。     

规模化猪场废水常规生化处理的效果及原因剖析

通过连续4个多月现场采样测定并分析湖南某水冲粪猪场典型废水处理工艺各阶段水质,包括p H、悬浮固体(SS)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH_3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的变化情况,探究规模化猪场废水常规生化处理的实际效果,并分析存在的问题与可能的原因。结果表明,猪场常规固液分离后废水SS、COD、NH_3-N、TN、TP含量依然较高,分别为3040~4900、6440~11 290、652.3~1044、721.3~1187、55.5~148.1 mg·L~(-1),厌氧消化大部分去除的是废水中可溶性有机物,COD去除较少,进入后续生化处理负荷高。常规二级生化处理后二沉池出水水质指标中NH_3-N为37.9~108.7 mg·L~(-1),TN为179.1~203.4 mg·L~(-1),TP为20.1~41.6 mg·L~(-1),不能稳定达标;后接CASS工艺进一步处理后,NH_3-N浓度可大幅降低到0.54~3.2 mg·L~(-1),但TN和TP去除率低,表明该阶段以硝化反应为主,而反硝化脱氮过程受阻。CASS池出水TP浓度超标且色度较深,通过增加化学混凝沉淀工艺脱色、除磷,最终出水达标,但由此产生大量化学污泥并消耗化学药剂,延长了工艺路线,处理成本高达近10元·t-1。猪场粪污传统固液分离-厌氧产沼-多级生化处理工艺水质达标困难的主要原因在于进入水处理系统的依附于SS中的"惰性"COD、氮和磷浓度较高,妨碍了其降解或转化。因此,改进并研发在前端快速高效去除SS和"惰性"污染物再进行生化处理的工艺,是有效提高处理效果、缩短处理周期和降低处理成本的可行途径。     

厌氧发酵沼渣液重金属元素分布规律研究

[目的]研究厌氧发酵沼渣液中重金属元素分布规律。[方法]测定养猪业厌氧发酵沼渣液原液和沼液离心上清液中重金属含量,分析研究重金属在沼液的水固两相中的分布规律。[结果]沼液中重金属含量很高,不能直接排放和作为农田灌溉水使用。经过简单的离心,上清液中重金属含量均有大幅下降,下降幅度分别为Zn91．84％,As73．18％,Cd47．64％,Cr94．53％,Cu93．52％,Ni59．43％,Mn95．77％,Pb100．00％。[结论]去除沼液中悬浮物对去除重金属有很好的效果,可以作为沼液预处理步骤。