以富CO2吸收液为汲取液的沼液中水正渗透回收特性研究

针对沼气工程存在的沼液量大难处理问题及沼气提纯的需求,提出将正渗透技术与沼气CO2化学吸收分离耦合,探究了沼气CO2化学吸收中的富CO2吸收液作为正渗透汲取液从沼液中回收水及浓缩沼液的可行性,并以沼液浓缩过程中的水通量、沼液浓缩倍数、沼液氨氮截留率与吸收剂反向传质通量为指标,考察了汲取液种类、汲取液浓度与其他操作参数对正渗透水回收性能的影响。结果表明,富CO2吸收液作为汲取液从沼液中回收水并浓缩沼液具有可行性,且随着汲取液浓度、流量和温度的增加,沼液中水向汲取液的传质通量增加,沼液浓缩倍数也相应增加,但沼液中氨氮截留率下降,同时汲取液中的吸收剂溶质向沼液的反向传质通量也增加。当采用浓度2.5mol/L、CO2负荷0.5mol/mol的富CO2甘氨酸钾溶液作为汲取液,汲取液温度为70℃、流速为150mL/min、沼液室温及流速为150mL/min时,采用正渗透技术从沼液中回收水的初始通量达8.05L/（m2·h）,经过4h运行后,沼液浓缩倍数为1.18,氨氮截留率为84.13%,反向吸收剂通量仅为2.94g/（m2·h）。     

沼液膜浓缩处理工艺的现状、问题和展望

我国畜禽养殖业在高速发展的同时也带来了严重的畜禽粪便污染问题。厌氧发酵是处理畜禽粪污的有效方式,但是也带来了大量的副产物——沼液。沼液有机物含量较高,碳氮比失调严重,可生化性较差,处置不及时会对环境造成严重污染。膜浓缩技术是沼液资源化处理的有效手段。文章根据国内外研究总结了不同粪污沼液的基本性质;对比了当前常见的沼液膜浓缩技术及其组合工艺的性能,明确了膜污染严重、成本和耗能高、浓缩肥认可度低等限制沼液膜浓缩工艺发展的主要因素;提出了前处理、膜工艺运行参数优化、膜材料改性、膜污染清洗等方式可以提高膜浓缩效率、控制膜污染、延长膜使用寿命。在此基础上,对今后沼液膜浓缩的研究方向进行了展望。     

猪粪沼液理化性质对玉米种子萌发的影响

明确沼液理化性质对种子萌发的影响是确定沼液合理灌溉量的前提。该研究以猪粪厌氧发酵的沼液为研究对象,分析了新鲜沼液及预处理后沼液的理化性质,并将沼液理化性质与相对发芽率、相对根长和萌发指数建立函数关系,筛选了沼液中的植物毒性因子及安全阈值。对于秋田MD311这一玉米品种来说,铵态氮与乳酸是沼液中的植物毒性因子。种子达到最大萌发指数对应的铵态氮与乳酸的浓度分别为186与35.8 mg·L^-1;二者浓度高于336与61 mg·L^-1时,具备植物毒性(萌发指数(70%),不可直接还田。通过静置和曝气过程可降低二种毒性因子的含量。研究表明,沼液还田时将铵态氮与乳酸含量控制在安全阈值内时可降低植物毒性,促进作物生长,最大限度地发挥沼液对无机肥的替代作用。     

植物组织培养中CO2浓度控制软件的设计开发

设计开发了植物组织培养用CO2浓度自动控制软件。简要介绍了软件的结构、内容及编写编译过程。该软件控制精度高、操作方便、扩展性好，可用于各种组培箱或组培室的CO2浓度控制。     

沼气中CO2化学吸收传质性能分析与传质系数建模

以气相总体积传质系数为指标,在乱堆鲍尔环填料吸收塔内研究了乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)和哌嗪(PZ)4种典型吸收剂对模拟沼气中CO_2的吸收传质性能,考察了吸收剂浓度、吸收剂温度、吸收剂体积流量、CO_2负荷、气体流量与CO_2分压的影响,并建立了MEA、DEA和PZ的气相总体积传质系数的计算经验模型。结果表明,相同吸收剂浓度条件下,PZ具有最优的CO_2传质性能,MEA和DEA次之,TEA最差。随着吸收剂浓度的增加,除TEA外,其他3种吸收剂的气相总体积传质系数均大幅增加,填料塔出口CO_2体积分数大幅下降,且MEA在3.27 mol/L时可获得最高的气相总体积传质系数(1.37 kmol/(m~3·h·k Pa));提升吸收剂体积流量、吸收剂温度、气体流量及降低吸收剂初始CO_2负荷均可有效增加吸收剂的气相总体积传质系数,但CO_2分压变化对气相总体积传质系数影响不显著。最后,建立了MEA、DEA和PZ吸收剂的气相总体积传质系数的计算经验公式,且气相总体积传质系数的试验值与计算值之间的绝对平均误差均小于14%。     

沼液灌溉麦地土壤CO_2和N_2O排放通量变化特征

为揭示奶牛场沼液灌溉后麦地CO2和N2O排放通量的变化特征及与相关环境因子相互关系,采用静态箱-气相色谱法对奶牛场沼液灌溉后第1d土壤CO2和N2O排放通量连续进行24h观测,同时观测灌前1d、灌后第2d、第4d和第7d排放通量。结果表明,沼液灌溉(SI)、习惯施肥(CF)、不施肥(CK)处理灌后第1d土壤CO2与N2O日排放通量范围分别为115.55~253.44、66.97~114.17、62.86~125.96mg/(m2·h)与115.79~401.1、4.15~21.04、1.44~28.32μg/(m2·h),日峰值和日谷值均出现在14:00和5:00;除CK外,各处理排放通量与地表及距地表5cm处地温显著相关(P0.05)。灌溉前后CK和CF处理CO2和N2O排放通量变化较小。灌溉后SI处理土壤CO2和N2O排放通量迅速升高且分别在灌后第1d和第2d达到排放峰值,此时CO2和N2O排放通量分别较SI处理灌溉前分别升高111.9%和890.0%,随后SI处理CO2和N2O排放通量开始下降,灌溉后第7d分别与CK和CF处理相比无显著差异。灌溉后7d内SI处理的CO2和N2O累积排放量均显著高于CK和CF处理。     

减压贮藏对软溶质水蜜桃采后生理和品质的影响

研究了(10 ±5)kPa和(80±5)kPa不同减压冷藏及常规常压冷藏对软溶质水蜜桃贮藏期间生理生化和主要品质指标的影响.结果表明,减压处理可显著减少乙烯释放量和抑制呼吸代谢,减少贮藏期可滴定酸、维生素c的损失,保持果肉硬度和色泽;能够有效保持超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的活性,延缓细胞膜通透率的增大,从而减轻冷害的发生和延缓贮藏期的品质劣变.采用(10±5)kPa压力处理保鲜效果最好,经30 d冷藏和3 d常温货架期后,仍能正常后熟,未出现絮败、褐变等冷害现象,保持了水蜜桃独特的品质.     

牛粪沼液对6种植物病原真菌的抑制作用

以瓜果腐霉(Pythium aphanidermatum),辣椒疫霉(Phytophthora capsici),尖镰孢菌(Fusarium oxysporium),茄镰孢菌(Fusarium solani),灰葡萄孢(Botrytis cinerea),禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)6种植物病原真菌为供试菌株,采用菌丝生长法对不同类型沼气池的沼液应用不同方法处理后进行了抑菌活性测定。发现沼液单纯离心、沼液高压灭菌和滤液经细菌滤器过滤除菌对植物病原真菌菌丝生长均具有一定的影响,抑菌效果依次为:离心沼液>过滤除菌沼液>高压灭菌沼液。综合实验结果,认为沼液中的拮抗微生物是沼液抑菌防病的主要因子。     

萃取浓缩沼液对尖孢镰刀菌和腐皮镰孢菌抑制效果的影响研究

为了研究不同有机溶剂萃取浓缩沼液对尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)和腐皮镰孢菌(Fusariumsolani)抑制效果的影响,该实验采用6种常见的有机溶剂(乙酸乙酯、苯、乙醚、甲苯、环己烷、石油醚)对已经去除80%水分的沼液浓缩液进行萃取后再浓缩,将最终的萃取浓缩物进行抑菌试验。结果显示:6种有机溶剂萃取得到的萃取浓缩物都对尖孢镰刀菌和腐皮镰孢菌有抑制作用,且萃取浓缩物的抑制效果强于浓缩液、原沼液和萃取后剩余浓缩液的抑制效果。该实验可为沼液防治三七根腐病的利用奠定基础和依据。     

减压贮藏对软溶质水蜜桃采后生理和品质的影响

研究了（10±5）kPa和（80±5）kPa不同减压冷藏及常规常压冷藏对软溶质水蜜桃贮藏期间生理生化和主要品质指标的影响。结果表明,减压处理可显著减少乙烯释放量和抑制呼吸代谢,减少贮藏期可滴定酸、维生素Ｃ的损失,保持果肉硬度和色泽;能够有效保持超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的活性,延缓细胞膜通透率的增大,从而减轻冷害的发生和延缓贮藏期的品质劣变。采用（10±5）kPa压力处理保鲜效果最好,经30 d冷藏和3 d常温货架期后,仍能正常后熟,未出现絮败、褐变等冷害现象,保持了水蜜桃独特的品质。     

基于反渗透技术的沼液浓缩研究

文章针对沼气工程中沼液产量大、处理成本高、储存运输困难和营养物质含量偏低等问题,提出采用高耐污反渗透技术对沼液进行浓缩的建议.实验分析了沼液的浓缩效果,考察了浓缩后透过液水质.实验结果表明,反渗透技术对沼液浓缩效果良好,对电导率,COD,NH3-N的浓缩效果达90％以上,透过液水质能够达到调浆等回用标准.通过对浓缩液农用指标的测试发现,浓缩液所含营养物质是原液的4倍,可以实现普通肥料等效施用效果,并在病虫害防治、促进作物生长、提高作物产量方面具有优势,有进一步商业化利用的潜力.     

大型沼气工程沼液蒸发浓缩的能量平衡分析

大型沼气工程每年产生大量沼液,沼液的处理与处置已成为制约沼气行业发展的重要因素。文章研究了沼气发电余热的利用途径,以能否满足沼液蒸发所需热量为基础,将发电余热利用分为5种模式。以德青源大型沼气工程为例,分析了热电联产沼气工程的能量供求关系,结果发现该沼气工程的发电余热不仅可以满足厌氧发酵系统和沼液蒸发的热量需求,还有热量剩余,属于余热剩余型。最后文章论述了沼液蒸发浓缩具有的环境和经济效益。     

苹果树沼液施用效果试验

施用沼液对果树进行灌根和叶喷,可有效改变果树结果枝的比例,新梢增长增多,花芽成花率提高,果形指数增大,叶片浓绿肥厚,病虫害减轻,商品果率提高,果园产量、产值与化肥处理和清水对照相比,都有显著提高。     

常规SBR工艺对猪场沼液的处理性能研究

猪场废水厌氧发酵后的沼液具有较高浓度的腐殖酸等难降解有机物,虽然其有机物浓度明显下降,但在后续好氧处理中更难为微生物生长利用。本文采用常规的SBR工艺处理猪场养殖废水厌氧发酵产生的沼液,重点考察SBR工艺处理猪场沼液的可行性,以期为猪场废水资源化与达标处理探索出一条经济高效的厌氧发酵-兼氧/好氧处理工艺。     

浓缩沼液在油菜上的应用效果研究

采用温室盆栽的试验方法研究了浓缩沼液对油菜的生长、产量及品质的影响.结果表明,与施用无机营养液及新鲜沼液处理相比较,施用浓缩沼液后,油菜增产19.54％和32.15％,显著降低了油菜中硝酸盐含量,增加氮素吸收量的同时减少了表观氮素损失.     

生物质灰致沼液氮磷脱除研究

为降低沼液氮磷脱除的操作费用,提出向沼液中添加生物质灰来辅助氮磷脱除。试验研究了水稻秸秆、花生壳、棉花秸秆和玉米秸秆4种生物质在600℃下燃烧后的生物质灰对沼液pH值、氨氮浓度和总磷的影响。同时考察了生物质灰添加对沼液化学需氧量、悬浮物质量浓度、浊度及植物生理毒性的影响。结果表明,棉花秸秆灰在沼液中的溶解度最大,为12.97%,而花生壳灰溶解度最低,仅为10.67%。通过Ca~(2+)、Mg~(2+)和OH~-等离子的引入,生物质灰添加可部分沉淀沼液中的CO_2,提升沼液p H值至9.5~11.0,满足热-吹脱氨氮脱除工艺对p H值的要求。同时,随着生物质灰添加量的增加,沼液中总磷含量基本呈现先降低后略微升高的趋势,当添加100 g/L棉花秸秆灰时,沼液总磷最高脱除率可达78.74%,其质量浓度可由初始值19.66 mg/L降低至4.18 mg/L。这表明生物质灰添加有利于氮磷脱除,理论上可降低氮磷脱除的操作费用。另外,添加生物质灰可在一定程度上降低沼液化学需氧量、悬浮物质量浓度和浊度,其中棉花秸秆灰的综合表现最优,对三者的降低幅度分别达56.71%、57.24%和77.37%。最后,用添加生物质灰后的沼液富CO_2溶液培养大白菜种子,其发芽指数整体大于0.8,表现出较低的植物生理毒性。因此,生物质灰可用于辅助沼液氮磷脱除,有利于沼液后期施用,其中,棉花秸秆灰的效果最优。     

基于氮平衡的种养结合沼液资源化利用研究

研究沼液经济性消纳对提高沼液资源利用率、维持沼气工程稳定运行、缓解养殖带来的环境压力、提升农业废弃物资源化利用效率和经济效益,推动种养循环一体化发展具有重要意义。为此,结合农业废弃物资源化利用方式,基于盈亏平衡分析和秸秆资源化利用模型,以沼液经济性消纳半径为核心,探究了沼气工程投资金额和处理规模之间的关系,提出了沼液经济性消纳模型。研究结果表明:沼气工程投资金额与处理规模之间关系性较强(R 2=0.9842);沼液经济性消纳半径R bsa选取的主要影响因素是运输费用和沼液中N含量,不同消纳区域农业生产系数的差异性也会对经济性消纳半径的评估产生影响。利用模型对江西新余南英垦殖场规模化沼气发电工程(SBPGP)沼液经济性消纳半径进行估算,在保证氮平衡基础下,其沼液最小消纳范围在31.94 km 2左右。沼液经济性消纳模型的构建,为以沼气工程为纽带的种养一体化循环模式提供了技术参考,从经济性视角为循环农业发展提供了理论依据,从而实现经济效益与环境效益协调发展的目标。