施用沼肥对土壤和油菜中重金属Cd、As的影响

沼肥是一种在农业生产中广泛应用的有机肥,为了研究施用沼肥对土壤和油菜中重金属含量的影响,以Cd、As为研究对象,用盆栽的方式,以抗病苏州青油菜为种植作物,选取棕壤土,通过基肥与追肥配合施用,研究沼渣与沼液配合施用和猪粪与化肥配合施用对土壤及油菜各部位重金属含量的影响,为沼肥的合理安全利用提供理论依据。试验结果表明:沼渣沼液配合施用和猪粪化肥配合施用可以增加油菜鲜重;沼渣沼液配合施用后,土壤中重金属Cd含量无明显变化,重金属As的含量明显增加,过量施用沼渣沼液后土壤重金属As含量降低;沼渣沼液配合施用会显著降低油菜茎叶部Cd、As含量以及茎叶部Cd、As富集系数。过量施肥对茎叶部Cd、As含量无明显影响,但会增加油菜茎叶部Cd、As富集系数。     

沼液无害化处理和资源化利用研究进展及发展建议

沼液养分稀薄、体积巨大,还含有抗生素、重金属等污染物,是沼液无害化处理和资源化利用中需要解决的难题。该文综述了沼液的资源特性和使用中存在的问题,并重点从沼液浓缩工艺、沼液中抗生素和重金属去除的角度探讨其高值化处理与利用的研究进展。结果表明,以反渗透膜浓缩与太阳能负压浓缩同时联用的沼液高值化处理、包括Fenton试剂在内的高级氧化技术去除沼液中抗生素、以生物法或重金属捕集剂等去除沼液中重金属可能是沼液无害化处理和资源化利用研究的3个重要方向。该研究可为沼液的无害化处理和资源化利用的技术研发提供参考。     

沼气肥养分物质和重金属含量差异及安全农用分析

对山西省高平市不同沼气肥有机质、养分和重金属含量进行比较分析,结果表明:沼气肥的p H值均呈碱性。鸡粪沼液中有机质、全N、P、K含量均高于猪粪沼液,秸秆沼液中有机质和全K含量高于鸡粪和猪粪沼液。沼渣富含有机质,且秸秆沼渣有机质含量均高于猪粪沼渣。猪粪沼渣全N含量高于全P和全K,而秸秆沼渣全K含量高于全N和全P;两类沼渣中有效P含量占全P的比重最大。3种沼液的中、微量元素均以Cl含量最高,且超过农田灌溉水质标准(GB5084-2005);Ca和Mg含量次之,Cu含量最低。6个沼渣的中、微量元素均以Ca、Fe含量较高;3个猪粪沼渣均以Cl含量较少,而3个秸秆沼渣均以Mn、Cu含量较低。1号猪粪沼渣As含量超过有机肥料标准(NY525-2012)。由此可见,部分沼液和沼渣可能存在有害物质过高的问题,从而影响其农用的价值和效果,存在潜在的生态环境风险。同时,应加强相关标准的制定和完善,以确保沼气肥的安全、高效农业利用。     

能源生态环保型沼气工程的实践与思考

通过分析国内外沼气工程及畜禽污染物处理技术,结合经济发达地区土地资源制约现状,提出能源生态与环保结合型沼气工程模式的定位思路;在实践中形成发酵贮液沉淀一体化混合式主体工程、节能型发酵设备运行系统、分流式污染物处理工艺、沼液沼渣多级处理利用系统、农业废弃物循环利用产业和环境友好型奶牛生态养殖模式;建议沼气工程应定位于农业基础性产业,由政府公共财政资金投资建设为主体,并实行企业化管理。     

沼渣沼液农用安全风险

随着沼渣沼液的广泛使用,其农用安全风险应引起足够重视。文章主要概述了国内外沼渣沼液农用过程中存在的问题:沼液沼渣中营养成分不稳定,无法保证其产品质量,其大量元素、有机质含量均无法达到肥料相关标准要求;重金属超标,尤其是As超标,其最高含量达52.5 mg/kg;Cu、Zn含量高,危害农作物及农田安全,国内有机肥料标准并未对其限量;残留的抗生素导致抗性基因的污染等。此外,沼渣沼液中激素含量及致病源微生物少有探索,亟需进一步研究。最后,对控制沼渣沼液农用安全风险提出了一些建议,并对以后的研究方向进行了展望。     

如皋市蚕沙沼气循环利用综合效益分析

将蚕桑生产副产品蚕沙与农村户用沼气池相结合,以蚕沙作为沼气池发酵原料,以沼渣沼液作为桑田有机肥,形成"桑-蚕沙-沼气-沼液沼渣肥桑"循环利用模式。实施结果表明该模式可以有效防止环境污染,改善农村环境卫生,解决沼气池原料不足,节省农户肥料支出,减少农药使用,增加桑叶产量,稳定桑园面积,推进蚕桑生产高效规模化进程。     

沼肥对保护地土壤酶及其呼吸强度的影响

以等有机质含量的猪粪、沼渣为基肥,追肥(化肥与沼液)以等N、等P、等K进行施用,采用二裂式区组设计的方法研究了沼肥、猪粪、化肥等不同施肥组合对保护地土壤酶活性及其呼吸强度的影响。结果表明,未施任何肥料的对照处理,其土壤磷酸酶、过氧化氢酶活性和土壤呼吸强度最弱。沼渣与沼液配合施用较沼渣与化肥配合施用有利于提高土壤磷酸酶的活性,而施用猪粪或沼渣、施用沼液或化肥对土壤磷酸酶活性的影响差异较小;施肥对土壤过氧化氢酶活性影响较小;施有机肥或有机肥和化肥配施提高了土壤呼吸强度。施用化肥、沼渣分别比施用沼液、猪粪有利于提高土壤呼吸强度。猪粪、沼渣与化肥配合施用分别比与沼液配合施用的土壤呼吸强度高。     

不同沼肥对油菜产量、品质及氮素利用效率的影响

利用温室盆栽试验研究了鸡粪沼肥(鸡粪沼渣、沼液)和牛粪沼肥(牛粪沼渣、沼液)对油菜产量、品质及氮素利用效率的影响。试验共设8个处理,分别为:不施肥(CK),鸡粪沼渣全部做底肥(JZ),鸡粪沼渣做底肥、沼液做追肥(JZ+JY),鸡粪沼液一半做底肥另一半做追肥(JY),牛粪沼渣全部做底肥(NZ),牛粪沼渣做底肥与沼液做追肥(NZ+NY),牛粪沼液一半做底肥另一半做追肥(NY),化肥一半做底肥另一半做追肥(HF),以上处理除空白外均按等氮量施用。研究结果表明,施用鸡粪沼肥比施用牛粪沼肥处理的油菜产量高,JZ、JZ+JY、JY3个处理油菜产量分别为13.8,14.9,14.8 g/盆,分别比牛粪沼肥相同处理(NZ、NZ+NY和NY)高40%,23%和11%。施用鸡粪沼肥处理油菜的硝酸盐含量要比相应施用牛粪沼肥的高,但在Vc含量上差异不显著;鸡粪沼肥氮素利用效率显著高于牛粪沼肥,这可能和鸡粪沼肥比牛粪沼肥速效养分含量高、养分释放快有关系。     

大型沼气工程生态应用关键技术研究

本文系统分析了大型沼气工程整个能量与物质循环过程的几个关键环节,包括原料的收集、原料配制与预处理、厌氧消化、好氧水处理、沼气的净化贮存和输送以及沼渣、沼液无害化处理及其在农作物上的施用等.将收集好的原料先进行短化和去杂处理,按照一定的条件再进行配制;配好以后选择适宜的发酵条件在消化器中进行厌氧消化产生沼气;沼气产生以后必须设法脱除沼气中的水和H2S,水脱除通常采用脱水装置进行,H2s的脱除通常采用脱硫塔,内装脱硫剂进行脱硫.试验表明,沼渣与沼液有促进作物生长、提高作物品质、增强作物抵抗病虫害的功用.     

沼气发酵残余物对叶菜硝酸盐积累的影响

通过正交实验，分析沼气发酵残余物（沼液、沼渣）作为肥料，其施肥量、配施品种、施用方式等因素对油菜和菠菜硝酸盐积累的影响。影响菠菜硝酸盐积累的显著因素按作用程度大小依次为硫酸铵、沼渣和喷施沼液。油菜的显著因素依次为硫酸铵、沼渣和灌施沼液。并根据维持较高产量水平的基础上硝酸盐含量较低的原则，确定了优选的施肥方案。结果表明，采用沼渣作底肥，配合沼液追肥，生产的蔬菜满足高产和优质的双重目的，既利用了农业废物，避免沼气池的二次污染，又节约化肥，降低生产成本，具有一举数得的优点。     

北京大中型沼气工程冬季运行状况及发酵前后物料理化生物特性

为了解北京市大中型沼气工程冬季运行情况及发酵剩余物理化特性,该文实地调查了北京市29座沼气工程冬季运行情况,以调研问卷的形式了解沼气工程运行状况,并采样分析了发酵原料、沼渣和沼液样品的养分含量、粪大肠菌群数、铜、锌、砷、铅等指标。结果表明:北京29座冬季运行的沼气工程中主要以畜禽粪便为原料,其中有20座沼气工程采用猪粪进行厌氧发酵,厌氧消化反应器类型主要是全混式厌氧反应器和升流式厌氧固体反应器,沼气以供周边农户使用为主,沼渣和沼液以农田利用为主,从区域沼气工程运行状况来看,房山区的沼气工程运行状况相对较好,大兴区和顺义区的沼气工程运行状况参差不齐;所调研沼气工程沼渣和沼液的pH值适宜向农田施用,沼渣的EC值相对原料平均下降了56.97%,沼渣有机质和可挥发性固体的质量分数相对原料分别降低了20.99%和27.93%,沼渣的养分质量分数较高,沼液的养分质量浓度较低,沼渣中的粪大肠菌群数和沼液的化学需氧量、粪大肠菌群数整体偏高,有6座沼气工程的砷含量较高。调查结果可为北京市沼气工程冬季运行效果及沼渣沼液资源化利用提供基础数据,促进北京市沼气工程的可持续发展,提高生态和经济效益。     

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。     

脉冲式沼肥防堵分配装置工作机理与结构优化

为明确脉冲式沼肥防堵分配装置的工作机理,为工程应用及结构优化提供理论依据,以5通道分配装置为研究对象,根据水击压强和水击振动理论,运用CFX(Computational Fluid X)计算流体动力学软件对不同挡块数量的脉冲式沼肥防堵分配装置进行仿真,得到不同挡块数量时出料口处的压强波,通过对压强波的分析,确定同时关闭5个出料口,5个挡块圆周均匀分布、转速为37.8 rad/s的方案。结构优化方面分别对有、无分配锥体结构的装置进行流场分析,确定分配锥体的最佳锥度,验证分配锥体结构的有效性,同时设计避让大颗粒的保护结构,并将脉冲式沼肥防堵装置与分配锥体结构进行整合。根据优化方案设计并加工可视化试验装置,分别对脉冲式沼肥防堵分配装置工作时物料流动状态以及出料口处的压强波进行观测和测定,结果表明:试验与仿真基本一致,且压强波波峰值、波谷值的相对误差在10%以内。     

高寒地区两相厌氧户用沼气系统设计与试验

针对高寒地区农村户用沼气发酵周期过长、产气量少的状况,该文提出并设计了适用于高寒地区农村户用的两相厌氧发酵装置,通过确立合理的工艺方案,控制两相厌氧发酵中产酸相、料液温度和pH值、水力滞留时间等因素,探讨了在哈尔滨地区最寒冷季节,所设计的新型农村户用沼气发酵装置产气量与维持发酵罐体内料液温度所消耗沼气量之间的关系。结果表明:基于两相厌氧发酵的高寒地区高效户用沼气发酵装置最高产气率为1.35m3/(m3·d),是传统沼气池产气率(0.35m3/(m3·d))的4倍。冬季1月份日均结余4.08m3沼气量足以满足三口之家照明、炊事所需能源,实现高寒地区户用沼气全年正能输出,可以取代传统沼气池。该文研究成果为今后寒地户用沼气的发展提供技术支持和参考依据。     

江苏省大中型沼气工程调查及沼液生物学特性研究

近年来,中国大中型沼气工程发展迅速,然而有关沼气工程运行情况的研究甚少。为探索沼气工程运行中存在的问题,该文对江苏省21家畜禽养殖场大中型沼气工程进行了实地调查,并采集发酵料液以及出料样品,分析了进出料液COD(化学需氧量)质量浓度、沼液产气潜力、粪大肠菌群数等指标。结果表明:江苏省沼气工程设计施工规范,配套设施较完备,但运行效率低,沼气、沼液处理或利用能力低。大多数沼气工程以处理养殖废水为主,发酵料液固体质量分数<3%,62%的出料沼液的COD质量浓度达到5000mg/L以上;沼液残余产气潜力较大,在35℃条件下,有12家沼气工程的沼液残余产甲烷量达100mL/L以上。沼气发酵处理可以显著降低粪大肠菌群含量,平均可减少92.9%,但厌氧消化后的沼液中仍含有较高浓度粪大肠菌群,不能达到无害化要求。该调查结果可为畜禽养殖场沼气工程的健康稳定运行与管理提供科学依据。     

小球藻对不同沼液添加量培养液的适应性及净化效果

以成分相对简单、未经灭菌的秸秆厌氧发酵后沼液和BG11培养基的混合液为培养液,以FACHB-5号和FACHB-8号小球藻为藻种,利用人工气候培养箱,在微藻培养温度为(26±1)℃,光照强度为4 000 lx,24 h连续光照,通气量为1.5 L/min,沼液添加比例为20%、30%和40%的条件下,系统研究秸秆厌氧发酵后沼液直接用于微藻养殖对微藻系统的影响。结果表明:试验采用的小球藻FACHB-8号藻种和FACHB-5号藻种均能较好地适应化学需氧量COD含量相对较高的秸秆厌氧发酵后沼液,但FACHB-8号藻种与FACHB-5号藻种相比对沼液的适应时间更短,适应能力更强;FACHB-8号藻种和FACHB-5号藻种均能较好的利用和转化沼液中的有机污染物,各试验组的COD去除率均大于90%,总氮去除率均大于96%,总磷去除率均大于92%。该研究可为沼液直接用于微藻养殖提供参考。     

沼液处理对连作西瓜枯萎病发生、产量及品质的影响

利用沼液防治土传病害是实现沼液高值利用重要途径。以西瓜优佳018为材料,采用田间试验方式,研究等氮磷钾养分下,沼液结合覆膜、闷棚等综合防治措施,对西瓜连作土壤中尖孢镰刀菌数量的削减效果以及对西瓜产量及品质的影响。结果表明:水或沼液结合覆膜、闷棚等处理连作土壤20天,能有效降低土壤中尖孢镰刀菌的数量,其中沼液处理降低幅度更大。处理期间,沼液和水处理土壤温度、湿度显著高于对照。沼液处理减缓了西瓜枯萎病大面积发生的时间,前期(西瓜移栽后的45天内)西瓜枯萎病发病率和病情指数均显著低于水处理和对照,开花期之后发病率大幅提高,因而西瓜收获时沼液处理与对照发病率无显著差异,但病情指数显著低于对照。与对照和水处理相比,沼液处理西瓜产量、商品果产量、维生素C含量均显著提高,而硝酸盐含量降低,但沼液处理西瓜含糖量低于对照。以上表明,利用沼液处理西瓜连作土壤能有效增加西瓜产量,提升品质,并对枯萎病的发生有一定的延缓作用。     

立式连续干发酵装置的设计与产气特性

该研究设计的立式连续干发酵装置的几点特色包括搅拌升温调节罐、多点分布式进料、立式连续干发酵反应器和熟料回流混合过程,形成一种高固体浓度有机废弃物制取生物燃气的工艺方法及其发酵系统,可实现沼气工程的快速启动、厌氧发酵罐内无需搅拌、且节能,节水,减少沼液沼渣的排放量,保护环境,降低成本。采用上述设计的反应器进行发酵试验,研究熟料回流对产气特性的影响得出,应用回流的各组挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)都有所降低,且回流比为1:7的VFA含量最低,氨氮没有累积,C/N接近25,产气效果最好。回流比1:9组,VFA含量累积最高,同时出现氨氮抑制产气的现象,所以得出熟料回流量过多,厌氧发酵系统就会受到抑制,且熟料回流对沼气中甲烷含量没有显著影响。     

施用沼液对柑桔产量和品质以及土壤环境的影响

利用沼气发酵处理规模畜禽养殖场废水是综合治理畜牧业污染的主要途径之一,但大量沼液出路问题亟待解决。通过柑桔栽培过程中不同沼液灌溉量的多重复随机区组田间小区试验,对沼液不同灌溉量处理与常规施用化肥的对照处理进行了对比,结果表明,施用沼液可促进柑桔生长,对衡量土壤质量的几种重金属含量等基本无不利影响,且土壤中总氮、有机质等有所增加。用300000kg·hm-2沼液浇灌替代化肥,可使柑桔增加产量8.59%,还可增加柑桔果实可溶性固形物含量,沼液处理A的果实中总糖比化肥对照提高0.6个百分点,总酸降低0.262百分点,果实糖酸比明显提高,糖酸比与施用化肥的对照相比差异达显著水平（P〈0.05）,改善了柑桔的部分品质指标。合理施用沼液进行柑桔灌溉不仅可以减少作物化肥施用量,还能缓解规模养殖场污水处理的排放压力。     

提高沼液生物有效性的曝气参数优化

曝气处理广泛用于沼液滴灌前处理中,合理的曝气有利于农作物生长,降低沼液后续滴灌时发生堵塞,但目前缺乏相关工艺参数。基于此,该文从提高沼液农用生物有效性入手,对影响曝气过程的相关参数进行优化研究。结果表明,曝气能够降低沼液中氨氮、总磷含量和生物毒性,且添加好氧污泥情况下下降更明显。以保持沼液中氨基酸含量作为评价指标时,最优曝气参数为:好氧污泥量8000 mg/L、水力停留时间2h、气水比20、p H值8.5;以降低沼液生物毒性为目标的优化曝气参数为:好氧污泥量6000 mg/L、水力停留时间1h、气水比40、p H值6.5。通过玉米水培试验对2种优化方案进行验证,沼液氨基酸浓度的优化方案更利于玉米生长,而玉米在基于降低沼液生物毒性的优化方案中的生长情况较差,甚至劣于未优化方案。