我国大中型沼气工程沼液资源化利用SWOT-PEST分析

过去几十年,我国大中型沼气工程取得了很大发展,但作为剩余物的沼液却没有得到很好的利用。运用SWOTPEST相融合的分析法,对我国大中型沼气工程沼液资源化利用的内部优势和劣势以及外部环境的机会和威胁四个方面进行了详细的分析,从政治、经济、社会、技术等方面总结了我国大中型沼气工程沼液资源化利用存在的问题,并提出了相应的发展策略和建议。     

沼液养殖小球藻最适通气量的研究

处理污水已成为微藻应用的一个重要研究方向。小球藻经驯化后可在沼液中良好生长。适当通气有益于小球藻在沼液中的生长,实现深度净化。通过比较不同通气条件下,小球藻在沼液中的生长情况以及对沼液的净化效果,得到最佳通气条件。研究发现小球藻在通气量为1.5 L/min时生长最好,10 d后生物量干质量可达4.3751 g/L,对COD、NH+4-N和TP的去除效果也最好,COD、NH+4-N和TP降到84.62,26.73,7.68 mg/L,去除率分别达到94.49%、91.28%、85.43%,达到畜禽养殖业污染物排放标准。     

改性粉煤灰对沼液中氨氮吸附动力学研究

采用自制的改性粉煤灰为吸附材料,对沼液中氨氮进行吸附动力学研究。考察了沼液pH值、吸附时间和吸附剂投加量对吸附过程的影响。研究表明:在pH为7.0,吸附时间为30 min,改性粉煤灰的投加量为0.013 g/mL时,吸附效果较好。此吸附过程可用二级吸附动力学方程较好地描述,该过程的吸附速率主要受液膜扩散过程的阻力影响。     

发酵液回流对餐厨垃圾厌氧消化的影响

针对厌氧发酵液回流可提高厌氧系统性能,而不适的回流比例又会造成系统酸化的现象,采用单相连续反应器研究了发酵液回流及不同回流比对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响。结果表明:在1 gVS/L的有机负荷下进行三种比例(10%、30%、50%)的发酵液回流使系统日平均产气量比不回流阶段分别提高0.7%、13.0%、4.9%,且对气体甲烷含量无显著影响。回流使VFA降解更充分,也使系统缓冲能力得到调节,但在较高的回流比(50%)下会造成Na+积累从而抑制系统产气性能。     

沼液利用途径分析

沼液是畜禽粪便厌氧发酵后的残留液,其中包含的矿物质丰富,如对其进行合理利用,将给人类带来一定的经济价值;如不妥善处置,沼液的随意排放将引起湖泊、河流富营养化等环境污染问题.我国沼液的主要利用方式包括直接归田、沼液浸种、叶面肥、饲料添加剂等,其中直接归田是当前沼液最主要的利用方式,但沼液直接归田也存在很大的环境风险.因此,开发低成本、高效益的沼液安全利用途径是我国今后研究的重要方向.     

沼液对甘蓝连作土壤生物学性质的影响

以施用化肥225 kg/hm2为对照,设置两种不同的沼液用量(以纯氮计):沼液I(168 kg/hm2)和沼液II(225 kg/hm2),通过连续3 a的甘蓝种植试验,研究沼液对甘蓝连作土壤微生物区系、土壤酶活性以及土壤养分与土壤酶活性之间的相关性.结果表明:1)施用沼液显著改善了连作土壤的微生物区系,溶磷细菌、解钾细菌、氨化细菌、固氮菌和放线菌的数量显著增加;同时抑制了真菌的富集.两种不同用量的沼液处理较化肥处理的土壤细菌/真菌(B/F)值分别提高了142.7%和202.3%.2)在225 kg/hm2等氮水平下,施用沼液显著提高了土壤的蔗糖酶、磷酸酶和蛋白酶活性,较之化肥处理分别提高了63.96%、137.61%和139.66%;同时显著降低了土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶活性.3)土壤养分与土壤酶活性相关性分析表明,有机质含量与土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性呈显著正相关,与过氧化氢酶活性呈显著负相关,而与多酚氧化酶活性无明显相关性;磷酸酶活性与土壤速效磷含量呈显著正相关;蛋白酶活性与土壤碱解氮、全氮含量呈显著正相关.表4参24     

鸟粪石沉淀法处理沼液实验研究

以MgCl2·6H2O和KH2PO4·12H2O为沉淀剂,开展了鸟粪石沉淀法处理沼液实验,研究了沉淀剂投加量、反应过程中pH值对沼液中氦氮、总磷去除效果的影响.研究表明,在pH值为9、Mg2+:PO4-3:NH4+=1.1:1.05:1(摩尔比)时,出水中氨氮为45.mg/L、总磷为15mg/L,脱氟除磷综合效果最佳.     

超声-Fenton法对沼液中3种四环素类和3种磺胺类抗生素氧化去除的研究

近年来,各类抗生素被广泛用于畜禽养殖,并经动物代谢后随粪便和尿液排出体外.代谢物通过沼气工程处理后,得到的沼液又多用于灌溉,使得抗生素进入环境被农作物吸收,进而通过食物链的传递对人体产生危害,因此,沼液中抗生素的去除就显得尤为重要.本文选择畜禽养殖中使用较多的6种抗生素作为目标物质,采用超声-Fenton氧化技术进行去除.通过设置单因素实验考察了超声能量密度、H_2O_2浓度、pH值、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))对抗生素去除的影响,并利用响应曲面法研究了各个因素的交互性影响,拟合出去除抗生素的最优条件.结果表明,通过单因素试验筛选出的最佳反应条件为:pH=4,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10,超声能量密度为0.050 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为91.90%、93.65%、86.09%、87.30%、77.54%、88.21%;再经由响应曲面法进一步优化实验方案得出优化条件为:pH=3.80,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10.9,超声能量密度为0.055 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为92.04%、94.23%、88.46%,磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为87.98%、80.78%、89.58%,养分TN、TP、TK的保留率分别为99.1%、98.6%、100.2%.可见,超声-Fenton氧化法对沼液中抗生素的去除效果良好,同时又可保留其养分.响应曲面法对优化超声-Fenton氧化去除沼液中的抗生素具有实际应用价值,这为沼液中抗生素的去除提供了一条可能的途径.     

沼液养殖钝顶螺旋藻的中试研究

在室外中试规模的跑道池中,使用混凝沉淀处理后的沼液养殖高耐污钝顶螺旋藻,研究了螺旋藻的生长情况以及沼液中氮磷的去除情况,计算了沼液中氮磷向螺旋藻体的转化效率.在此基础上,结合小试研究,分析总结了使用沼液室外规模化养殖螺旋藻过程中存在的问题和对策.以12 d为一个培养周期,总共进行了6批次培养试验,其中3批次培养的螺旋藻浓度能够达到采收要求(D560>0.8);而另外3批次未能收获螺旋藻.成功的3个养殖批次中,螺旋藻采收后沼液中COD、氨氮、总氮、总磷分别减少了28.6%~48.5%、30.4%~48.5%、41.8%~48.6%、14.3%~94.5%;其中去除的总氮和总磷向螺旋藻细胞的转化率分别为12.1%~98.5%和21.2%~83.7%.沼液中的高浓度氨氮以及残存虫卵孵化产生的虫害是导致另外3批次培养螺旋藻生长缓慢的主要因素,使用生物处理技术降低沼液中氨氮含量、使用膜过滤技术去除沼液中虫卵对于稳定获得高产率的螺旋藻非常必要.