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摘自《中國沼氣》第5期 張春 鄭利民 郁達偉 魏源送

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改革開(kāi)放以來(lái),隨著(zhù)人民生活水平不斷提高,我國畜禽養殖業(yè)朝著(zhù)規?；?、集約化的方向快速發(fā)展。但與此同時(shí),規?；B殖場(chǎng)日產(chǎn)畜禽糞污量大,每年約產(chǎn)生38億噸的畜禽糞污,其處理與儲存成為限制養殖業(yè)發(fā)展的重要因素,對生態(tài)環(huán)境與人體健康存在顯著(zhù)的威脅。第一次全國污染源普查公告顯

示2),農業(yè)源排放總磷(TP)、總氮(TN)、化學(xué)需氧  量(COD)分別達29,271,1324萬(wàn)噸,分別占各類(lèi)污  染源的67%,57%,44%,是我國最主要污染源;其  中畜禽養殖業(yè)的TP,TN,COD貢獻量分別為1,  102,1268萬(wàn)噸,占農業(yè)源中污染物的56%,38%,96%。2015年,中國農業(yè)源COD、氨氮排放量分別

歲1068.6,72.6萬(wàn)噸3。有資料表明豬場(chǎng)廢水的五  日生化需氧量(BOD3)高達2000-80mg1  COD高達5000200mg·1-,污染物含量較  高)。畜禽養殖業(yè)已成為污染物主要來(lái)源,特別是  有機污染物,貢獻率達到近40%。因此,為減少畜  席養殖業(yè)的污染物排放量,特別是在國家出臺《關(guān)  于加快推進(jìn)畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見(jiàn)》  水污染行動(dòng)防治計劃》(簡(jiǎn)稱(chēng)“水十條”)等相關(guān)政  策及污(廢)水排放政策逐步嚴格的大背景下,針對  畜禽養殖廢水、固體廢棄物的處理日益成為近年來(lái)  畜禽養殖行業(yè)的熱點(diǎn)。  以厭氧發(fā)酵為核心的處理技術(shù)是畜禽糞污有機  物及其它污染物削減的重要手段1),在政府的推

有機廢水,具有污染成分復雜、濃度高等特點(diǎn)。  厭氧發(fā)酵過(guò)程中,含碳有機物得到初步降解與去除,  而大部分氮源得到保留,沼氣池沼液碳氮比(C/N)失調,生化性能下降進(jìn)一步加大了沼氣池沼液的處理難度9-1)。沼氣池沼液的不合理處置會(huì )帶來(lái)多種環(huán)境與社會(huì )問(wèn)題。同時(shí)沼氣池沼液又富含大量的營(yíng)養元素4、微量礦物質(zhì)元素5與生理活性物質(zhì)14,1m,具有優(yōu)異的肥效與殺菌作用。因此采取有效的處理技術(shù),實(shí)現沼氣池沼液資源的回收利用,將對我國資源不足問(wèn)題起到一定的緩解作用

目前針對沼氣池沼液的研究和應用主要集中于兩大方  向,達標排放與資源化利用。有機物與氨氮是沼氣池沼液  的主要污染物,也是影響沼氣池沼液處理與達標排放的主  要難點(diǎn)。在沼氣池沼液資源化利用方面,大多數利用方式  尚屬于初級利用,利用率低,相關(guān)潛在利用風(fēng)險未能  進(jìn)行有效把控與明確。因此本文重點(diǎn)從沼氣池沼液的處理

與資源化利用兩個(gè)方面對國內外相關(guān)研究與應用進(jìn)  行總結與歸納,以期為沼氣池沼液的研究與應用提供有益

的參考。

1沼氣池沼液來(lái)源與性質(zhì)

沼氣池沼液是以畜禽糞污等富含有機物物質(zhì)為原料  經(jīng)厭氧發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)沼氣后的殘留液體,是一種高濃  度的有機廢水,具有污染成分復雜、生化性差、潛  在風(fēng)險不明等特點(diǎn)(1)。同時(shí),畜禽糞污受不同的厭  氧處理工藝、運行環(huán)境條件與操作條件影響處理效  果不同(見(jiàn)表1),因此沼氣池沼液水質(zhì)存在一定的差異。  厭氧發(fā)酵對含碳有機物具有較高的分解與削減效  率,但對氮源的處理效果有限。污染物處理不充分  的沼氣池沼液富含氮磷鉀等營(yíng)養物質(zhì)(可被植物直接吸收  利用并且利用率高)0.18、微量礦物質(zhì)元素Fe,Zn,  Mn(刺激種子發(fā)芽或提供微量營(yíng)養元素供植物生  長(cháng))1,1等以及十幾種氨基酸與活性物質(zhì)的高價(jià)值組分130

2沼氣池沼液處理技術(shù)

富含氮磷沼氣池沼液直接排放至江河湖泊會(huì )造成水體  中浮游藻類(lèi)的大量繁殖、導致溶解氧的急劇下降,威  脅魚(yú)類(lèi)與其它水生生物的生存,造成富營(yíng)養化現  象2;排放至土壤中,會(huì )造成污染物(硝酸鹽、磷)  的沉積與轉化221,經(jīng)不同途徑對地表水、地下水  系統造成污染,最終經(jīng)食物鏈作用對人體健康造成  損害。目前國內外針對沼氣池沼液的處理工藝主要分為兩  大類(lèi)即生化處理工藝與自然生態(tài)處理技術(shù),同時(shí)針  對越來(lái)越嚴苛的廢水排放標準與滿(mǎn)足水回用要求,進(jìn)一步的深度處理技術(shù)也得到越來(lái)越多的關(guān)注。

2.1生化處理工藝

當前針對沼氣池沼液的生化處理工藝有缺氧好氧

( Anoxic/Oie,A/O)活性污泥法、序批式活性污泥

i(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge, SBR)

與膜生物反應器( Membrane Bio-Reactor,MBR)等

工藝。由于畜禽糞污沼氣池沼液難降解及可供微生物利用

的有機質(zhì)較少且C/N失調等特點(diǎn),致使單個(gè)處理工

藝處理效果不理想,一般需要經(jīng)過(guò)組合工藝的處理

才能實(shí)現氨氮與有機物的去除,達到不同廢水排放

標準。近年來(lái)關(guān)于不同原料生化處理及其組合工藝

處理效果如表2所示

2.1.1A/O工藝及其組合技術(shù)

MO工藝是一種前置反硝化工藝,缺氧段反硝

化細菌對廢水中易降解有機物質(zhì)進(jìn)行反硝化反應

在好氧段,氨氮在硝化細菌與氧的參與下轉變?yōu)橄跛猁},回流至厭氧段經(jīng)反硝化作用達到脫氮除磷的

目的。沼氣池沼液C/N值較低、氨氮濃度高是影響處理效果的重要因素,張智3等以間歇曝氣方式的AO工藝處理奶牛場(chǎng)低碳氮比(C/N=1.41-2.32)沼氣池沼液,出水COD與SS分別為90,29mg·L,對懸浮物與有機物的去除效率較高,但出水氨氮濃度平均為52mg·L1,未能達到《污水綜合排放標準》(GB89781996)一級排放標準。調節C/N值后,脫氮效果顯著(zhù)改善,系統運行穩定,氨氮與總氮的去除率分別提高到97.2%與79.1%,氨氮出水為12.5mg·L,達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準,證實(shí)了C/N值的大小是影響處理效果的重要因素。有研究人員4利用改良型兩級A0工藝處理某山地奶牛養殖場(chǎng)沼氣池沼液(C/N=1.7),通過(guò)調節沼氣池沼液與原水的比例使C/N=5,提高沼氣池沼液可生化性,并以7:3的配比分別進(jìn)入第一、二級缺氧池經(jīng)處理后,SS,COD,NH3-N,TN,TP平均去除率為89.4%,89,.0%,93.2%,87.5%與98.8%,處理效果較好,達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)

級排放標準。AO反硝化過(guò)程是完成脫氮的主要過(guò)程,研究表明N2O產(chǎn)量是影響反硝化過(guò)程的重要因素,而亞硝氮相比硝態(tài)氮會(huì )產(chǎn)生更多的N2O,亞硝態(tài)氮的降解速率大小是影響反硝化的重要因素x-3。研究還發(fā)現亞硝態(tài)氮的降解速率隨著(zhù)C/N比的增大而增大;此外硝化過(guò)程會(huì )造成pH值的減小,較低的pH值不利于N2O的進(jìn)一步還原,維持較高的pH值與C/N值有利于生化反應的進(jìn)行。近年來(lái),為進(jìn)一步提高M(jìn)/O的處理效果,降低后續生

化處理負荷的預處理技術(shù)得到應用。與未經(jīng)化學(xué)絮  凝預處理沼氣池沼液相比“,投加化學(xué)絮凝劑可降低豬場(chǎng)  沼氣池沼液中膠體與懸浮顆粒物含量,經(jīng) A/0-MBR工藝  處理后,COD從292mg“L降低到191mg1  MLVSS/MISS由043提高至027,污泥活性得到  改善,同時(shí)膜污染程度也得到降低,預處理措施有效  的降低了后續處理負荷,提高了核心工藝的處理效

率。

AO工藝在難降解有機質(zhì)處理方面應用性強

處理效果好,但是可能存在部分好氧段硝化液流入

淀池,使水質(zhì)變差的情形。適用于中小規模、地下水位較低的場(chǎng)合,但也存在初期投資建設費用高能  耗高、運行費用高等不足。同時(shí)AO工藝在處理

不同組成與來(lái)源的沼氣池沼液方面存在脫氮能力有限、靈

活性不足、抗水量沖擊性弱等缺陷。A/O工藝最大的問(wèn)題在于高濃度氨氮抑制微生物活性、碳源不足而需要二次引入新的物質(zhì),存在潛在的污染以及厭氧池與好氧池之間的硝化反硝化協(xié)同問(wèn)題。以上問(wèn)題進(jìn)一步限制了MO工藝的大規模應用,但是鑒于其易改良性、處理效果相對較好且穩定等優(yōu)點(diǎn)支撐了其進(jìn)一步發(fā)展與創(chuàng )新  1.2SBR工藝及其組合技術(shù)

SBR工藝是一種采用間歇進(jìn)出水,好氧、厭氧交替運行的活性污泥法,是目前處理沼氣池沼液最為廣泛的工藝m。有研究人員通過(guò)常規的SBR工藝對豬場(chǎng)沼氣池沼液進(jìn)行處理到,發(fā)現處理效果較差,COD的去除率僅僅達到20%,出水濃度達2000mgL左右氨氮的去除率保持在60%左右,但出水濃度仍然較高,經(jīng)分析認為由于硝化過(guò)程消耗堿度使pH值下降,抑制了微生物的活性,阻礙了氨氮經(jīng)反硝化進(jìn)步去除。通過(guò)投加堿提高pH值,氨氮的去除效果得到改善,出水氨氮濃度降至10mg·L以下,證實(shí)了pH值過(guò)低對微生物的抑制作用。研究發(fā)現進(jìn)水C/N與溶解氧DO值是影響SBR工藝生物脫氮的重要參數,有機碳源作為異氧好氧菌及反硝化過(guò)程的電子受體對反硝化過(guò)程有至關(guān)重要的影響,D0值不宜過(guò)高與過(guò)低,保持在2mgL左右為宣。此外,曝氣模式也是影響處理效果的重要因素。有學(xué)者進(jìn)行了間歇曝氣sBR( termittently Aerated  Sequencing Batch Reactor,ASBR)與傳統SBR工藝  的比較研究,在進(jìn)水COD/TN均為2.2,氨氮負荷在0.12±0.04kg“m2d-4的條件下, LASER對氨氮TN與COD的去除率分別為9,2%±4.4%,81.5%

±7.5%與88.5%±2.4%,優(yōu)于SBR的78.3%±  19.6%、79.8%±4.9%與86.6%±3.2%,曝氣模  式對去除效果的影響也得到佐證。當氨氮負荷提高  至0.18±0.02kgmd時(shí),ASBR工藝對氨氮TN.COD的去除率下降但仍高于SBR的去除率。當氨氮負荷為0.20±0.01kgmd時(shí),提高進(jìn)水CoD/TN值為3時(shí), IASBR與SBR對沼氣池沼液污染物的去除效果顯著(zhù)上升,證實(shí)了高氨氮負荷與 COD/TN  值也是影響SBR處理效果的重要因素?？傮w上lASER處理效果要優(yōu)于傳統SBR工藝處理效果,抗沖擊負荷能力更強。1975年,Voet等提出  程硝化反硝化生物脫氮理論。1997年,荷蘭Del  工業(yè)大學(xué)依據上述理論提出了這一新型的脫氮工  Sharon42),即短程硝化反硝化工藝,而其中的關(guān)  在于如何保持出水中亞硝酸鹽的穩定增長(cháng)。研究

現間歇曝氣模式的參與改變了整個(gè)硝化過(guò)程中不同細菌的力量態(tài)勢,使氨氧化菌轉變?yōu)閮?yōu)勢菌,有利于短程硝化的實(shí)現,縮短了整個(gè)反應鏈,提高了短程硝化反硝化的脫氮效率。

SBR工藝直接處理沼氣池沼液過(guò)程中會(huì )出現碳源與堿  度不足問(wèn)題,導致處理效果一般,外加碳源與補充堿  度雖然能夠提高處理效果,但是沼氣池沼液中難降解物質(zhì)  難降解特點(diǎn)并沒(méi)有從根本上改變。SBR工藝一般是  作為整個(gè)組合工藝的核心,常采取預處理工藝與深  度處理工藝相結合的措施用以彌補單個(gè)工藝存在的  不足,降低SBR工藝的處理負荷,提高SBR工藝的  處理效果,在整體上達到去除污染物的目的。該工  藝相比其他工藝較為簡(jiǎn)單、運行費用少、耐沖擊能力  較強、運行方式簡(jiǎn)便靈活且脫氮除磷效果較好而日益受到廣泛應用。

2.1.3MBR工藝及其組合技術(shù)  MBR工藝是將膜分離技術(shù)與活性污泥法結合起來(lái)的技術(shù),首先通過(guò)活性污泥降解有機物,再通過(guò)膜的截留作用達到泥水分離目的,實(shí)現水質(zhì)的凈化  與污染物的去除。朱建龍2等采取MBR工藝處理  某養豬場(chǎng)沼氣池沼液,進(jìn)水條件COD,NH4N濃度分別為  1389和276mg·L1,出水COD,NH4N濃度分別在  11,150mg·L-以下,污染物含量大大降低,去除率

較高,出水水質(zhì)達到我國《畜禽養殖業(yè)污染物排放  標準》(GB18596-2001),取得較好的處理效果。宋小燕5)等采用一體式MBR工藝進(jìn)行養豬場(chǎng)沼氣池沼液中試實(shí)驗,進(jìn)水條件C/N為3.2-0.66,C0D為513  7518mg·L-1,NH4-N為208~1764mg·L1,COD  氨氮平均去除率分別為90.4%,97.1%,滿(mǎn)足《浙江  省畜禽養殖業(yè)污染物排放標準》(DB33/593-2005)  地方標準。研究還發(fā)現MBR工藝對重金屬Cu,Zm,

Fe,Mn的去除可取得較好的處理效果,去除率分別

為87.5%,94.1%,92.7%,94,2%。有研究人員m  對傳統MBR工藝與BF-MBR工藝對沼氣池沼液的處理效

果進(jìn)行了比較研究,研究發(fā)現C/N比對兩套處理系

統的處理效果影響很大。當COD/TN值由1.0=02提高到2.3±0.4時(shí),兩套處理系統的出水水質(zhì)大幅度提高且系統運行穩定,對COD與NHN的平均去除率均能達到90%以上,研究發(fā)現在生物填料

不同的C/N對COD的去除效果不同,另外在TN

TP的去除方面, BF-MBR工藝較MBR工藝對TN與TP的去除效果較好,分別為36.7%±19.5%54.0%±18.9%。有學(xué)者指出較高的C/N值有利于形成一個(gè)較好的水體環(huán)境,提高微生物的活性,產(chǎn)生更多的胞外聚合物(EFS),有利于生物膜的形成提高對生物填料區沼氣池沼液的處理效果

沼氣池沼液的C/N與pH值是影響MBR處理效果的重要因素,普遍需要采取一定的措施提高沼氣池沼液的生化性與維持穩定的pH值改善其處理效果。MBR工藝雖然能對難降解有機物質(zhì)進(jìn)行截留降解,但是膜  長(cháng)期運行易受到污染問(wèn)題不可避免,致使處理效果下降,從而需要進(jìn)一步對膜進(jìn)行更換與清洗,提高處理成本,抑制了膜的廣泛運用。隨著(zhù)有機膜制備成本的不斷下降,膜污染日益成為限制MBR進(jìn)一步發(fā)展的主要因素。鑒于MBR系統內的污染因素復雜且污染機理多樣,膜污染的控制需要綜合考慮多方面的影響,膜污染的控制將會(huì )是未來(lái)的一個(gè)重要研究熱點(diǎn)。同時(shí)MBR膜組件的布置與膜材料的開(kāi)發(fā)將會(huì )是一個(gè)重要的發(fā)展方向。

2.2自然生態(tài)處理

自然生態(tài)處理是指運用生態(tài)學(xué)原理對污染物進(jìn)行處理和污水資源利用耦合的技術(shù),以土壤為介質(zhì)  的生態(tài)處理系統,經(jīng)不同學(xué)科的交叉作用綜合處理沼氣池沼液以及污水,實(shí)現污水的達標排放與資源化利用。目前自然生態(tài)處理有人工濕地、穩定塘等處  理技術(shù)。有研究人員。2開(kāi)發(fā)以滲濾池、吸附浮床為  核心的沼氣池沼液生態(tài)處理工藝,通過(guò)滲濾、生化處理、吸  附、過(guò)濾等方式處理沼氣池沼液,最后經(jīng)生物浮床的氧化塘  處理實(shí)現了沼氣池沼液的達標排放。有研究人員采用水平  潛流人工濕地對沼氣池沼液進(jìn)行處理6,也取得了較好的  處理效果,廢水中COD,TP,TN和NH4N的平均去  除率分別為59.21%,53.80%,55.09%和55.57%  進(jìn)入濕地系統中的氮通過(guò)濕地排水、氨的揮發(fā)、植物  吸收、微生物硝化反硝化等過(guò)程實(shí)現沼氣池沼液污染物的  去除。研究表明表面流人工濕地對工業(yè)廢水重

金屬的去除存在較好的作用效果,對P,Cd,Fe,N  Cr與Cu的去除率分別為50%,91.9%,74.1%  40.9%,89%與48.3%。 Harrington等對不同尺  度人工濕地系統對豬糞厭氧發(fā)酵沼氣池沼液的處理效果進(jìn)  行了研究,不同尺度系統沼氣池沼液在低流率條件下,對不  同類(lèi)型的氮均有較好的去除作用,但高流率進(jìn)水條  件下的氨氮的去除一直是一個(gè)難點(diǎn),對不同水力條  件下的污染物的去除與轉化研究將是促進(jìn)人工濕地  的大規模應用的關(guān)鍵。沼氣池沼液的自然生態(tài)處理能夠實(shí)  現系統內各組分的新陳代謝活動(dòng),促進(jìn)系統內物質(zhì)  和能量的產(chǎn)生與循環(huán)。為了避免污染物的量超過(guò)系  統的處理能力,需充分評估系統的處理能力與確定  污染物的危害程度,再進(jìn)行不同程度沼氣池沼液預處理,以  使污染物在生態(tài)系統的處理能力范圍內。自然生態(tài)凈化技術(shù)不涉及化學(xué)試劑的投人與外在能量的供給,能夠在一定程度上實(shí)現沼氣池沼液污染物的去除,同時(shí)具有建設費用少、運行成本低等優(yōu)勢,是一種經(jīng)濟綠色發(fā)展的處理技術(shù)

2.3深度處理技術(shù)

污廢水在以A/O,SBR,MBR為主的生化技術(shù)處理后,一般仍然會(huì )存在難降解有機質(zhì)未能去除的問(wèn)題。深度處理技術(shù)通常是作為微生物處理的后續深度處理措施以進(jìn)一步去除難處理物質(zhì),使水質(zhì)達標排放,深度處理通常有兩個(gè)方向,一個(gè)是以資源化利用為目的,實(shí)現優(yōu)質(zhì)肥料組分的提取利用;另一個(gè)即是以達標為方向,實(shí)現沼氣池沼液污染物的去除,使水質(zhì)達標。生化技術(shù)普遍存在因部分難降解有機物不能降解與分解而導致COD含量依然較高,使水質(zhì)不能達標排放的情況,限制了其進(jìn)一步應用,需要采取進(jìn)

步的深度處理技術(shù)。常用的深度處理技術(shù)有以截留為主的膜分離技術(shù)與氧化處理的高級氧化技術(shù),均能夠達到使出水水質(zhì)達標的目的。有研究利用反滲透膜技術(shù)實(shí)現沼氣池沼液COD,氨氮,TP分別為  99.2%,94.1%,95.67%的去除率,因氨的分子量  較小,對氨的去除效果相對不理想,透過(guò)液可進(jìn)一步回用,濃縮液可作液體肥料。有研究采用納濾  膜處理牛糞與豬糞沼氣池沼液,在不同濃縮倍數條件下,可實(shí)現COD最低去除率分別為97.61%  90.83%,達到我國《畜禽養殖業(yè)污染物排放標準》  (GB185962001。有研究人員采用鳥(niǎo)糞石沉淀  法厭氧 MBR-Fenton高級氧化技術(shù)處理厭氧發(fā)酵沼  液,MBR段生物處理后,出水COD值過(guò)高,不能達  到排放標準,經(jīng) Fenton高級氧化技術(shù)處理后COD  值達到排放標準,去除率達到738%,出水滿(mǎn)足《城鎮

污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB189182002)標酸等  擺。 Fenton高級氧化技術(shù)對有機質(zhì)的去除效果較氨氮  好,而對氨氮的處理效果較差,一般用于后續的內作  值過(guò)高情況的處理,對于氨氮濃度過(guò)高的情為植  有待進(jìn)一步深入研究。  分離與濃縮技術(shù)雖然能夠實(shí)現沼氣池沼液的資源落解  化、減量化、無(wú)害化利用,緩解沼氣池沼液還田利用土地不據  的問(wèn)題,但膜分離與濃縮技術(shù)普遍存在膜污染問(wèn)灑  題,為了解決或緩解膜污染問(wèn)題,減緩膜清洗頻率,進(jìn)  應根據沼氣池沼液的實(shí)際情況確定與選擇相匹配的預處理刺  工藝。鑒于當前部分膜的制備成本相對高昂,且膜素。  污染的問(wèn)題更是在一定程度上限制了其大規模  用,膜污染控制及機理研究揭示對膜的進(jìn)一步發(fā)展  與應用起到促進(jìn)作用。Fenm高級氧化技術(shù)是一項  新開(kāi)發(fā)的新型氧化技術(shù),在沼氣池沼液及廢水中難降解污  物處理問(wèn)題方面具有廣泛的應用潛力,但是因高級氧化技術(shù)在制備成本方面過(guò)于高昂而進(jìn)一步制約  了它的應用,尋求一種新型的制備路徑,以降低制備

本,擴大高級氧化技術(shù)的應用面將會(huì )是未來(lái)的

個(gè)發(fā)展方向

3沼氣池沼液資源化利用

沼氣池沼液中富含有農作物生長(cháng)所必須的N,P,K等微量元素以及大量的腐殖酸、赤霉素等有機質(zhì)活性  物質(zhì)、礦物質(zhì)元素等有益成分。目前沼氣池沼液利用主要應用在浸種及防治病蟲(chóng)災害、營(yíng)養液、作養殖飼料改善土壤肥力等方面

3.1浸種及防治病蟲(chóng)害

沼氣池沼液浸種過(guò)程中,種子細胞在生理活性物質(zhì)與  微量元素的二元激勵作用下,刺激胚細胞分裂與生  長(cháng),促進(jìn)種子發(fā)芽與生長(cháng)。沼氣池沼液中豐富的氮磷鉀  元素為種子生長(cháng)提供營(yíng)養,以保障其生長(cháng)所必須的  組分需要。沼氣池沼液穩定的適溫環(huán)境保障了種子正常的  生理代謝活動(dòng)的進(jìn)行,有利于其平穩萌發(fā)與生長(cháng)  種子健康生長(cháng)。近年來(lái)的沼氣池沼液浸種效果如表3所  示,浸種效果在不同指標方面均有較大的提高。有  研究人員測對沼氣池沼液與玉米種子的萌發(fā)及幼苗生長(cháng)  狀況之間的關(guān)系進(jìn)行了研究,以不同濃度的沼氣池沼液浸  種24h,以蒸餾水浸種為對照組,發(fā)現濃度為5%沼  液浸種后的種子芽長(cháng)、莖粗、根長(cháng)分別是對照組的  2.55,155,2.87倍,此外沼氣池沼液還提高了二葉期至四  葉期葉綠素的含量,一定范圍內提高了作物的產(chǎn)量,  表明沼氣池沼液的浸種對種子生長(cháng)是有利的。植物生長(cháng)過(guò)  程中會(huì )遭受害蟲(chóng)的攻擊,沼氣池沼液中氨鹽、吲哚乙酸、乙

酸等物質(zhì)可以殺滅病菌與蟲(chóng)卵,提高作物存活率。氨氮殺菌機理分為體內與體外作用兩種”:1)體內作用:沼氣池沼液灌溉或噴灑于植物,經(jīng)植物吸收作用成為植物汁液的一部分,害蟲(chóng)刺破植物表面,吸取汁  液,氨鹽經(jīng)食物鏈作用轉移至害蟲(chóng)體內,在害蟲(chóng)體內溶解后,進(jìn)一步轉移至致毒位置,導致害蟲(chóng)死亡;2)  據資料顯示,由于氨態(tài)氮的熔沸點(diǎn)較低,經(jīng)灌溉或噴  灑后,部分氨態(tài)氮揮發(fā)至植物周?chē)?經(jīng)害蟲(chóng)呼吸作用  進(jìn)入體內,轉移至致毒部位而死亡;此外也存在由于  刺激性氣體阻擋住了害蟲(chóng)的呼吸道而窒息死亡的因  素。農作物產(chǎn)率的提高除了沼氣池沼液滅菌殺蟲(chóng)的原因  外,也存在沼氣池沼液提高了農作物抗病防蟲(chóng)能力的因素。

3.2營(yíng)養液  沼氣池沼液富含的營(yíng)養元素氮磷鉀等以速效態(tài)的形式  存在,吸收率高,是植物生長(cháng)過(guò)程不可或缺的組分。  沼氣池沼液的過(guò)量直接利用會(huì )造成燒苗現象,因此需要對  沼氣池沼液進(jìn)行稀釋以有利于作物生長(cháng)。近年來(lái)關(guān)于沼氣池沼液  營(yíng)養液研究與應用如表4所示。有研究表明在沼氣池沼液  中添加適量的腐植酸后經(jīng)適溫發(fā)酵制備高效營(yíng)養  液,可彌補沼氣池沼液中部分營(yíng)養物質(zhì)的不足,施肥于西紅  柿、黃瓜等作物,以清水作對照,產(chǎn)量分別提高  19.9%與15.9%,增產(chǎn)效果明顯。研究發(fā)現隨著(zhù)  沼氣池沼液施加量的增加,油菜油料種子干物質(zhì)的含量呈  現出先增加后下降的趨勢;當施加量為157500  kghm2時(shí),干物質(zhì)含量最高達到80.76%,沼氣池沼液適  量的施加對于油菜油料種子干物質(zhì)含量的提高是有  利的。此外,油菜油料種子的產(chǎn)量亦呈現出與干  物質(zhì)相同的變化趨勢。沼氣池沼液施加不僅在產(chǎn)量方面呈  現出一定的促進(jìn)作用,在作物生長(cháng)作用增強方面也

表現良好,有研究表明玉米生長(cháng)株高、莖圍與葉面積  隨著(zhù)沼氣池沼液施加量的增加而增大,產(chǎn)量卻呈現出先增  加后減小的趨勢  進(jìn)一步說(shuō)明沼氣池沼液的施加要控  制在一個(gè)合理的范圍。研究發(fā)現沼氣池沼液與傳統化肥在  小麥產(chǎn)出品質(zhì)上無(wú)明顯差異,而產(chǎn)量卻比化肥明顯

要高,表明沼氣池沼液的肥效較高)。研究發(fā)現番茄產(chǎn)率

的提高在于沼氣池沼液對作物進(jìn)行根部施肥時(shí),使土壤中

的根結線(xiàn)蟲(chóng)的含量減小,番茄受攻擊程度降低,進(jìn)一  步提高了掛果率與產(chǎn)量。在作物生長(cháng)后期,沼氣池沼液經(jīng)稀釋后作葉面肥噴施于作物葉面,能夠提高葉面

中葉綠素的含量,增強光合作用,進(jìn)一步提高葉綠素

合成有機物能力,促進(jìn)作物生長(cháng),提高產(chǎn)量。此外營(yíng)養液還能夠調節作物的生長(cháng)代謝,使作物生長(cháng)平穩有序,提高作物產(chǎn)量

召液作為營(yíng)養液對于作物的生長(cháng)促進(jìn)作用是全方位的,供給營(yíng)養元素、強化細胞分裂,對內提高作物抗性,對外殺菌抑制蟲(chóng)卵等交叉作用促進(jìn)作物生長(cháng)。同時(shí)沼氣池沼液的增產(chǎn)機理與作用方式有待進(jìn)一步明確與研究

3.3改善土壤肥力

由于化工行業(yè)的迅速發(fā)展,大量的化肥得以生產(chǎn)并受到廣泛使用,農家肥的使用受到輕視,造成土壤中的碳氮比失調,有機質(zhì)含量下降,造成土壤板結,土壤肥力下降;此外因種植高產(chǎn)耗地作物量增加,而豆類(lèi)等養地作物減少,此消彼長(cháng)之下造成  土壤肥力減小。沼氣池沼液能夠在不同程度上提高土壤pH值、氨態(tài)氮、速效鉀與有機質(zhì)的含量,顯著(zhù)地改善土壤肥力,提高作物產(chǎn)量,,8。微生物是土壤系統中重要的組成部分,是土壤養分循環(huán)釋放、動(dòng)植物殘體降解循環(huán)的主要動(dòng)力,是土壤肥力的重要指標,反映了土壤礦化與同化能力的大小,在  C和N循環(huán)過(guò)程中具有重要意義。研究發(fā)現毛竹林經(jīng)沼氣池沼液施肥后土壤pH值顯著(zhù)升高,能夠有效抑制因長(cháng)期使用化肥造成的酸化趨勢,改善酸堿環(huán)境,改善土壤肥力。有研究表明沼氣池沼液的長(cháng)期施用有利于微生物的生長(cháng)和酶活性的提高,有利于土壤理化性質(zhì)的改善”;但是在另一方面,沼氣池沼液的長(cháng)  期施加打破了穩定的平衡微生物生態(tài)系統并且造成了一定威脅。相關(guān)研究發(fā)現經(jīng)沼氣池沼液與化肥聯(lián)合施用  的土壤相比只用化肥或者沼氣池沼液的土壤,土壤的穩定  性更好,土壤有機碳與總磷的濃度更高,證實(shí)了沼氣池沼液  的改良作用。有資料表明沼氣池沼液的施加量與土壤  中硝氮的含量在一定范圍內呈現出正相關(guān)性,土壤

內硝酸鹽的長(cháng)期積累會(huì )對地下水造成環(huán)境污染的風(fēng)  險。此外沼氣池沼液的灌溉可以抑制土壤氮的浸出作用,  從而提高氮的固化率,有利于作物的發(fā)育與生  長(cháng)叨。研究發(fā)現氮固化率的提高的主要因素來(lái)自  于DOC/N,將DOC/N的值由0.9提高到73,土壤  氮的浸出率大約減少91%,使土壤肥力得到改善。  Marco}等研究發(fā)現沼氣池沼液提供速效氮于土壤,改善  了土壤肥力,但是另一方面卻降低了土壤的自我改善能力。

3.4飼料  動(dòng)物生長(cháng)發(fā)育過(guò)程所必須的多種微量元素以及  氨基酸等營(yíng)養物質(zhì),通常都是依靠人工合成的飼料  來(lái)供給的,尤其是在養殖業(yè)上廣泛應用,如養雞養  魚(yú)等方面。通常人工合成的飼料存在營(yíng)養成分與作用單一的特點(diǎn),而沼氣池沼液富含氮磷鉀元素等營(yíng)養元素  以及多種微量元素組分,是一種潛在可利用待加工的飼料。

沼氣池沼液養魚(yú)是一種比較常見(jiàn)的利用方式),沼氣池沼液為水體中的浮游植物與生物提供營(yíng)養物質(zhì),浮游植物的生長(cháng)與繁殖進(jìn)一步促進(jìn)光合作用釋放更多的氧氣,改善魚(yú)類(lèi)的生活環(huán)境,有利于魚(yú)類(lèi)的生長(cháng);同時(shí)沼氣池沼液中抗生素能有效抑制和殺滅水體中的病菌與蟲(chóng)卵,增強魚(yú)類(lèi)的抗病能力。龍勝碧等在稻田進(jìn)行生態(tài)養魚(yú),經(jīng)沼氣池沼液處理過(guò)的兩個(gè)稻田,魚(yú)苗生長(cháng)旺盛,每公頃魚(yú)產(chǎn)量分別比對照組增產(chǎn)45.5%與49.8%。另一方面,沼氣池沼液的過(guò)量投加,過(guò)剩的氮磷鉀元素進(jìn)入水體造成水體富營(yíng)養化,危及到魚(yú)類(lèi)的生存與發(fā)展。水體富營(yíng)養化在某些情況下是有利的,  珍珠的養殖需要大量的浮游生物,且富營(yíng)養化現象越重越有利于珍珠的長(cháng)大。研究表明通過(guò)沼氣池沼液養殖  珍珠),可使珍珠蚌的死亡率下降7%,且養殖水  域中有益藻類(lèi)和孢蟲(chóng)的數量得到增加,珍珠的產(chǎn)量

與品質(zhì)均有不同程度的提高

3]  當前,沼氣池沼液研究與應用主要集中于處理達標排4  放與資源化利用兩方面,并取得了一定的進(jìn)展,但目  前的處理工藝及資源化利用方式還存在效率、經(jīng)濟(51  與環(huán)境問(wèn)題,沼氣池沼液的處理處置仍然是未來(lái)畜禽養殖  行業(yè)污染物削減的重要問(wèn)題,也是行業(yè)廢水處理研  究的熱點(diǎn)。綜合目前的研究和應用現狀,未來(lái)針對  沼氣池沼液的處理處置將關(guān)注一下幾個(gè)方面  1)微生物活性抑制因素與機理理論揭示?；?nbsp; 于微生物的生物降解與分解功能的生化處理技術(shù)將  是未來(lái)重要的發(fā)展方向,保證污染物高效去除的關(guān)  鍵因素在于微生物處于高活性狀態(tài)。微生物活性抑  制因素與機理理論的揭示有利于合理控制反應條  件使微生物處于高活性狀態(tài)或活性可控狀態(tài)提高  生化處置效率,此方面的研究未來(lái)將會(huì )是一個(gè)熱點(diǎn)  也是一個(gè)難點(diǎn)  (2)膜組合工藝開(kāi)發(fā)與研究。為解決膜污染以及低壽命、高頻率更換問(wèn)題,促進(jìn)工程應用,提高處  理與利用效率降低膜組件負荷,應進(jìn)一步加強膜組  合工藝的開(kāi)發(fā)與研究。  (3)生化技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng )新?；诋斍吧に囂幚硇Ч苤朴诟甙钡种莆⑸锘钚詥?wèn)題,開(kāi)發(fā)出能夠適應于低碳氮比情況沼氣池沼液的處理工藝。  (4)深度處理技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)?；诟呒壯?nbsp; 化劑對污水中難降解物質(zhì)的較好的處理效果,為進(jìn)  步推進(jìn)高級氧化技術(shù)的廣泛應用,應進(jìn)一步加強  高級氧化劑低成本路徑開(kāi)發(fā)與新型深度處理技術(shù)的

(5)高附加值營(yíng)養液開(kāi)發(fā)?；谡託獬卣右焊吆康?nbsp; 營(yíng)養元素、礦物質(zhì)元素等有益元素的存在避免沼氣池沼液  初級利用帶來(lái)的潛在不明風(fēng)險,實(shí)現沼氣池沼液資源的減  量化、無(wú)害化與利用化,應進(jìn)一步加強高附加價(jià)值新型沼氣池沼液營(yíng)養液的開(kāi)發(fā)與研究  (6)新型工藝的開(kāi)發(fā)與研究?；谡託獬卣右何廴疚?nbsp; 與營(yíng)養物質(zhì)并存特性,通過(guò)污染物的去除或轉化為  營(yíng)養物質(zhì),實(shí)現沼氣池沼液的資源化利用,進(jìn)一步探索新型處理與資源化利用技術(shù)。