沼液净化中试及净化副产物农业应用研究

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随着沼气池厌氧发酵技术在养殖场畜禽粪污处理方面的应用推广,沼液的产出量直线上升。虽然沼液因富含丰富有机质、氨氮以及生物活性物质,理论上能作为液态肥直接还田利用,但由于沼液产量大,同时农作物需肥的季节性和沼液排放不间断性的矛盾,在南方沼液直接作为液态肥料使用非常有限,相反在现实中它成为了稻田、溪湖、河流等水体富营养化的主要污染源,因而沼液的净化成为规模养殖场亟待解决的课题。本研究对沼液进行了“共沉淀-电渗析”净化工艺中试研究,优化了相关技术参数,针对沼液净化产出的副产物—沉淀物和浓缩铵水—进行资源化应用探索,使沼液彻底变害为利。针对沼液净化后产出的沉淀物和浓缩铵水的特点,拟用沉淀物作为花卉盆栽营养土调理剂,用浓缩铵水作为水培蔬菜的氮源,分别开展试验以检验它们在特定方向资源化的效果。在将沉淀物用作调理剂的试验中,以绿萝为例,研究沉淀物的应用对绿萝的蒸腾速率、根系活力的影响,检验其对盆栽营养土持水效果的影响;在将浓缩铵水作为水培蔬菜氮源的研究中,分别以木耳菜和空心菜为例,研究浓缩铵水对水培蔬菜生物量、品质及食用安全性的影响。研究结果如下:(1)经优化后的“共沉淀-电渗析”沼液净化处理工艺参数如下:当AlCl3-CaO共沉淀剂配比是1:3,沉淀剂投加量与沼液体积比是1:6,pH=9,反应时间60 min时,共沉淀处理对沼液中有机质去除率为94%;利用电渗析法处理一级处理液,当电压20 V、进水流量是30 L/h、pH为8.5、水力停留15 min,氨氮去除率高达96%。(2)沼液经“共沉淀-电渗析”法净化产生沉淀物用于盆栽营养土改良,配用30%沉淀物后盆栽营养土田间持水量增加35.71%,pH由5.6增加到6.4;对比单一营养土处理和配用30%红壤改良处理,配用30%沉淀物处理绿萝根系活力增加了 36.2%~53.4%,光合作用速率增加29.5%~44.2%,蒸腾速率增加了 13.6%~39.6%。(3)沼液经“共沉淀-电渗析”法净化产生浓缩铵用于水培蔬菜氮源,不同氮源处理后蔬菜生物量、可溶性糖含量和维生素C含量由高到低顺序均是:沼液处理>浓缩铵水处理>碳酸氢铵处理。(4)将“共沉淀-电渗析”法净化沼液产生的浓缩铵用于水培蔬菜生产,在蔬菜安全性方面,浓缩铵氮源处理的蔬菜中重金属含量、硝酸盐含量及抗生素含量都符合国家食品安全标准。与沼液处理相比,浓缩铵水处理后木耳菜中抗生素含量降低8倍以上,空心菜中抗生素含量降低2.5倍以上。综上,沼液“共沉淀-电渗析”净化工艺中试参数进一步优化,中试结果达到目标要求;净化工艺产生的沉淀物配用于盆栽营养土,使盆栽营养土有效含水量提高,能增强植物生命活动;净化工艺产生浓缩铵水用于水培蔬菜氮源,能促进蔬菜生长,提高蔬菜品质和安全性。
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