沼气发酵残余物主要养分含量分析及发酵过程的监测

摘要

我国的农业生产正从传统的农业生产模式向新型的生产模式方向转变，即从大量使用化肥、农药等化学合成物的常规农业向有限制地使用化肥、农药等化学合成物的可持续发展农业方向转变。尤其是近些年来，随着我国对环境污染问题愈来愈重视，加大了对工业有机废水和畜禽粪污的治理的力度，并在农业生产中采用以沼气为纽带的循环经济模式。沼气发酵残留物在农产品生产中大面积施用，给农产品生产带来了前所未有效益的同时，也对沼气发酵残留物作农肥的安全性产生了疑虑。 根据研究成果显示，厌氧消化残留物用作肥料，不仅可以有效的改善土壤的物理化学性状，降低生产成本，还可以增强农作物的抗病性，从而减少化肥、农药的施用量，减少农药、化肥给农产品安全生产带来的源头污染，达到“低耗、高效、安全”的农产品生产过程。然而，尽管这些成果已在我国广大地区施行应用，但对其在农产品的安全生产中沼渣沼液的安全施用量、所起到的效应、减少源头污染的强度等等还没有系统的量化指标。 目前我国在沼渣沼液农用安全性定量、系统的监测数据尚属空白，沼渣沼液利用对农产品生产是否有安全方面的影响，目前国内尚未有系统研究，也无从与国际研究成果进行比较。因此，及时、准确掌握沼渣沼液农用安全状态，预防潜在的灾害发生具有重大意义。 因此，本文结合农业部沼气科学研究所实施的“沼渣、沼液农用安全指标监测与评价”项目，作了如下两个方面的研究：(一)在沈阳农业大学校园内的“中国东北寒冷地区综合能源示范基地”内的沼气池研究了一个发酵周期内沼液中一些指标的变化；(二)分析检测了北方五省(内蒙古、河北、辽宁、吉林、黑龙江)所取沼液、沼渣中的有机质、总腐殖酸、氮、磷、钾含量，并结合当地的资源、气候和地貌特点，分析了造成这些指标值存在差异的原因，以期为合理施用沼肥提供理论上的依据。 试验结果表明：一，户用沼气池在发酵过程中，料液温度变化不大，这可能与两个因素有关：(一)，与当时环境温度有关；(二)，沼气池埋在地下1.5-2米处；pH值在发酵进行到第30天的时候，出现了一个小的低谷，之后又呈逐渐上升趋势；从发酵初期到中期阶段，COD值逐渐增大，在发酵进入第40-60天内变化比较平稳，在发酵后期又逐渐变小；有机物质大体上经历了一个积累一消耗一耗尽的过程；沼液中全氮的含量在发酵进入40-50天的时候达到一个峰值，之后下降；全P的含量在发酵初期变化较明显，在第3次取样检测时达到一个峰值0.0122％，发酵中后期，全P含量基本维持在一个比较平稳的水平，且较峰值有所下降：发酵初期，全钾的含量有一个增大的过程，在发酵中后期，钾的含量变化趋势有大有小。总的看来，在发酵进行至大约40天的时候，营养指标(有机质，全氮，全磷，全钾)大体达到一个峰值，此时施用沼液肥效应最佳。二，从所取北方五省沼气发酵残余物的各项指标检测结果来看，由于地域、环境、气候及发酵原料上的巨大差异，各项指标差别巨大：(一)以户用型沼气工程所取样品看来，牛、羊的排泄物的营养指标非常高，比如其液体排泄物中总腐殖酸含量达到了0.984％和1.704％，有机质含量达到了0.803％和0.715％。而其他营养指标(全氮含量，全磷含量，全钾含量，速效氮含量，速效磷含量，速效钾含量)也处于比较高的水平；(二)一个省之内各个户用沼气池样品之间的各项指标，除去发酵原料的原因，差别并不明显。这点在辽宁省所取样品上表现得尤其明显；(三)综合五省一些指标来看，以河北和黑龙江所取户用沼气池样品的各项指标较为优异；而比较各省大中型沼气工程所取的样品，各项指标差别不大，发酵的温度及发酵滞留期应该起了决定性的作用。

目录

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摘 要

第一章前言

1.1厌氧发酵的基本原理

1.2厌氧发酵的工艺条件

1.3国内外对沼液、沼渣利用的研究现状

1.4本论文的研究目的、意义及研究内容

第二章试验材料与方法

2.1试验场地

2.2主要试验仪器

2.3测定项目与方法

2.3.1总腐殖酸的测定

2.3.2有机质的测定

2.3.3全氮的测定

2.3.4全磷的测定

2.3.5全钾的测定

2.3.6速效氮的测定

2.3.7.速效磷的测定

2.3.8.速效钾的测定

2.3.9.COD的测定

第三章试验结果及讨论

3.1户用沼气池发酵料液指标的动态监测结果

3.1.1沼气发酵过程中发酵料液基本参数的动态变化

3.1.2沼气发酵过程中发酵料液中主要营养物质的动态变化

3.1.3小结

3.2北方五省沼气发酵残余物的检测及结果分析

3.2.1内蒙古自治区样品检测结果及分析

3.2.2河北省样品检测结果及分析

3.2.3黑龙江省样品检测结果及分析

3.2.4辽宁省样品检测结果及分析

3.2.5吉林省样品检测结果及分析

3.2.6五省样品各个营养指标平均值的比较及分析

3.2.7小结

第四章结论与建议

4.1结论

4.2建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表文章