猪场沼液贮存中的气体排放研究

摘要

规模化畜禽养殖业排放的大量畜畜禽废弃物是重要的农业污染排放源。厌氧发酵技术能将畜禽废弃物进行资源化利用，但同时排放的大量沼液仍是畜牧业污染气体排放的重要贡献者。目前国内鲜有对畜牧业沼液贮存中的甲烷(CH4)等温室气体和氨气(NH3)排放及减排技术等方面的研究报道，现有的畜牧业温室气体和NH3排放清单科学依据低。本文主要对猪场沼液贮存中的污染气体的排放规律及减排技术做以下探索。
　　 1.研究了猪场沼液贮存过程中的CH4、NH3的排放规律及pH变化情况，结果表明：所用猪场沼液贮存中的CH4与NH3排放主要集中在沼液贮存前期，二者在贮存前12d排放迅速增加，并分别于第15d和第25d下降至低水平并趋于稳定。因此对本实验所用猪场发酵后的沼液贮存中的CH4和NH3的减排关键时间分别在贮存的前15d和25d左右。沼液pH在实验结束时由贮存前的7.2升至7.89。
　　 2.研究了加硫酸调节猪场沼液pH至不同水平对沼液贮存中的CH4、NH3和硫化氢(H2S)气体的排放影响，结果表明：
　　 (1)不同沼气池排放的沼液由于理化特性的不同而呈现不同的气体排放潜力。对照组中沼液排放的CH4日平排放流量最高达到21.5 mg m2 min-1，NH3日平均排放流量最高达到3.48 mg m2 min-1，明显高于1的结果；H2S日平均排放流量最高达到14.13μgm2 min-1。
　　 (2)对照组中CH4排放集中在沼液贮存的前21天左右，之后排放浓度较低且保持稳定；NH3排放在整个贮存期间均存在波动，测量结束时排放流量为0.74 mg m2 min-1，与1中NH3排放特征不同；H2S排放与CH4类似，在贮存的13天后便降到0.35μg m2 min-1，且在此后的贮存中排放流量较低并保持稳定。
　　 (3)温度与pH是影响沼液贮存中CH4和NH3排放的两个重要影响因素。其中CH4气体排放与pH存在极强的负相关性(r=0.931)，与温度之间存在一般正相关性(r=0.607)；NH3排放与pH、温度分别存在强的负相关性(F=0.814)和正相关性(F=0.785)；H2S气体排放与pH存在强的负相关性(F=0.795)，与温度存在不明显的正相关性(F=0.463)。
　　 (4)与对照组相比，酸化调节沼液pH至5.5对CH4和NH3的排放影响极其显著(P<0.01)，日平均减排率分别为80.8％和40.2%，对H2S气体排放起到增排效果，增排率达到11324%，且在整个贮存过程中H2S气体排放波动较大，变化规律不明显；酸化调节pH至6.5对CH4的日平均减排率为31.2%，对NH3与H2S气体排放影响不明显。
　　 本研究是国内首次对猪场沼气工程排出的沼液进行污染气体的连续监测，获取沼液贮存中的CH4.NH3、H2S的排放特征和温度、pH影响因子相关性，并探讨采用加硫酸酸化调节沼液pH值对沼液贮存中的气体减排效果。为我国畜牧业污染气体排放及控制技术提供理论及技术支撑。