沼液的潜在环境威胁与削减技术分析_陈竞翱

第31卷增刊2011年9月云南师范大学学报JournalofYunnanNormalUniversityVol.31SupPlementSePt.2011沼液的潜在环境威胁与削减技术分析’陈竞翱,晏水平,艾平,张衍林(华中农业大学工学院,湖北武汉430070)摘要:随着大中型沼气工程的蓬勃发展,厌氧发酵后的沼液产量大幅增加,沼液如得不到妥善处理,将会对环境造成二次污染。本文对沼液长期施用过程中可能存在的重金属累积污染进行了分析,并综述了发酵前重金属浓度削减和发酵后削减两种技术。在沼液COD污染方面,论述了COD超标的危害,对现有的COD降低技术进行了分析,并提出了一种低成本、短周期的COD降低方法,同时给出了初步的实验结论。实验结果表明,实验条件下,采用沼液吸收CO:,COD最高可降低约40%,而沼液的CO:负荷最高能达到约0.13molC02/L关键词:沼液;环境污染;重金属;化学需氧量;COZ捕集中图分类号:5216.4文献标识码:A文章编号:1007一9793(2011)增刊一0044一05据农业部统计资料,2005年底我国共有畜禽养殖场沼气工程n986处,到2009年底增长到56856处,4年增长3.74倍。其中,大型工程从860处增长到3717处,中型工程从267处增长到18853处,小型工程从8449处增加到33964处lj[。沼气工程建设数量的大幅增加,导致沼液产出量的大幅增长。沼液由于其养分全面,含有丰富的矿物质和有机质,具有突出的肥效和杀菌作用,被广泛用于肥料、浸种、养殖等农业生产之中〔2一4〕。但是,沼液也具有化学需氧量(COD)浓度较高圈和重金属沉积.e[7〕等问题,长期使用将会对土壤、农作物、牲畜等造成潜在污染,危害人类生存环境和健康。因此,必须重视沼液潜在的环境威胁,并开发出相应的技术来降低其危害程度。故本文将从沼液的重金属沉积危害和COD浓度来详细论述其潜在的环境威胁,并阐述了相应的削减技术。1沼液的重金属沉积威胁及其削减技术沼液的重金属含量沼液的生成是一种非常复杂的微生物厌氧发酵的过程,再加上其原料的多样性,导致产物重金属含量差异较大。孟庆国等s[]利用电感藕合等离子体发射光谱法对北京郊区13个沼气池的厌氧发酵残留物中的微量元素进行了测定,数据表明,沼液中的重金属含量13个沼气池中,2个沼气池AS超标,Cr、Ni、Cu、Mn各有一个沼气池超标,其他均在国标范围内(污水综合排放标准,GE旧978一1996)。王琳等图在其研究中同样指出沼液中的As、Hg、Cd的含量均没有超过GB8172一7S《城镇垃圾农用控制标准》在农田中施用时的最高允许浓度,Cu也没有超过GB4284一84(农用污泥中污染物控制标准》的最高允许含量。因此,从发酵过程中产沼液这一角度来看,沼液中的重金属含量超标问题并不严重。1.2沼液重金属沉积的威胁虽然沼液中的重金属含量大多并未超标,但以沼液作为肥料长期施人土壤时,是否会造成土壤中重金属的累积应受到关注。段然等6[]对辽宁省昌图县的连续施用沼肥a6的土壤进行测定,结果发现土壤中Cu、Zn含量虽未超标,但其含量却分别上升49.6%和26.3%,远高于对照土壤。因收稿日期:2011一08一15基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助(2l0lP0Y07).作者简介:陈竞翱(1989一),男,湖北省襄阳市人,硕士研究生,主要从事沼气提纯方面研究.通讯作者:晏水平(1980一),男,讲师,博士.Dmail:yanshp@mail.hza、ed二Cn增刊陈竞翱,等:沼液的潜在环境威胁与削减技术分析此,不能排除连续多年施用沼肥后土壤中Cu、Zn重金属会出现超标现象。同时其研究结果也表明经过6年施肥,土壤中的N、P、K等有机质含量也明显高于对照土壤,也与其他研究结果一致仁’。〕,从侧面说明连续的沼液施肥会造成包括重金属在内的未被吸收物质沉积。同样的结论在王琳等图的研究中也再次提及。土壤中重金属因不易转移和被微生物降解,故不断沉积在土壤中。重金属沉积造成的重金属污染会抑制土壤中磷酸酶和过氧化氢酶的活性,并对土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性也有一定程度的抑制作用1[`〕,降低土壤质量,直接威胁农产品生产,并形成土壤重金属污染。而土壤中的重金属将会通过食物链等途径进人农产品中,最终对人类健康造成危害l2[〕。虽然土壤也对重金属具有一定的自净能力,但长期施用沼液时仍然会造成重金属沉积,从而导致土壤重金属污染。因此,要降低此种危害,必须在沼液施用前降低其重金属浓度。1.3沼液皿金属沉积危害的削减技术研究现状沼气工程的原料中,农业废弃物和牲畜粪便占其主要部分〔`3〕。关共凑等田〕的研究表明,重金属被水稻吸收以后,多数仍滞留在土壤里,只有少量向地上部分迁移,且重金属在植物体内的分布规律是在新陈代谢旺盛的器官蓄积