江苏省大型沼气工程沼液理化特性分析

第27卷第1期农业工程学报Vol.27No.12011年1月TransactionsoftheCSAEJan.2011291江苏省大型沼气工程沼液理化特性分析靳红梅1，常志州1※，叶小梅1，马艳1，朱瑾1,2（1．江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，南京210014；2．南京农业大学资源与环境科学学院，南京210095）摘要：集约化畜禽养殖场沼气工程是一项提供清洁能源、减轻环境污染、潜力巨大的生物质能源工程。该研究采集了江苏省21个规模化养猪场和奶牛场内大型沼气工程的沼液样本，进行了氮磷钾等理化特性分析。结果表明，由厌氧反应罐排出的沼液呈中性至微碱性，还原能力较强。猪场和奶牛场沼液中总氮分别集中在400～900mg/L和200～400mg/L范围内，其中铵态氮占总氮量的70%以上；总磷分别集中在30～100mg/L和300mg/L以上，可溶性磷含量变异较大；总钾分别集中在100～500mg/L和500mg/L以上。沼气工程运行时间对沼液理化性状影响显著，运行时间越长系统稳定性越好。氧化塘对沼液中颗粒物、氮素和磷素有显著的削减作用，多级氧化塘处理效果更明显。关键词：沼气，养分，管理，沼液，理化特性，氧化塘doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.01.047中图分类号：X7文献标志码：A文章编号：1002-6819(2011)-01-0291-06靳红梅，常志州，叶小梅，等.江苏省大型沼气工程沼液理化特性分析[J].农业工程学报，2011，27(1)：291－296.JinHongmei,ChangZhizhou,YeXiaomei,etal.Physicalandchemicalcharacteristicsofanaerobicallydigestedslurryfromlarge-scalebiogasprojectinJiangsuProvince[J].TransactionsoftheCSAE,2011,27(1):291－296.(inChinesewithEnglishabstract)0引言随着农村和农业产业结构的优化调整，规模化养殖场数量大幅增加[1-2]，全国畜禽粪便年产生量已超过25亿t，是工业废物的2.7倍[3]。规模化畜禽养殖正以每年3%～5%的速度递增，且发展的区域化明显，目前基本形成了以大中城市郊区为中心的养殖区[4]。这也为养殖场粪污处理提出了更大的挑战[5]。集约化养殖场沼气工程是一项提供清洁能源、潜力巨大的生物质能源工程[6]，也是减轻环境污染问题、发展生态农业的重要纽带[7]。目前大型沼气工程的发酵工艺技术已趋于成熟，并已有相当多的设计、施工和设备生产及经营企业[6]。但是，对于发酵后残留物（如沼液和沼渣）的处理还存在着许多问题。特别是对于沼气池连续排放、数量巨大的沼液，其养分管理研究国内外报道较少。这不仅制约了资源的合理循环利用，而且降低了沼气工程产业化和商品化的速度[6-7]。为此，本研究室对江苏省21个规模化养猪场和奶牛场的大型沼气工程进行了全面调查，包括发酵工艺、运行情况、沼液和沼渣的养分及重金属含量，以及沼液的生物学特性等。本研究作为调查工作的一部分，对沼液样本的理化性状、氮（nitrogen，N）磷（phosphorus，P）钾（potassium，K）含量及其分布等指标进行了分析，旨在为沼液的养分管理提供科学依据。收稿日期：2010-5-24修订日期：2010-10-22基金项目：农业部行业计划资助项目（200903011-01）作者简介：靳红梅（1982－），女，河北吴桥人，博士后，研究方向为农业废弃物资源化。南京江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，210014。Email:jinhm1201@hotmail.com※通信作者：常志州（1957－），男，江苏句容人，研究员，博士，研究方向为农业废弃物资源化。南京江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，210014。Email:czhizhou@hotmail.com1材料与方法1.1调查采样方法2009年9月10日－2010年3月24日，分6次对江苏省21个规模化养殖场内的大型沼气工程进行调查取样（表1）。其中猪场16个，奶牛场5个。发酵原料分别为猪粪尿+冲圈水和奶牛粪尿，进料总固体质量分数（totalsolid，TS）＜3%的沼气工程占调查总数的80%以上。供试样品取自厌氧反应罐排放出的沼液和氧化塘内的沼液。氧化塘选取了产气运行良好、池塘设计规范的5个猪场和1个奶牛场。其中，配备三级氧化塘的2个沼气工程均在猪场；配备单级氧化塘的4个沼气工程中有3个在猪场，1个在奶牛场。氧化塘内的沼液取自距池塘边约1.5m、深约0.5m处。所取样品装入500mLPVC瓶，每个样品取2瓶，密封保存，24h内带至实验