山东省沼气工程发展调研报告

调研小组于2009年底对山东省三个城市的大中型沼气工程的发展情况进行了抽样调研。此次调研内容囊括了沼气工程的建设基本概况;发酵过程相关工艺参数;"三沼"的生产和利用状况;工程运行管理及周边环境的调查。调查结果表明:工程投资与建设,政府在其中扮演了很重要的角色,部分工程政府起主导地位;单体容积大多在100 m3到500 m3之间,实际日产气量小于设计产气量,冬季产气率低;沼气工程类型单一,大部分依托畜禽养殖生产建设,处理畜禽废弃物依然是建设沼气工程的主要目的;冬季加热方式多采用燃煤加热,增加了工程的运行成本而且污染了环境;厌氧消化工艺以技术较成熟的CSTR和USR工艺为主;"三沼"没有充分利用,沼气主要是集中供气,沼渣、沼液多是免费供农户取用。工程整体技术含量低、经济效益差。

利用能值方法评价沼气工程性能——山东淄博案例分析

运用能值分析方法对山东省淄博市畜禽养殖场沼气工程和秸秆发酵沼气工程的投入和产出进行了计算和分析,结果显示:畜禽养殖场沼气工程的生态经济价值为2.38×105$/a,秸秆沼气工程为4.07×105$/a,两种沼气工程均具有很高的生态经济价值。通过能值指标综合对比,评价了淄博市两类沼气工程的效益和可持续发展能力,对比结果表明:畜禽养殖场沼气工程购入能值比率、能值投资率为秸秆沼气工程的0.3倍和0.17倍,自然能值与购入能值比、能值产出率和能值自给率分别是秸秆沼气工程的5.78倍、1.77倍和1.7倍;废弃物处理率是秸秆沼气工程的1.7倍,环境负荷率为秸秆沼气工程的0.2倍;能值反馈率是秸秆沼气工程的52倍,可更新率是秸秆沼气工程的1.44倍,可持续发展指标是秸秆沼气工程的9.25倍。

产乙酸复合菌系Th3培养及其在沼气厌氧发酵中的应用

为有效提高厌氧发酵过程中乙酸转化率和甲烷产量,将CD-2(Clostridium sordellii)、ZY-3(Clostridium bifermentans)和ZQ-1(Clostridium butyricum)3株利用不同底物的产乙酸菌混合培养,人工构建一个高效产乙酸复合菌系Th3,通过试验确定其最佳发酵条件为:初始pH值为7.0-8.0,按ZQ-1、ZY-3、CD-2顺序接种,CD-2:ZY-3:ZQ-1接种比例(体积比)为1:2:1,总接种量6%,30°C静置培养,乙酸产率达0.65g/(L·d)。经过代谢稳定性测定,Th3连续培养10代,乙酸产量维持稳定。复合菌系Th3应用于室内沼气发酵,(26±1)°C,在发酵初期和中期加入复合菌系Th3均能显著提高沼气日均产气量和产气率,初期添加可缩短发酵启动时间2～3d。在发酵末期加入复合菌剂对整个发酵产气过程没有显著影响。该研究不仅为构建高效微生物菌剂、提高厌氧发酵效率和发酵过程优化提供基础参数,而且表明该复合菌在沼气生产中有一定的应用价值。

畜禽养殖业产污系数核算方法的确定

畜禽养殖业产污系数是环境领域重要的基础数据,当前在选取产污系数上差异很大。文章通过分析国内不同畜禽的产污特点,将猪、鸡和牛的产污系数进行合理整合,系数简化,只须统计各畜禽的存(出)栏量,便可得出产污量,结合某大城市的养殖业进行验证和预测。案例预测结果表明:在畜禽种类中,根据确定的猪、鸡和牛的产污系数(COD,TN,TP),估算出该市产生粪污量最多的是牛,占该市主要畜禽粪便产生量的61.2%,其次是蛋鸡13.1%,猪12.3%,肉鸡6.3%,与目前文献中计算方法得出的结果基本一致。

猪粪发酵沼液中植物激素及喹啉酮类成份分析

本研究通过液质联用、核磁共振等技术,首次定量分析了猪粪发酵沼液中植物激素和喹啉类成分。确定沼液中存在三大类植物激素:吲哚乙酸、赤霉素(GA4,GA19,GA53)、细胞分裂素iPR,含量分别为332μg·L-1,0.857μg·L-1,1.47μg·L-1,0.271μg·L-10,.00194μg·L-1;同时,分析到沼液内存在喹啉酮类化合物,分别为8-羟基-34,-二氢喹啉-2-酮和34,-二氢喹啉-2-酮,在沼液中的含量为737.5μg·L-1和177.5μg·L-1。激素类成分和喹啉类化合物的分离及分析检测,为解释沼液在农业生产中具有抗病促生机理奠定了理论基础。

郊区规模化畜禽养殖对环境的潜在污染分析

郊区畜禽养殖对环境的污染越来越严重。以国内某城市周边畜禽养殖业为例,通过确定主要畜禽(猪、牛、鸡、羊)污染物的产污系数,估算了2009年北方某城市各区县的主要畜禽粪污中COD、TN、TP含量,分别约为1.1×106、5.4×104、9×103 t。在不同区县中,G区单位耕地面积N、P负荷最大,分别为309.5、52.7kg/hm2,远远超出土壤的消纳能力;在靠海的主要3个区(A、B、C区)中,其中C区的畜禽粪污对水体潜在污染负荷最高,COD、TN、TP分别达4 858.4、252.4、47.9t,可能造成水质的污染。

畜禽养殖业污染控制决策支持系统的构建

决策支持系统能提供可靠的信息服务和科学计算,人机交互性好。文章针对我国畜禽养殖业污染严重、产排污量难以计算的现状,建立了由产排污模型、处理技术选用模型组成的污染控制决策系统。产排污模型应用产污系数、削减比例实现了污染物的定量核算。处理技术选用模型把处理技术分为粪便及污水处理、厌氧消化液再处理、达标处理三级,根据规模、经济水平等因素选择不同处理技术组合,将污染物逐级削减掉。系统应用ASP.NET技术设计了网页界面,实现了污染物产排量计算、不同粪污处理技术选择和用户浏览、查询等功能,为用户提供决策与建议。