本發明涉及農業污染治理領域，具體涉及一種改善面源污染的沼渣及其在制備西瓜專用肥中的應用。
背景技術：
：農業面源污染是指在農業生產活動中，氮素和磷素等營養物質、農藥以及其他有機或無機污染物質，通過農田的地表徑流和農田滲漏形成的環境污染，主要包括化肥污染、農藥污染、畜禽糞便污染等。農業面源污染是導致目前河流、水庫、湖泊等水體水質惡化的重要原因，是引起地表水氮、磷富營養化的主要因素之一，同時導致了土地退化。加強面源污染的治理不僅關系到社會主義新農村建設，也關系到整個經濟發展和人居環境。寧夏近年來養殖業發展較快，特別是規模化養殖奶牛、豬和家禽尤為突出，據統計資料表明，2007年寧夏灌區畜禽(大牲畜、豬、羊、家禽)存欄數1631萬頭(只)，產生畜禽糞966萬噸。隨著規模化養殖業的迅速發展，所帶來的環境污染問題逐漸呈現加重趨勢，從環境保護和疫病防治的角度來看畜禽生產過程，畜禽糞便已成為一個不可忽視的污染源和傳染源。寧夏灌區規模化養殖糞便造成的污染，一是嚴重污染農村環境和區域環境質量，二是對水體污染加重，三是對大氣的污染增加，四是土壤污染加劇。本發明以沼氣厭氧工程技術為中間起紐帶，把畜禽養殖業和種植業有機結合起來，因而形成了“畜禽養殖－能源－種植業－畜禽養殖”的良性循環道路，因此該項目的實施為畜禽養殖產業的清潔生產提供了支撐。項目實施后，養殖污染得到了有效治理，減少了環境污染，同時通過沼氣發電，可解決廠區或周邊農村用電的問題，減少柴薪砍伐，項目每天可產生約40m3有機肥，在西瓜上進行以沼渣為主的有機質含量高的復合肥，改善土壤環境和增加西瓜的品質，促進了當地有機農業的發展。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種改善面源污染的沼渣的制備方法，具體步驟為：(1)污水和糞水流入勻漿池，混合，作為發酵原料；(2)發酵原料流入預熱池，預熱池和勻漿池之間設置自動閘板閥，預熱池起控制進料量和冬季進料時加溫調節的作用；(3)發酵原料從預熱池進入cstr一級發酵罐通過連續進料出料和攪拌，實現連續全混發酵產氣；(4)經過cstr一級發酵罐發酵后的原料進入cstr二級發酵罐進行進一步發酵處理；(5)cstr一級發酵罐和二級發酵罐產生的沼渣流入沼渣緩存池中。優選的，糞水或勻漿池中接種低溫菌種污泥。低溫菌種污泥的制備方法：低溫環境下自然厭氧污泥或低溫馴化污泥作為菌源，接種于ts為8％豬糞原料，料液量為低溫菌源的5倍，攪拌混合，10-15℃厭氧發酵獲得低溫菌種污泥。優選的，豬糞原料中添加產甲烷培養基。添加產甲烷培養基能促進低溫菌種中產甲烷菌的生長速度。更優選的，低溫菌種污泥的制備方法還包括：將獲得的低溫菌種污泥在添加產甲烷培養基、ts為8％豬糞原料中攪拌混合，10-15℃厭氧發酵以擴繁足量低溫菌種污泥。優選的，污水與糞水混合后進過格柵，格柵分離污水和糞水混合物中的固形物，減輕后續處理的負荷。優選的，cstr一級發酵罐和cst二級發酵罐的罐內設有加熱盤管熱交換系統，利用太陽能板和氣煤兩用鍋爐的熱源對罐體加熱，實現中溫發酵。優選的，勻漿池內配置槳式立軸攪拌器一臺，讓污水和糞水充分混勻。優選的，勻漿池內設加熱盤管一套，保證原料的溫度在中溫發酵范圍內。優選的，預熱池內設加熱盤管一套，保證原料的溫度在中溫發酵范圍內。優選的，cstr一級發酵罐罐頂安裝立軸機械攪拌機，用于破除反應器表面的浮渣和原料充分攪拌混勻。優選的，cstr一級發酵罐罐頂裝有負壓裝置，保護罐體受損變形。優選的，cstr一級發酵罐罐壁設計有取樣管，用于發酵原料特征分析。優選的，cstr二級發酵罐罐底部對稱安裝二臺側式攪拌器，用于原料混合。優選的，cstr二級發酵罐頂部安裝一套溢流裝置。優選的，cstr二級發酵罐罐壁設計有取樣管。一種基于上述方法制備的沼渣。優選的，沼渣的有效成分含量n:0.5-1.5％，p2o5:0.5-0.8％，有機質10-40％。本發明的目的在于提供一種西瓜專用復合肥，包含沼渣、尿素、磷酸二銨、硫酸鉀，各組分重量比為：沼渣30-80％，尿素5-20％，磷酸二銨2-10％，硫酸鉀2-10％。優選的，沼渣50-80％，尿素8-15％，磷酸二銨5-8％，硫酸鉀3-7％。一種西瓜專用肥的使用方法，將重量比為沼渣30-80％，尿素5-20％，磷酸二銨2-10％，硫酸鉀2-10％的西瓜專用肥作為基肥，每畝地施肥150kg-250kg。優選的，在施用西瓜專用肥之前每畝地施用牛糞或豬糞等有機肥1500-2500kg。優選的，在施用西瓜專用肥之前采集和測定土壤樣品，根據土壤中有機質，全鹽，ph，全量氮，全量磷，全量鉀、堿解氮、速效磷的含量適當的調整西瓜專用肥各組分的比例及使用量。一種保障沼氣工程穩定運行的方法，該方法采用太陽能增溫、低溫菌種發酵、罐體保溫、沼氣鍋爐及發動機余熱多種技術手段。附圖說明圖1是規模化養殖場上下游干支溝農田退水氮、磷和cod污染周年動態變化圖；1和4是養殖場前端支溝排水監測點結果，2和5為養殖場后端支溝排水監測點結果；3和6為西大溝上游與下游監測點監測結果；圖2是低溫菌種沼氣發酵產氣效果圖圖3是低溫菌種沼氣發酵總產氣效果圖圖4是低溫菌種沼氣發酵產甲烷效果圖圖5是沼氣工程工藝流程圖圖6是低溫菌種污泥培育流程圖圖7是工程運行產甲烷效果圖圖8是工程運行容積產氣效果圖圖9規模化養殖廢水主要污染物氮磷cod變化規律圖圖10是西瓜配方肥試驗地各處理西瓜產量示意圖具體實施方式實施例1寧夏畜禽養殖污染特征研究1.1試驗監測區概況及各監測點布局選擇位于寧夏灌區靈武市的靈武規模化養殖場做為試驗區監測，該試驗監測區內有靈武萬頭豬場和奶牛場，萬頭豬場存欄數在3000頭到3500頭左右，出欄數為10000頭；牛場始建于2009年，目前存欄620頭牛。豬場與牛場周邊均有農田。按照養殖場的污水排放口、上下游支干排水溝，設置8個主要污染監測斷面(2個養殖場前端支溝排水監測點；南口、北口為養殖豬場水污染物排污監測點；2個養殖場后端支溝排水監測點；2個干溝(西大溝)上游與下游監測點)進行監測。1.2養殖業水污染物流量的監測與水樣的采集方法流量的監測方法：在監測期間(2010年11月至2011年10月)，對試驗監測區內豬場南口、北口兩個監測點，按照每15天取水樣，采用漂浮法測定流速。流量計算公式：流量(m3/天)＝橫截面積{渠(溝)寬)×水位}×流速m3/小時水樣的采集方法：對試驗監測區內其它各監測點每15天定時取水樣，水樣用聚乙烯取樣瓶封裝好后，保存在3～5℃條件下冰箱冷藏，待測。1.3水樣測試分析項目與方法分析項目：總氮(tn)、氨態氮(nh4+-n)、硝態氮(no3--n)、總磷(tp)、化學需氧量(cod)、五日生化需氧量bod5、大腸桿菌。分析方法：總氮(tn)采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法；銨態氮(nh4+-n)和硝態氮(no3--n)采用流動注射分析儀(traacs2000)測定；總磷(tp)采用過硫酸鉀消化鉬酸銨分光光度法；化學需氧量(cod)智能cod快速測定法；bod5采用稀釋與接種方法(hj505-2009)測定。1.4試驗結果與分析2010年冬季，我們對靈武養殖豬場兩個排污口進行本底調查，按照國家集約化畜禽養殖業水污染物最高允許日均排放濃度(gb18596-2001)，從表1調查結果可看出，養殖業水污染物中的總氮、總磷、化學需氧量(cod)和五日生化需氧量(bod5)均有不同程度超標，糞大腸菌群未測出，以上數據說明靈武豬場養殖場水污染物污染周邊環境，需加強治理。表1靈武豬場水污染物現狀結果(2010冬季)靈武規模化豬場水污染物污染負荷估算表2規模化豬場廢水污染負荷估算從表2可看出，按照國家集約化畜禽養殖業水沖工藝最高允許排水量標準(gb18596-2001)，靈武規模化養殖豬場兩個排污口排放量均未超標，但養殖廢水污染負荷較高，其中總氮年排放量總量達到4.86噸，cod達到19.92噸，而總磷只有0.17噸，表明氮和cod是養殖廢水污染的主要指標；從不同季節來看，兩個排污口氮磷和cod濃度冬季明顯高于夏季，這是由于夏季養殖場糞便沖洗次數多，稀釋了各項指標濃度，但冬季污染負荷并沒有因此而降低，說明在冬季更應加強對養殖廢水污染防治工作；從兩排污口濃度和負荷量來看，氮磷數據北口明顯高于南口，這主要是由于北口排污口大于南口，另外北口地處農溝廢水流量較緩慢，cod南口高于北口，主要是由于南口比較接近豬場，cod主要是以有機物形式存在難以稀釋的緣故。規模化養殖業水污染物對試驗監測區上下游干支溝排水的影響從養殖場上下游干支溝農田退水周年動態監測結果表明(見圖1)，從養殖場周邊上下游干支溝排水中的總氮、總磷和cod來看，不同監測點差異較大，依次順序為養殖場下游干溝(2、5)＞西大溝兩點(3、6)＞養殖場上游干溝(1、4)，說明規模化養殖業水污染物對試驗監測區下游干支溝排水影響很大；從一年養殖場上下游干支溝的排水中的總氮、總磷和cod動態變化來看，氮磷和cod冬春季＞夏秋季，冬春季各監測點變幅較大，總氮在2.95-89.22mg/l、總磷在0.16-18.14mg/l、cod在96.17-402.5mg/l，均超過地表水劣ⅴ類水的標準；夏秋季各監測點相對變幅較小，總氮在1.47-48.16mg/l、總磷在0..07-6.12mg/l、cod在31-146.9mg/l，大部分均超過地表水劣ⅲ類水的標準；由于寧夏灌區屬于半干旱地區，農作物用水主。要依靠灌溉，冬春季由于農田灌溉較少，農田退水較少，所以冬春季農田退水總氮、總磷和cod濃度較高，而且變幅較大，而夏秋季農作物灌溉較頻繁，尤其是稻田用水量大，造成農田退水較多，從而稀釋了農田退水中的氮磷和cod濃度，但整體依然很高。以上數據表明養殖廢水對周邊農田干支溝排水污染嚴重，也是農田退水主要污染源之一，對黃河水體的污染也存在潛在威脅。實施例2規模化養殖污染控制技術研究采用“太陽能增溫+低溫菌種發酵+罐體保溫+沼氣鍋爐+發動機余熱”的多種技術手段來保證春、秋和冬季等低溫下以及增溫措施出現故障下沼氣工程的穩定運行。①基于多重工藝集成的低溫發酵工藝技術沼氣工程保溫技術構建:通過比選確定聚氨酯發泡材料作為寧夏地區沼氣工程保溫材料的基礎上，構建適合沼氣工程建設保溫技術方案，保溫材料為聚氨酯，現場直接發泡，由發泡機罐體噴涂完成，外殼采用彩色瓦楞鋼板，防雨，同時美化外觀。②沼氣工程增溫技術a太陽能耦聯沼氣鍋爐聯合增溫技術:主要以原料增溫和罐體保溫為主。原料增溫中溫厭氧消化的重要條件，為保證消化池在35-38℃條件下正常運行，需要對原料進行升溫。按每天有11.7噸原料，需要配制成39噸6％含固率反應原料計，需27.3噸補充水。將輸出熱水通過換熱器和罐體接觸對原料進行增溫，來實現熱量的利用。根據當地氣溫及地溫情況，干原料溫度取20℃，補充水溫10℃。假設糞水比熱容和清水相當，原料反應溫度40℃，則須向罐體輸送熱量為：11.7×1000×(40-20)+27.3×1000×(40-10)＝1.05×106kcal罐體保溫熱水循環系統熱能第二個用途是用于厭氧反應罐保溫的保溫。在此過程中應考慮管道散熱損耗。反應罐體保溫需補充熱能等于罐體散熱，先計算散熱功率，q＝λ×s×(t1-t2)采用聚氨酯發泡保溫圍護，導熱系數λ＝0.0302。經過設計計算和經濟核算厚度為100mm，按照當地冬季天氣情況(平均氣溫零下10℃，風速5m/s)，可確定保溫層外面溫度為-5℃，一級厭氧罐體尺寸為φ7.64mx9.6m，頂部為臺體結構，共一座；二級發酵罐罐體尺寸為φ9.93mx4.8m，頂部為儲氣膜則：s1＝3.14×7.64×9.6+3.14×3.82/0.951＝285.28m2s2＝3.14×9.93×4.8+3.14×4.865/0.951＝242m2s＝s1+s2＝527.28m2將以上所求數值代入上式，得q＝λ×s×(t1-t2)/b＝0.64×105kcal，b、總供熱量經過以上計算過程，系統運行所需熱量：1.05+0.64＝1.69×106kcal，折合日用標煤：1.69×106/7000＝241kg，折合沼氣：1.69×106/5600＝302m3，目前每平米太陽能熱水器每天能提供的熱量為2200kcal，因此，只要提供合適的太能板面積，可以完全穩定提供的工程所需熱量。但由于太陽能的不連續性和間斷性，在夜間、連續陰天以及雪天等氣象條件下，僅靠太陽能并不能完全解決沼氣生產裝置維持在適宜的生產溫度。本研究研發了一種太陽能耦聯沼氣鍋爐增溫的聯合增溫技術，——熱電聯產增溫技術:同時如果沼氣工程以發電為主，可以采用發電余熱增溫替代沼氣鍋爐，以節約能源。因此，針對寧夏等嚴寒地區沼氣工程，根據工程的建設特點和沼氣的用途，可采用多種增溫方式對工程進行熱量輸入，具體采用方式根據當地氣溫條件進行選擇，具體如下表3所示。表3沼氣工程增溫方式注：+++優先采用；++采用；+選擇采用；－不采用③基于沼氣發酵菌群優化調控的低溫發酵技術a低溫菌種的培育與調控技術表4低溫菌種培育產氣情況由表4低溫菌種培育產氣試驗結果可看出知，啟動階段，10℃和15℃環境條件下，隨著馴化時間的延長，容積產氣率和ch4都增加，其中容積產氣率從21天時開始基本穩定，到45天時，開始略微下降，ch4含量從16天時開始穩定，截止60天的試驗時間，都穩定在50％以上。15℃馴化條件下，無論是容積產氣率還是甲烷含量都高于10℃馴化條件下的試驗組，以容積產氣率明顯。b低溫菌種沼氣發酵效果將擴大培養后的低溫菌種污泥以30％的接種量接種于豬糞為原料，ts為8％厭氧發酵瓶中(容積1500ml)，進行低溫菌種沼氣發酵效果試驗，試驗結果見圖2、3、圖4。由圖2、圖3和圖4可知，在10℃和15℃條件下，經過馴化培育的低溫菌種污泥與傳統接種中溫污泥相比，容積產氣率和總產氣量都高于接種中溫污泥試驗組，在10℃條件下，接種低溫菌種污泥試驗組總產氣量比接種中溫污泥試驗組提高15％；在15℃條件下，接種低溫菌種污泥試驗組總產氣量比接種中溫污泥試驗組提高18.5％。c低溫菌種污泥的培育工藝圖6中步驟ⅰ為低溫菌種污泥的起始階段。由于起始階段是步驟ⅱ的菌源，因此第一階段的菌源篩選至關重要，菌源可以來源長期處于低溫環境下的陰溝污泥、池塘污泥或低溫環境下已馴化的污泥。同時為促進低溫菌源中產甲烷菌的生產速度，在豬糞料液中添加產甲烷培養基。步驟ⅱ為低溫菌種污泥培育的主要流程。此過程中由于菌源來源于上一批低溫菌種污泥，培養方法同步驟ⅰ，通過不斷重復步驟ⅱ，以擴繁足量低溫菌種污泥。d低溫菌種工程現場使用效果在寧夏靈農畜牧發展有限公司養豬場沼氣工程內進行了低溫菌種污泥投加現場試驗，投加條件見表5。試驗從2011年10月1日開始，連續監測了30天，試驗結果見表6。低溫菌種污泥投加后，在30天內，除開始前3天，工程容積產氣率都維持在0.2m3.m-3d-1以上，其中在第15天達到最高0.35m3.m-3d-1；甲烷產氣率從第11天開始，維持在50％以上，在第16天達到最高58.4％。以上試驗說明，工程投加低溫菌種后，在不提供外源增溫保溫工程措施的基礎上，可依靠低溫菌種對沼氣發酵菌群的優化調控，依然可以穩定產氣。表5低溫菌種現場投加條件表6低溫菌種現場使用效果實施例3示范工程發酵適應性研究為驗證和優化小試研究成果，集成了低溫發酵與增溫保溫技術和厭氧發酵過程調控技術在示范工程上進行了適應性研究，構建出適合寧夏地區規模化畜禽糞便資源化處理工藝技術體系。具體研究結果如下：a工程概況工程位于寧夏靈武市靈武農場，該公司是靈武農場的優勢產業和支柱產業之一，是寧夏最大的規模化瘦肉豬生產基地。工程主要用于處理該養豬糞污，日處理ts含量為6％的糞污約39m3，日產沼氣約700m3，發酵后殘渣作為有機肥還田利用。b工藝流程與技術參數----主要工程設施(見圖5)及技術參數集水池:為使豬場沖洗污水收集利用不污染環境，同時將沖洗污水中的固形物能有效分離出來，集水池與糞水溝聯接處設格柵以分離豬場尿污水中的固形物，減輕后續處理的負荷。本工程集水池和站外沼液池合建，全地下鋼砼式，池容60m3。勻漿池:勻漿池容積為33.6m3。池體為鋼砼結構，其外形尺寸為ф3.5×3.5m，池深3.5m，水位高度是3.0m。勻漿池為地下式，建設在預處理間內。勻漿池內配置槳式立軸攪拌器一臺，主要作用攪拌，讓污水和糞污充分混勻。預熱池:預熱池將起到控制進料量和冬季進料時加溫調節的作用。預熱池容積為33.6m3。池體為鋼砼結構，外形尺寸為圓筒內徑3.5m，池深3.5m，建設在預處理間內，與勻漿池連接，預熱池和勻漿池之間設置自動閘板閥。閘板開啟后原料通過自流從勻漿池進入預熱池。勻漿池內建槳式立軸攪拌器一臺，同時設加熱盤管一套，保證原料的溫度在中溫發酵范圍內。cstr一級發酵罐:該罐為地上罐，采用搪瓷板拼裝而成，圓柱形，容積440m3，是該沼氣工程主體罐，用于原料一級發酵，通過連續進料出料和攪拌，實現連續全混發酵產氣。罐內設有加熱盤管熱交換系統，利用太陽能板和氣煤兩用鍋爐的熱源對罐體加熱，實現中溫發酵。罐頂安裝立軸機械攪拌機，用于破除反應器表面的浮渣和原料充分攪拌混勻；罐頂裝有負壓裝置，保護罐體受損變形；罐壁設計有取樣管，用于發酵原料特征分析。cstr二級發酵罐:該罐為地上罐，容積371m3，集發酵和儲氣于一體，罐頂部為雙膜式干式氣囊，用于儲存cstr一級發酵罐和cstr二級發酵罐產生的沼氣，下部為發酵室，采用搪瓷板拼裝而成。該罐是繼cstr一級發酵罐之后的二級發酵罐，經過cstr一級發酵罐發酵后的原料進入cstr二級發酵罐進行進一步發酵處理，cstr二級發酵罐產生的沼氣通過沼氣管道一起和cstr一級發酵罐產生的沼氣輸送到沼氣凈化系統。罐底部對稱安裝二臺側式攪拌器，用于原料混合，頂部安裝一套溢流裝置，罐壁設計有取樣管。沼渣沼液緩存池:緩存池為全地下鋼砼式，容積37.7m3，緩存池的主要作用是沼渣沼液的臨時儲存。同時當反應器需要排渣時，緩存池也可以儲存一級和二級反應器排出的底渣，因為排渣都是定期間斷運行，因此沼渣沼液存儲和底渣的存儲兩者共用該緩存池。站外沼液池:站外沼液池為全地下鋼砼式，容積228m3，與集水池合建，經厭氧發酵產生的沼液通過固液分離機將沼液中固體物分離出來制作固體有機肥，液體部分存儲在站外沼液池，用以灌溉農田、養育果林、道旁綠化或泵壓給附近蔬萊基地噴灌、滲灌等，不造成環境二次污染。因為靈武農場有6萬余畝，溫室大棚面積也較大，對沼液需求季節變化較小，因此現有沼液池能滿足沼液儲存的要求。沼氣凈化系統:該系統主要由脫水器和脫硫器組成，經cstr一級發酵罐和二級發酵罐產生的沼氣輸送至沼氣凈化系統，首先經1#脫水器進行脫水處理，脫水后的沼氣進入1#脫硫器，脫除沼氣中含有的h2s氣體，再進入2#脫水器進一步脫水，經h2s檢測器、co2檢測器和ch4檢測器檢測合格后，經增壓風機增壓后輸送至鍋爐房和發電機房。本脫硫器采用三氧化二鐵進行脫硫，脫硫后h2s含量在20mg/m3以下。加熱增溫系統:針對寧夏等寒冷地區冬季低溫下沼氣工程產氣率低以及僅太陽能熱源不能維持沼氣生產適宜溫度的問題。工程采用太陽能耦聯沼氣鍋爐聯合增溫，該加熱系統主要由太陽能集熱器、沼氣鍋爐和加熱盤管以及溫度控制裝置組成，可保證沼氣生產溫度維持在適宜范圍，實現沼氣工程在行寒冷地區的穩定運行。沼氣利用:工程沼氣利用主要用于養殖場燃料補充和沼氣發電，發電機組為沼氣專用發電機組，額定功率為60kw，進氣壓力要求為2000～3000pa，ch4含量要求大于50％。實際工作功率與進氣壓力和甲烷含量具有極大相關性。控制系統:控制系統由監測和控制兩部分組成，通過plc自控程序，通過手動定時控制和自動控制實施，手動定時控制包括現場控制和遠端控制兩種方式，同時手動控制可以通過計算機監控程序顯示數據記錄曲線圖和各裝置工作動態畫面。自動控制和監測系統實現聯動，通過計算機plc遠端控制系統，可實現整個沼氣工程的自動監控運行，出現故障可自動停止并報警。示范工程適應性試驗a適應性試驗設計在前期11月份化學促進劑和低溫菌種污泥聯合應用試驗的基礎上，啟動太陽能板和沼氣鍋爐聯合增溫系統，并投加一定的產甲烷菌劑，進行低溫下各技術適應性工程驗證試驗。b示范工程啟動運行效果泵入ts為8％的豬糞料液至設計容積，并啟動太陽能板和鍋爐加熱系統，維持中溫發酵溫度在30℃左右，即進入發酵啟動產氣階段，每2d檢測沼氣含量和容積產氣率，結果如表2-10所示，由表7可知，沼氣中ch4含量隨運行時間的延伸而逐漸升高，在第10d至14d期間時，甲烷穩定在60％上下，甲烷含量基本趨于平衡。容積產氣率在運行初期較低，從第6天后，容積產氣率迅速增加，在第12d時，容積產氣率到達1.58m3.m-3.d-1。結合ch4含量和容積產氣率隨時間的變化規律，表明工程啟動成功，在第12d時達到了產氣高峰，此時即可按設計要求進行連續進料運行。表7示范工程發酵啟動階段產氣效果2d4d6d8d10d12d14dch4含量(％)15.622.832.551.758.460.259.2容積產氣率(m3·m-3·d-1)0.120.260.370.680.911.581.45c示范工程連續運行效果圖7為工程啟動成功后連續運行30d的情況，由圖7可知，在30d的連續運行期間，ch4含量基本都維持在55％以上，最高時可達到63.5％，表明厭氧發酵微生物生態系統對豬糞的代謝轉化高效，產甲烷菌和各類產酸菌處于良性平衡。由圖8可知，在30d的連續運行期間，容積產氣率除第10d和第18d低于1.0m3.m-3.d-1以外，其他都維持在1.0m3.m-3.d-1，最高達到了1.45m3.m-3.d-1。以上結果表明，在30d的運行期間，工程運行非常穩定，為沼氣工程技術在寒冷地區的推廣提供了參數和依據。規模化養殖廢水主要污染物氮磷cod變化規律從圖9可看出，3年來規模化養殖廢水北排污口小于南排污口，這是由于北排污口離萬頭豬場較遠的緣故；由于沼氣無害化工程實施后，養殖廢水不在向農田排放，造成農田退水主要污染物氮磷、cod明顯減少，尤其是cod、總氮、氨氮減少幅度較大，cod減少幅度在68.7％-81.7％，氨氮減少幅度在77.8％-81.6％，總氮減少幅度在34.7％-64.1％。示范工程效益分析集成小試成果在示范工程發酵適應性試驗驗證后，表明沼氣工程可以在寒區穩定運行，并對示范工程效益進行了分析。a能源效益:本項目實施后，日均產氣700m3，年產沼氣25.6m3，每m3發電1.5kwh，年發電約38.4萬kwh。因此該工程的建設，可以實現豬糞廢棄物的資源化利用，變害為利，能源效益非常顯著。b經濟效益:本工程年發電約38.4萬kwh，按0.45元.kwh-1計算，獲利17.28萬元；工程每天產生有機肥約40噸，年產有機肥1.46萬噸，根據寧夏地區有機肥價格，沼渣按1000元.t-1計算，沼液按80元.t-1計算，有機肥年獲利143.7萬元。本工程年毛利潤為：17.28萬元+143.7萬元＝160.98萬元。c環保效益:工程運行后，每天可消納39m3的豬糞糞污，年減排codcr約600噸，tn約70噸，tp約13噸。解決了養豬場產生的大量豬糞、沖洗水出路問題，有效治理了養殖場廢物對周邊天然河流和飲用水的污染。同時該工程的實施也為寧蒙灌區面源污染的有效控制提供了一條技術途徑。d社會效益:項目實施后，養殖污染得到了有效治理，減少了環境污染。同時通過沼氣發電，可解決廠區或周邊農村用電的問題，還可以提供一定的炊事能源，減少柴薪砍伐。工程每天可產生約40m3有機肥，促進了當地有機農業的發展。該工程還可解決3-5人就業問題。e綜合效益:在本工程中，以沼氣厭氧工程技術為中間起紐帶，把畜禽養殖業和種植業有機結合起來，因而形成了“畜禽養殖－能源－種植業－畜禽養殖”的良性循環道路，因此該項目的實施為畜禽養殖產業的清潔生產提供了支撐。實施例4規模化養殖廢棄物綜合利用技術研究在規模化養殖污染控制的基礎上，有針對性的采用科學調配技術，并結合灌區種植的西瓜和設施蔬菜需肥規律，研制開發以沼渣、沼液為基料的各種專用肥；采用田間試驗、室內分析與生物統計相結合的方法，在試驗區開展各種專用肥肥效試驗，提出以沼渣、沼液循環利用為主的農田安全利用關鍵技術體系，為寧夏灌區規模化養殖廢棄物循環綜合利用提供技術支撐。本試驗的幾種西瓜配方肥均以沼渣為主原料結合其他原材料配制而成。表8西瓜試驗地基施肥用量表尿素含n量約46％，磷酸二銨含p2o5量約46％、含n量約18％，硫酸鉀含k2o約50％。試驗設計：試驗布置在楊洪橋鄉沙壩頭七隊，試驗地面積1.8畝/塊，前茬作物水稻；該試驗設計主導思想為高氮、高磷、高鉀養分試驗，采用隨機區組設計。設5個處理，分別為習慣施肥、配方ⅰ(高氮)、配方ⅱ(高磷)、配方ⅲ(高鉀)、和配方ⅳ，把習慣施肥，設為對照，重復三次，小區面積為3.8m×13m＝49.4m2，在每畝施有機肥(牛糞)2100/kg/666.7m2基礎上，撒施化肥和沼渣組成的配方肥，用量見表8，西瓜品種為美國雙抗早冠龍，4月8日播種，壟寬1.9m(種2行)，株距70cm，7月5日收獲，測產是按試驗小區單收后，全部稱重記產，田間管理等同于習慣施肥。測定項目與方法：土壤樣品采集與測定：試驗于施肥前3月10日采取多點s取樣法采集基礎土樣，采樣深度為0-30cm，充分混合均勻，風干；在西瓜收獲后，按照不同試驗小區取0-30cm土樣15個，按照常規分析方法分析測定了有機質，全鹽，ph，全量氮，全量磷，全量鉀、堿解氮、速效磷指標；鮮土樣用0.01mol/lcacl2浸提，流動注射分析儀(traacs2000)測定土樣硝態氮、銨態氮。植物樣品采集與測定：在西瓜收獲后，按照不同試驗小區采集西瓜植株樣品與西瓜果實，同時測定整株植物的干鮮重，烘干植物樣品粉碎，果實(西瓜)測鮮樣，用濃h2so4-h2o2消解，采用凱氏法測定全n、鉬銻抗比色法測全p、火焰光度法測定全k；用手持式折光儀測西瓜的含糖量。收獲與測產：西瓜測產是按試驗小區的不同單收后，全部稱重。結果與分析4.1土壤基礎養分狀況表9西瓜試驗地基礎土樣養分含量表(0～30cm)通過表9西瓜試驗地基礎土樣養分含量表可以看出，該試驗地的有機質，全量氮含量偏高，速效養分都很高，尤其是速效磷的含量很高，可見該試驗地的肥力水平較高。這是由于該試驗地是稻田和西瓜輪作的田，由于當地農民種作物時施肥量高，造成大量養分殘留在土壤中，使得土壤養分增高。產量結果分析表10西瓜配方肥試驗地各處理西瓜產量(kg/666.7m2)重復習慣施肥配方肥ⅰ配方肥ⅱ配方肥ⅲ配方肥ⅳ重復12267.32422.52739.72476.52334.8重復22490.02429.32341.52523.72807.2重復32705.92773.42510.22564.22533.2均值2487.82541.72530.52521.52558.4標準差219.3200.7199.843.9237.2從表10西瓜試驗地各處理西瓜產量的標準差可以看出各重復間的重復性較好，尤其是配方肥ⅲ的重復性最好，說明試驗間的差異小。從圖10可以看出4個西瓜配方肥的西瓜產量均高于農民的習慣施肥，尤其是配方肥ⅳ和配方肥ⅰ，增產明顯，說明施用配方肥好于農民的習慣施肥，而且施用方便，省時。表11西瓜配方肥試驗地投入、產出效益表注：西瓜2.8元/kg，尿素3.9元/kg，磷酸二銨5.8元/kg，硫酸鉀12.2元/kg。從表11可以看出，4個配方肥較習慣施肥均有增產，配方肥ⅳ和配方肥ⅰ增產較大，增產了2.8％和2.2％；配方肥ⅱ和配方肥ⅲ增產較小，只有1.7％和1.4％，雖配方肥都有增產，但沒有超過5％，增產效果不顯著。從凈收益上看，配方肥ⅳ和配方肥ⅰ的凈收入也高于配方肥ⅱ和配方肥ⅲ，習慣施肥最低；從畝增效益和產出/投入比上看看，配方肥ⅳ投入最小，畝增效益最大畝，畝增產率2.8％，畝節本增效307.6元，從環境和節本增效考慮配方肥ⅰ的施氮量高，是33.2kg/666.7m2，配方肥ⅳ的施氮量低，是19.4kg/666.7m2兩者相差13.8kg/666.7m2的氮，配方肥ⅰ的施氮量比習慣施肥的施氮量高出2.9kg/666.7m2，配方肥ⅳ比習慣施肥的施氮量低10.9kg/666.7m2，故配方肥ⅳ符合該課題減氮控磷的指導思想，由此得出，配方肥ⅳ是本試驗要選擇以沼渣為主的最好西瓜配方肥。品質、養分結果分析表12西瓜配方肥試驗西瓜植株和果實化驗數據(單位：％)從表12西瓜的含糖量一欄可以看出，用配方肥ⅳ和配方肥ⅰ的種植的西瓜含糖量最高，達到了8.2％，說明用配方肥ⅳ和配方肥ⅰ種植的西瓜甜度好于配方肥ⅱ和配方肥ⅲ種植的西瓜，也好于用習慣施肥種植的西瓜；從西瓜莖葉養分含量一欄可以看出，西瓜莖葉中吸收的全氮、全磷、全鉀的量，與我們設計的高氮、高磷、高鉀肥有很好的相關性，成正相關，習慣施肥中西瓜的莖葉全氮含量最高，達到2.43％，這與它的施氮量高也成正比。而配方肥ⅳ的施氮量只有16.6kg/666.7m2，配方肥ⅰ的施氮量是30.4kg/666.7m2，它們莖葉中吸收全氮量卻相同，西瓜的產量配方肥ⅳ卻高于配方肥ⅰ的西瓜，這說明，單純的施一種肥料是不行的，要氮、磷、鉀合理配合施用最好，進一步說明施氮量高，造成作物對養分奢侈吸收嚴重，但起不到真正的增產作用，造成大量的肥料浪費，更重要地會增加環境污染的風險。從西瓜果實養分含量看，各處理差異不大，這與西瓜的生長期短有關。本試驗初步結果表明：1.研制生產的四個西瓜配方肥是以沼渣為主的有機質含量高的復合肥，可以改善土壤環境和增加西瓜的品質，是種植西瓜良好的復合肥。2.單一的施用高氮、高磷、高鉀，對西瓜的產量、品質都不好，要氮、磷、鉀合理配合施用最好。3.四個西瓜配方肥與習慣施肥相比，從經濟效益和環境效益綜合評價來看，西瓜配方肥ⅳ表現最好，畝增產率2.8％，畝節本增效在307.6元。當前第1頁12