生物天然气是指将沼气中以CO₂为主的杂质气体脱除后,使CH4含量提升至天然气标准的一种高品位可再生能源,其规模化利用可在一定程度上缓解我国天然气的供需矛盾问题。同时,生物天然气可在能源利用过程中实现CO₂的近零排放。沼气提纯制备生物天然气的关键在于沼气中CO₂的低成本分离。在众多沼气CO₂分离技术中,CO₂化学吸收法具有高CO₂分离效率、低CH4损失、高CH4纯度和操作简便等优势,是近期可以大规模推广应用的技术之一。沼气CO₂化学吸收法技术瓶颈在于CO₂分离成本高,尤其是富CO₂吸收剂溶液的热再生能耗,其可占全部能耗的60%以上。因此,降低沼气CO₂分离技术成本的关键在于降低富CO₂吸收剂溶液的再生能耗。若能摒弃富液热再生部分,只保留CO₂吸收部分,将可能会降低化学吸收法成本,但CO₂吸收非循环工艺对CO₂化学吸收剂的消耗量巨大。因此,选择合适的吸收剂成为其能否成功应用的关键。作为沼气工程副产物,沼液呈弱碱性,并富含刺激植物生长的有益成分,理论上可作为一种融合CO₂吸收和生物储存的可再生吸收剂,基本满足CO₂吸收非循环工艺要求,其首要问题是对沼液CO₂吸收性能进行强化。外源CO₂吸收剂的添加有助于提升沼液的CO₂吸收性能,但也会影响沼液的植物生理毒性。基于此,本文研究了6种典型外源CO₂吸收剂对沼液CO₂吸收性能及生态毒性的影响,探究了沼液浓缩倍数和外源吸收剂添加量对沼液CO₂吸收性能的提升效果,并从植物生理毒性及总磷含量角度分析其对富CO₂沼液农业应用的影响,最终以沼液水培生菜的方式来探究在实际农业应用中的可行性。研究结果表明:（1）与原沼液相比,浓缩5倍后沼液的CO₂吸收量提高了71.4%,但因沼液黏度的增加导致沼液CO₂吸收速率的下降。浓缩过程对沼液中以氨氮为主的有害物质脱除明显,5倍浓缩沼液的氨氮脱除率可达87.69%。浓缩过程及引入外源吸收剂均能脱除沼液中的磷元素,可大幅降低沼液施用时对环境带来的危害。（2）与直接向原沼液中引入低浓度吸收剂相比,向浓缩沼液中添加高浓度吸收剂可大幅提高单位体积沼液的CO₂携带量。乙醇胺（Monoethanolamine,MEA）强化的5倍沼液,35℃吸收饱和时CO₂负荷可达0.40 mol/L,是5倍浓缩沼液的14.8倍,且能在10min内达到CO₂吸收饱和。精氨酸钾（Potassium L-Argininate,PA）强化的5倍沼液具有最高的CO₂负荷,吸收饱和时可达0.68mol/L。（3）尽管PA在高吸收负荷上具有一定优势,但富CO₂沼液的植物生理毒性较高。浸种应用时,稀释后的沼液中PA浓度不能超过0.035mol/L,而此时其对于沼液CO₂携带量的提升并没有实际优势。MEA强化沼液稀释后浸种时,添加浓度控制在0.1mol/L时不影响种子发芽。同时,MEA在沼液中的生物降解性较其它吸收剂也具有明显优势,在原沼液中5d的生物降解率可达55%。因此,MEA在吸收负荷、吸收速率及低植物生理毒性方面具有综合优势。（4）沼液中氨氮含量是影响其植物生理毒性的关键因素,脱氨处理和5倍浓缩分别可使沼液氨氮脱除率达92.2%和88%。富碳脱氨沼液只需要稀释5倍即可实现生菜水培的良好长势。稀释5-30倍的脱氨沼液水培生菜长势均优于营养液水培,其中5倍稀释水培的生菜相对生长量最高,可达到150%。富碳5倍浓缩沼液只需稀释20倍以上即可作为生菜水培液（相当于将原沼液稀释4倍以上）。沼液水培改善了生菜在硝酸盐含量方面的品质,5倍稀释脱氨沼液的水培生菜中NO3-N含量仅为13mg/kg,仅为营养液水培生菜的4.6%。（5）当营养液MEA添加浓度低于0.001mol/L时,生菜具有良好长势,而MEA浓度高于0.002mol/L时,生菜根系完全腐烂。MEA添加浓度在0.001mol/L内,生菜的相对生长量均高于100%,当MEA添加浓度在0.0005mol/L时,生菜的相对生长量达到峰值。综上,沼液通过“浓缩-引入吸收剂-稀释施用”的过程,可提高外源吸收剂的添加量,同时降低沼液自身的植物生理毒性。沼液中引入合适浓度的MEA不仅可大幅提高其CO₂吸收性能,而且不会增加沼液的生态毒性,甚至对植物生长用具有积极作用。