牛场污水原水NH3和温室气体排放特征与减排研究

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随着近几年国家对现代畜牧业的大力支持,中大型规模化肉牛及奶牛场养殖场占比越来越大,同时也带来了严重的环境污染压力。目前,国内对畜禽产生固体粪污NH3和温室气体气体排放研究较多,也比较成熟。但在液体粪污NH3和温室气体研究较少,且其研究大部分都是针对猪场原水与沼液进行的研究,牛场污水研究相对较少。牛场液体粪污具有日排污量大,贮存量多,污水主要组成为尿液等特点。而牛场污水理化指标与其他畜禽种类养殖场有一定差异,所以对牛场污水NH3和温室气体进行系统检测具有一定的研究意义。本文以奶牛场污水原水为研究对象,采用了动态箱法对其贮存过程中NH3和CO2、CH4、N2O等温室气体的排放特性及减排技术做以下探索:1、对污水原水氨气和温室气体排放进行季节性监测,每个季节监测35d后得出:夏、秋和冬季氨气35d累积排放量分别为140.08、78.34和47.01 g·m-2;CO2累积排放量分别为2259.03、1347.97和293.79 g·m-2;CH4累积排放量分别为147.87、147.78、1.84 g·m-2;N2O夏季累积排放量为810.10 mg·m-2,秋季704.24 mg·m-2,冬季累积排放几乎为零,与CO2等排放量相比,N2O整体排放量均较低,且冬季基本可以忽略。2、用柠檬酸对原水进行酸化处理,酸化pH为6.5和4.5,结果表明:酸化处理能极显著减少NH3和N2O的排放(P<0.01),与对照组相比,酸化pH6.5处理组和pH4.5处理组分别减少了69.76%和84.44%的NH3累积排放量(P<0.01),同时减少了62.92%和85.01%N2O累积排放量(P<0.01);然而,酸化处理却分别增加了CO2累积排放量达56.05%(pH6.5)和203.14%(pH4.5);不同酸化pH对CH4累积排放量影响表现出不一致,pH在4.5时,减少了96.25%的CH4累积排放量(P<0.01),而pH在6.5时却增加了226.83%的累积排放量(P<0.01)。3、用椰壳活性炭和饲用的稻草秸秆对原水进行覆盖处理,覆盖厚度均为5cm,结果表明:秸秆覆盖和活性炭覆盖处理均能减少NH3和CO2累积排放量(NH3相比对照组减少了16.91%76.67%,CO2减少排放9.49%28.75%),而秸秆和活性炭覆盖处理却显著增加CH4的累积排放量(P<0.05),秸秆组和活性炭组相对于对照组分别增加了34.60%和32.00%;不同覆盖材料对N2O排放也表现出不一样的影响,活性炭组相比对照组能减少8.08%的N2O累积排放量,而秸秆组却增加排放了10.73%的N2O。4、用柠檬酸酸化后再用椰壳活性炭与稻草秸秆进行覆盖处理,酸化pH为6.5与4.5,覆盖厚度均为5cm结果表明:酸化+覆盖处理均能显著性减少原水NH3的累积排放量(P<0.01),pH6.5+秸秆、pH6.5+活性炭、pH4.5+秸秆和pH4.5+活性炭组比对照组减少排放75.22%94.83%,其中使用秸秆覆盖的两个酸化组减排效果优于使用活性炭组,pH6.5+秸秆组效果最佳。酸化+覆盖处理对各温室气体排放影响不一致:对CO2排放影响中,仅pH4.5+活性炭组减少了污水原水10.58%的CO2累积排放量(P>0.05);其余三组比对照组增加CO2排放38.73%175.58%;对CH4排放影响中,pH4.5+秸秆与pH4.5+活性炭组分别减少97.80%和97.35%的CH4累积排放量(P<0.01)但pH6.5+秸秆和pH6.5+活性炭组却分别增加了174.25%和76.30%的CH4累积排放量(P<0.01);对N2O排放影响中,酸化pH6.5+秸秆和pH6.5+活性炭处理的两组分别增加63.42%和60.53%的N2O累积排放量(P<0.05),而pH4.5+秸秆和pH4.5+活性炭处理的两组分别减少排放9.59%和49.06%的N2O累积排放量,pH4.5+活性炭组具有显著性(P<0.05)。5、对以CO2当量计算,减排研究中对各处理组综合温室气体进行分析后发现,覆盖处理后与对照组相比CH4仍然是温室气体的主要贡献者,而酸化处理后pH6.5组是CH4,pH4.5组是CO2,同样的,酸化+覆盖处理后pH为4.5的两各试验组温室气体主要贡献者也变成了CO2。从综合温室效应分析,仅pH4.5组和酸化+覆盖中pH为4.5的两组温室效应比对照组小,其中pH4.5+活性炭组减少温室效应效果最佳。
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