48福建农业科技 2003年第6期
生态
农业
水体富营养化的发生、危害及防治
350003)刘用场 (福建省农科院情报所
一定的环境条件下发生突发性地增殖和聚集,随着藻类及浮
游生物种类和数量的不同,水体反映出不同的颜色,一般由占优势的浮游生物的颜色决定,如蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种富营养化现象发生在江河湖泊叫做“水华”,发生在海洋叫做“赤潮”。一旦发生赤潮或水华,水体中藻类及浮游生物和绿色植物迅速繁殖,使水体透明度下降,溶解氧减少,水质恶化,有些赤潮生物还会分泌出粘液,粘在鱼、虾、贝等生物的鳃上,妨碍呼吸,导致鱼类及其他水生生物大量死亡。其次,含有毒素的赤潮生物被海洋生物摄食后能引起中毒死亡,人类食用含有毒素的海产品,也会造成类似的后果。第三,大量赤潮生物死亡后,在尸骸的分解过程中要大量消耗海水中的溶解氧,同样会造成缺氧环境,引起虾、贝类的大量死亡,导致水产养殖业的灾难性后果。目前,赤潮已成为一种世界性的公害,美国、日本、中国、加拿大、法国、瑞典、挪威、菲律宾、印度、印度尼西亚、马来西亚、韩国、香港等30多个国家和地区赤潮发生都很频繁。我国自1933年首次报道以来,至1994年共有194次较大规模的赤潮,其中60年代以前只有4次,1990年后则有157起。212 影响水体的利用 水体富营养化现象一旦出现,水就不能被人畜直接利用。大量生物和有机物残体沉积于水的底层,在缺氧情况下,被一些微生物分解,产生甲烷、硫化氢等有害气体。富营养化的水体中还存在能使人畜中毒受害的亚硝酸盐和硝酸盐物质。
出现富营养化现象的水体,不仅影响水体的处理和利用,造成水生经济生物(如鱼类)的损失,而且恢复水体的清洁需要相当长的时间。1987年,巢湖水厂曾因大量藻类堵塞滤池被迫停止运转,造成近亿元经济损失。213 加速水体沼泽化、陆地化进程 由于富营养化的水体含有大量营养物质,使得藻类和水生生物大量生长和繁殖,加速了水体沼泽化和陆地化进程,破坏了特定地区的生态平衡。3 水体富营养化的防治311 控制污水的排放。防止水体富营养化产生最有效的办法是防止含氮、磷等营养物质的污水进入水体。具体地说,一是减少工业排放总量,提高工业废水再利用率;二是做到达标排放。工业废水与生活污水在排入环境前应先按照国家标准进入污水处理系统进行处理,去除其中的有害物质,降低氮、磷含量。312 减少含磷洗涤剂的使用。洗涤剂是人们生活的日用品,也是工业生产等方面的必需品。经济发达国家人均年用量约10kg,近年来,随着经济的发展,我国洗涤剂的生产量已达到每年300万t,并以年平均314%的速度递增。洗涤剂的种类较多,人们经常使用的有洗衣粉、餐具清洗剂、卫生间洗涤剂、地毯洗涤剂、金属洗涤剂、油污洗涤剂,等等。洗涤剂中含有大量的助洗剂三聚磷酸钠(又称五钠,英文缩写:STPP),由于磷是造成水体富营养化的关键因素,禁止使用含磷洗涤剂
水体包括一条小溪、一个湖泊、一段河流、一个池塘、一块沼泽地以至某处特定海域。水体富营养化是指水体中含有大量氮、磷等生物营养物质的现象,相对而言,一个营养物质贫乏的水体称为贫营养水体。在一定的条件下,一个年青的贫营养水体经过营养物质的自然累积也可发展成富营养水体,称之为自然营养化,不过这一自然过程通常需要很长的历史时期。由于人类文明的发展,上述过程可因人类的活动而加速形成,这时称为文明富营养化,即环境科学上通常所说的富营养化。人们把水体富营养化现象看成是水体质量恶化或水污染的一种标志。
水体富营养化的重要检测指标为水体中氮与磷的含量,其中磷的含量尤为重要。目前,世界各国对水体富营养化指标的划分标准大致相似,一般地说,如果水体中的无机氮和总磷浓度大于013mg/L和0102mg/L时,该水体即处于富营养化状态。1 水体富营养化污染的来源111 工业废水排放 富营养化的水体中含有较多的氮和磷,它们首先来自工业废水。钢铁、化工、制药、造纸、印染等行业的废水中氮和磷的含量都相当高。近年来,工业排放的废水逐年递增。据报道,2001年全国工业废水排放量达201亿t。但由于技术与资金的原因,大部分工业废水只经简单处理甚至未经任何处理就直接排入江河等水体中,许多废水中所含的氮、磷等物质也就不断地在水体中累积了下来。112 生活污水排放 人们在日常生活中也产生了大量的生活污水,2001年全国生活污水排放达227亿t,超过工业废水排放量。生活污水中含有大量富含氮、磷的有机物。其中的磷主要来自洗涤剂。
据统计,2001年全年排放废水中化学需氧量(COD)排放总量为140615万t,比上年减少217%。其中工业废水中COD排放量60715万t,比上年减少1318%;生活污水中COD排放量799万t,比上年增加810%。可见,生活污水已逐渐取代工业废水而成为水体富营养化的最大污染源。113 化肥、农药的使用 现代农业生产中大量使用化肥、农药,人类在享受它们带来农业丰收的同时,在很大程度上污染了环境。农药、化肥在土壤中残留,同时不断地被淋溶到周围环境,特别是水体中,其中所含的氮、磷就导致了水体富营养化。
此外,屠宰场和畜牧场也会有含有较多氮磷的废水进入水体等。2 水体富营养化的危害211 赤潮和水华现象 水体发生富营养化现象时,水体中某些微小的浮游植物、原生动物或细菌开始大量繁殖和生长,在
收稿日期:2003-03-16
作者简介:刘用场,男,1971年生,助理研究员。
2003年第6期 福建农业科技49
成为解决磷污染的最佳途径。应大力控制工业生产和生活中含磷洗涤剂的使用,生产研制推广使用无磷洗涤用品。313 减少化肥农药用量,大力发展有机生态农业。314 创造“活动水体”。相对而言,缓流或“死水”环境使水的自净作用受抑制,更容易发生水体富营养化。其次,引水冲污
可降低水体中营养物质浓度。315 施用除藻剂。在已经发生富营养化的水体中,可投放杀藻剂,控制藻类植物增生,减少水体富营养化危害。
不同池型沼气池产气性能及运行效果比较
黄勤楼1,黄惠珠2,陈金波1
(11福建省农科院牧医所,350013;21福建省农业厅农村能源环保总站)
摘 要 在福建省莆田市忠门镇月埔村选择3户农户建造两种户用沼气池进行周年试验。试验结果表明,地埋式常温沼气池产气量基本上同气温成正比,在沼气发酵原料不饱和状态下,沼气产量还受沼气发酵原料的影响;两种池型沼气池产气和运行效果不同,ZWD型沼气池比水压式沼气池运行效果好,池容产气量高1817%。关键词 沼气池 池型 温度 产气性能 福建省农村生活能源缺乏,农户大部分生活用能使用木材。据统计,农村薪炭柴占生活用能源总量的92114%,从而给当地森林资源和生态环境造成破坏。因此,利用农村具有丰富的沼气原料来发展农村户用沼气实为重要。但是,沼气发酵受沼气池型、厌氧发酵环境、发酵原料和浓度、接种物和温度等的影响。本文探讨的是两种池型沼气池对产气性能的影响并对其运行效果作了比较。1 材料与方法111 供试沼气池池型
试验采用两种池型沼气池。一种是GB4750-84农村家用水压式沼气池(以下简称水压式沼气池)(图1)[1]。其特点是采用圆筒形沼气池体,池体上下采用半球型,池体高1890mm、直径3000mm,瓶塞式活动盖,斜管底部进出料和圆形水压间组成,贮气室在发酵间内,气室里的沼气气压由发酵间与水压间之液面差来平衡及输出使用;另一种是福建省农科院畜牧兽医研究所研究设计的ZWD型沼气池[2,3](图2)。其特点是采用圆筒形沼气池体,但池体上下采用平面型,池体高1600mm、直径3000mm,进料采用顶部直管垂直进料,不设活动盖,侧面大出料口设计,贮气室亦在发酵间内,气室里的沼气气压亦由发酵间与水压间之液面差来平衡及输出使用。两种沼气池均采用地埋式常温发酵工艺,有效容积为10m3,总设计最大污水负荷能力110t/d,水力停留期(HRT)20天
。
GB4750-84标准建造的水压式沼气池,另一个为ZWD型沼气池。沼气池建成后进行试压(向沼气池内加水,当水柱
压力差达到70mm水柱时停止加水,经过24小时沼气池内水位下降115118cm),试压合格后投入试验。试验采用一次性投料启动,以后定期投料。11212 投料配方与管理 每个沼气池投入干稻草200kg、干猪粪750kg(含干物质8418%)、干牛粪200kg(含干物质8216%)、厕所人粪尿1000kg(含干物质112%)。投料前干稻草在池外拨水堆沤5天。投料时采用铺一层稻草加一层猪粪,再铺一层稻草再加一层牛粪,最后投入人粪尿并注满水。试验从2月1日开始启动投料,投料后经15天发酵开始产气。从第16天开始每5天定期向沼气池内投入干猪粪35kg,每天加水500kg。11213 测定项目 沼气启动时,记录沼气发酵第一次启动时原料投入量和试验过程中定期原料投入量;记录每日气温和月平均气温(向当地气象台查询);从投料后第16天开始,用LZ2-1型沼气流量计计量。试验测定进行一周年,运行效果观察两周年。2 结果与分析211 不同池型沼气池产气效果 沼气流量计计量结果(表1),水压式和ZWD型沼气池年平均池容产气率分别为01150m3/m3d和01178m3/m3d。3组ZWD型沼气池的产气率都比水压式沼气池高,3组试验池分别比对照池产气量提高1810%、1812%、2017%,平均提高1817%。
表1 两种池型沼气池年平均产气量比较水压式沼气池(CK)
用 户
(1)陈文林(2)陈文光(3)陈文星
ZWD型沼气池
年产沼气量(m3)
[***********]531132
池容产气率
(m3/m3d)[***********]50
年产沼气量(m3)
[***********]631190
产气率比CK增池容产气率
33减(%)(m/md)
[***********]78
[**************]7
112 试验方法
11211 试验沼气池准备 在福建省莆田市忠门镇月埔村选
择3户农户,每户建造2个10m沼气试验池。一个根据
收稿日期:2003-10-19
作者简介:黄勤楼,男,1964年生,副研究员。
3
平均
ZWD型沼气池的池型设计提高了产气效果,一是由于
ZWD型沼气池采用顶部直管垂直进料设计,料液的重力和
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生态
农业
水体富营养化的发生、危害及防治
350003)刘用场 (福建省农科院情报所
一定的环境条件下发生突发性地增殖和聚集,随着藻类及浮
游生物种类和数量的不同,水体反映出不同的颜色,一般由占优势的浮游生物的颜色决定,如蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种富营养化现象发生在江河湖泊叫做“水华”,发生在海洋叫做“赤潮”。一旦发生赤潮或水华,水体中藻类及浮游生物和绿色植物迅速繁殖,使水体透明度下降,溶解氧减少,水质恶化,有些赤潮生物还会分泌出粘液,粘在鱼、虾、贝等生物的鳃上,妨碍呼吸,导致鱼类及其他水生生物大量死亡。其次,含有毒素的赤潮生物被海洋生物摄食后能引起中毒死亡,人类食用含有毒素的海产品,也会造成类似的后果。第三,大量赤潮生物死亡后,在尸骸的分解过程中要大量消耗海水中的溶解氧,同样会造成缺氧环境,引起虾、贝类的大量死亡,导致水产养殖业的灾难性后果。目前,赤潮已成为一种世界性的公害,美国、日本、中国、加拿大、法国、瑞典、挪威、菲律宾、印度、印度尼西亚、马来西亚、韩国、香港等30多个国家和地区赤潮发生都很频繁。我国自1933年首次报道以来,至1994年共有194次较大规模的赤潮,其中60年代以前只有4次,1990年后则有157起。212 影响水体的利用 水体富营养化现象一旦出现,水就不能被人畜直接利用。大量生物和有机物残体沉积于水的底层,在缺氧情况下,被一些微生物分解,产生甲烷、硫化氢等有害气体。富营养化的水体中还存在能使人畜中毒受害的亚硝酸盐和硝酸盐物质。
出现富营养化现象的水体,不仅影响水体的处理和利用,造成水生经济生物(如鱼类)的损失,而且恢复水体的清洁需要相当长的时间。1987年,巢湖水厂曾因大量藻类堵塞滤池被迫停止运转,造成近亿元经济损失。213 加速水体沼泽化、陆地化进程 由于富营养化的水体含有大量营养物质,使得藻类和水生生物大量生长和繁殖,加速了水体沼泽化和陆地化进程,破坏了特定地区的生态平衡。3 水体富营养化的防治311 控制污水的排放。防止水体富营养化产生最有效的办法是防止含氮、磷等营养物质的污水进入水体。具体地说,一是减少工业排放总量,提高工业废水再利用率;二是做到达标排放。工业废水与生活污水在排入环境前应先按照国家标准进入污水处理系统进行处理,去除其中的有害物质,降低氮、磷含量。312 减少含磷洗涤剂的使用。洗涤剂是人们生活的日用品,也是工业生产等方面的必需品。经济发达国家人均年用量约10kg,近年来,随着经济的发展,我国洗涤剂的生产量已达到每年300万t,并以年平均314%的速度递增。洗涤剂的种类较多,人们经常使用的有洗衣粉、餐具清洗剂、卫生间洗涤剂、地毯洗涤剂、金属洗涤剂、油污洗涤剂,等等。洗涤剂中含有大量的助洗剂三聚磷酸钠(又称五钠,英文缩写:STPP),由于磷是造成水体富营养化的关键因素,禁止使用含磷洗涤剂
水体包括一条小溪、一个湖泊、一段河流、一个池塘、一块沼泽地以至某处特定海域。水体富营养化是指水体中含有大量氮、磷等生物营养物质的现象,相对而言,一个营养物质贫乏的水体称为贫营养水体。在一定的条件下,一个年青的贫营养水体经过营养物质的自然累积也可发展成富营养水体,称之为自然营养化,不过这一自然过程通常需要很长的历史时期。由于人类文明的发展,上述过程可因人类的活动而加速形成,这时称为文明富营养化,即环境科学上通常所说的富营养化。人们把水体富营养化现象看成是水体质量恶化或水污染的一种标志。
水体富营养化的重要检测指标为水体中氮与磷的含量,其中磷的含量尤为重要。目前,世界各国对水体富营养化指标的划分标准大致相似,一般地说,如果水体中的无机氮和总磷浓度大于013mg/L和0102mg/L时,该水体即处于富营养化状态。1 水体富营养化污染的来源111 工业废水排放 富营养化的水体中含有较多的氮和磷,它们首先来自工业废水。钢铁、化工、制药、造纸、印染等行业的废水中氮和磷的含量都相当高。近年来,工业排放的废水逐年递增。据报道,2001年全国工业废水排放量达201亿t。但由于技术与资金的原因,大部分工业废水只经简单处理甚至未经任何处理就直接排入江河等水体中,许多废水中所含的氮、磷等物质也就不断地在水体中累积了下来。112 生活污水排放 人们在日常生活中也产生了大量的生活污水,2001年全国生活污水排放达227亿t,超过工业废水排放量。生活污水中含有大量富含氮、磷的有机物。其中的磷主要来自洗涤剂。
据统计,2001年全年排放废水中化学需氧量(COD)排放总量为140615万t,比上年减少217%。其中工业废水中COD排放量60715万t,比上年减少1318%;生活污水中COD排放量799万t,比上年增加810%。可见,生活污水已逐渐取代工业废水而成为水体富营养化的最大污染源。113 化肥、农药的使用 现代农业生产中大量使用化肥、农药,人类在享受它们带来农业丰收的同时,在很大程度上污染了环境。农药、化肥在土壤中残留,同时不断地被淋溶到周围环境,特别是水体中,其中所含的氮、磷就导致了水体富营养化。
此外,屠宰场和畜牧场也会有含有较多氮磷的废水进入水体等。2 水体富营养化的危害211 赤潮和水华现象 水体发生富营养化现象时,水体中某些微小的浮游植物、原生动物或细菌开始大量繁殖和生长,在
收稿日期:2003-03-16
作者简介:刘用场,男,1971年生,助理研究员。
2003年第6期 福建农业科技49
成为解决磷污染的最佳途径。应大力控制工业生产和生活中含磷洗涤剂的使用,生产研制推广使用无磷洗涤用品。313 减少化肥农药用量,大力发展有机生态农业。314 创造“活动水体”。相对而言,缓流或“死水”环境使水的自净作用受抑制,更容易发生水体富营养化。其次,引水冲污
可降低水体中营养物质浓度。315 施用除藻剂。在已经发生富营养化的水体中,可投放杀藻剂,控制藻类植物增生,减少水体富营养化危害。
不同池型沼气池产气性能及运行效果比较
黄勤楼1,黄惠珠2,陈金波1
(11福建省农科院牧医所,350013;21福建省农业厅农村能源环保总站)
摘 要 在福建省莆田市忠门镇月埔村选择3户农户建造两种户用沼气池进行周年试验。试验结果表明,地埋式常温沼气池产气量基本上同气温成正比,在沼气发酵原料不饱和状态下,沼气产量还受沼气发酵原料的影响;两种池型沼气池产气和运行效果不同,ZWD型沼气池比水压式沼气池运行效果好,池容产气量高1817%。关键词 沼气池 池型 温度 产气性能 福建省农村生活能源缺乏,农户大部分生活用能使用木材。据统计,农村薪炭柴占生活用能源总量的92114%,从而给当地森林资源和生态环境造成破坏。因此,利用农村具有丰富的沼气原料来发展农村户用沼气实为重要。但是,沼气发酵受沼气池型、厌氧发酵环境、发酵原料和浓度、接种物和温度等的影响。本文探讨的是两种池型沼气池对产气性能的影响并对其运行效果作了比较。1 材料与方法111 供试沼气池池型
试验采用两种池型沼气池。一种是GB4750-84农村家用水压式沼气池(以下简称水压式沼气池)(图1)[1]。其特点是采用圆筒形沼气池体,池体上下采用半球型,池体高1890mm、直径3000mm,瓶塞式活动盖,斜管底部进出料和圆形水压间组成,贮气室在发酵间内,气室里的沼气气压由发酵间与水压间之液面差来平衡及输出使用;另一种是福建省农科院畜牧兽医研究所研究设计的ZWD型沼气池[2,3](图2)。其特点是采用圆筒形沼气池体,但池体上下采用平面型,池体高1600mm、直径3000mm,进料采用顶部直管垂直进料,不设活动盖,侧面大出料口设计,贮气室亦在发酵间内,气室里的沼气气压亦由发酵间与水压间之液面差来平衡及输出使用。两种沼气池均采用地埋式常温发酵工艺,有效容积为10m3,总设计最大污水负荷能力110t/d,水力停留期(HRT)20天
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GB4750-84标准建造的水压式沼气池,另一个为ZWD型沼气池。沼气池建成后进行试压(向沼气池内加水,当水柱
压力差达到70mm水柱时停止加水,经过24小时沼气池内水位下降115118cm),试压合格后投入试验。试验采用一次性投料启动,以后定期投料。11212 投料配方与管理 每个沼气池投入干稻草200kg、干猪粪750kg(含干物质8418%)、干牛粪200kg(含干物质8216%)、厕所人粪尿1000kg(含干物质112%)。投料前干稻草在池外拨水堆沤5天。投料时采用铺一层稻草加一层猪粪,再铺一层稻草再加一层牛粪,最后投入人粪尿并注满水。试验从2月1日开始启动投料,投料后经15天发酵开始产气。从第16天开始每5天定期向沼气池内投入干猪粪35kg,每天加水500kg。11213 测定项目 沼气启动时,记录沼气发酵第一次启动时原料投入量和试验过程中定期原料投入量;记录每日气温和月平均气温(向当地气象台查询);从投料后第16天开始,用LZ2-1型沼气流量计计量。试验测定进行一周年,运行效果观察两周年。2 结果与分析211 不同池型沼气池产气效果 沼气流量计计量结果(表1),水压式和ZWD型沼气池年平均池容产气率分别为01150m3/m3d和01178m3/m3d。3组ZWD型沼气池的产气率都比水压式沼气池高,3组试验池分别比对照池产气量提高1810%、1812%、2017%,平均提高1817%。
表1 两种池型沼气池年平均产气量比较水压式沼气池(CK)
用 户
(1)陈文林(2)陈文光(3)陈文星
ZWD型沼气池
年产沼气量(m3)
[***********]531132
池容产气率
(m3/m3d)[***********]50
年产沼气量(m3)
[***********]631190
产气率比CK增池容产气率
33减(%)(m/md)
[***********]78
[**************]7
112 试验方法
11211 试验沼气池准备 在福建省莆田市忠门镇月埔村选
择3户农户,每户建造2个10m沼气试验池。一个根据
收稿日期:2003-10-19
作者简介:黄勤楼,男,1964年生,副研究员。
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平均
ZWD型沼气池的池型设计提高了产气效果,一是由于
ZWD型沼气池采用顶部直管垂直进料设计,料液的重力和