规模猪场厌氧-好氧粪污处理系统温室气体减排量评估

在清洁发展机制(CDM)背景下的温室气体减排量交易是一种能帮助畜牧企业主用先进的粪污处理技术替代现有的开放式厌氧塘的好途径.本文的目的是评估先进的厌氧-好氧粪污处理系统的温室气体减排量,案例选自山西某公司的一个存栏6187头的规模猪场.基准线情景以及本文选用的先进系统项目活动排放源包括厌氧消化和好氧过程产生的CH4以及粪污在存贮和利用的过程中产生的N2O;减排量是指基准线情景排放和所选用先进系统排放的差值.项目选用的厌氧-好氧先进系统包括厌氧消化器系统、固液分离系统、废水的好氧处理系统以及分离固体好氧堆肥系统,替代开放厌氧塘系统减少了温室气体的排放,经估算温室气体排放量减少了79.6%, 从 6619.7 t CO2e·a-1减少到1348.5 t CO2e·a-1,6187头的规模猪场的总减排量为5271.2 t CO2e·a-1 2或者说0 85 t CO2e·head-1a-1.将产生的减排量在国际碳市场以每t CO2e 8欧元出售,每年将获得减排收入421695元,每头猪将产生68.2元的减排效益.减排收益的获得弥补了畜牧企业采用先进处理工艺的较高资金投入,促进了先进处理工艺的推广与普及,极大改善畜牧生产以及周边环境.     

沼液贮存中甲烷和氨气排放规律实验

对猪场沼液贮存中的CH4和NH3排放规律进行研究,使用多点气体采样系统(GSS)对沼液贮存箱中排放的CH4进行采样并输送到TEI55i型甲烷分析仪进行检测,使用大气采样仪和分光光度计对NH3进行间隔采样并分析,同时检测沼液pH值变化.实验结果表明CH4和NH3排放主要集中在贮存前期,其中CH4浓度在贮存的前12天不断增加并达到高峰值,随后呈下降趋势,至第32天CH4的排放量只有1.44 mg/m3;而NH3浓度在贮存前期急剧增加,在后期排放量减少并趋于稳定,至第40天后NH3质量浓度降至3 mg/m3以下.因此对实验中所用猪场发酵后的沼液贮存中的CH4和NH3的有效减排措施分别主要针对贮存的前30天和40天为宜.     

节水灌溉对农田土壤温室气体排放的影响

农田是温室气体的重要排放源,如何通过有效的管理措施降低农田温室气体的排放成为当前应对气候变化研究的热点之一。不同灌溉方式导致土壤水分差异较大,进而引起温室气体排放的差异。[目的]系统总结分析不同节水灌溉方式对温室气体排放的影响效果有助于对节水灌溉方式优化选择及未来研究方向的聚焦。[方法]在前人研究基础上,进行文献搜集和整理,综述分析了节水灌溉方式对稻田和旱作农田温室气体排放的影响。[结果]与长期淹水相比,现有的水稻节水灌溉方式增加了稻田土壤CO2排放,增幅为20.83%~104.00%,平均增加48.40%,对N2O排放的影响有增加也有降低,其影响率范围为-41.30%~3078.41%,平均增加269.10%,但却显著降低了CH4的排放,降幅为14.19%~78.92%,平均降低51.66%。综合考虑稻田的全球净增温潜势(GWP),节水灌溉较长期淹水降低了稻田的GWP。与漫灌/沟灌相比,滴灌可改变旱作农田CO2和N2O排放及对CH4的吸收,其变化率范围分别为-31.19%~2.81%、-46.51%~52.56%和-150.00%~43.39%,平均分别降低12.84%、18.63%和24.93%。综合考虑旱作农田的GWP,由于N2O是旱作农田的主要温室气体,因此,滴灌降低了旱作农田的GWP。[结论]节水灌溉在节水的同时,还可降低农田温室气体排放的全球净增温潜势。基于研究现状,亟须对不同节水灌溉方式的温室排放效应及其机制开展定量研究。     

温室气体排放与番茄产量对水肥气耦合的响应机制研究

为探求温室番茄节水减排优产的灌溉模式,以番茄（金鹏8号）为研究对象,设置I1和I2（对应作物-皿系数kcp为0.8和1.0）2个灌水水平,F1和F2（对应施氮量180kg/hm2和240kg/hm2）2个施氮水平,A1、A2和CK（1倍和2倍文丘里加气量,不加气CK作为对照处理）3个加气水平,采用3因素完全随机设计,共10个处理,每个处理重复3次,采用静态暗箱-气相色谱法对番茄全生育期温室气体排放进行监测分析,探究土壤CO2、N2O、CH4排放与番茄产量的变化规律;分析灌水水平、施氮水平和加气水平对温室番茄产量和温室气体排放的影响,综合全球净增温潜势（Net global warming potential, NGWP）和温室气体排放强度（Greenhouse gas intensity, GHGI）,提出以节水减排高产为目标的温室番茄水肥气一体化滴灌管理模式。结果表明：灌溉水平和施氮水平增大均会增加土壤CO2、N2O排放通量,I2处理较I1处理平均增加24.8%（P<0.05）与14.8%（P>0.05）,F2处理比F1处理平均增加8.6%（P>0.05）与34.9%（P<0.05）;加气灌溉对土壤CO2、N2O排放通量有显著影响,与CK处理相比,A1和A2处理分别平均增加5.5%、10.0%（P>0.05）和20.9%、62.9%（P<0.05）。番茄全生育期内土壤CH4排放通量呈现土壤为CH4的汇,灌水水平增大会增加土壤CH4排放通量,而施氮水平增加则会减小CH4排放通量,I2处理比I1处理平均增加27.8%（P<0.05）,F2处理比F1处理平均减少25.5%（P<0.05）;加气、施氮和灌水会显著增加番茄产量（P<0.05）。综合考虑经济因素和生态因素,A1F2I1处理效益最佳,即加气水平A1、施氮水平F2、灌水水平I1的组合策略可以兼顾节水优产减排要求,为西北地区温室番茄较优灌溉模式。     

城市垃圾填埋场甲烷释放通量的研究

采用静态箱法对武汉市二妃山垃圾处理场及流芳垃圾填埋场CH4释放通量进行了研究,结果表明,二妃山垃圾场CH4释放通量高于流芳。垃圾场CH4通量日变化总体呈现较大差异,波动范围在0.17 mg.m-2h-1~2260.09 mg.m-2h-1,其日变化规律受多种因素的制约。     

通用小型汽油机N_2O形成机理及影响因素

目前EPAⅢ阶段排放法规对通用小型汽油机的非常规温室气体N2O提出测量要求。为了对这种非常规排放物在通用小型汽油机上的排放机理进行详细的研究,试验以168F汽油机为基础,按照EPAⅢ阶段排放法规测试要求,分别对发动机使用工况以及氧化催化转换装置对N2O排放影响进行试验研究。试验结果表明:在节气门全开时N2O的排放值随着混合气浓度增大而增大,在通用小型汽油机采用功率混合气浓度时,N2O排放约为31×10-6。与原机相比,加装氧化催化转换装置后,CO降低了88.8%,NO降低了51.2%,N2O降低了76.3%。根据EPAⅢ阶段排放法规,综合比较CO和THC+NOX比排放后,在混合气浓度为0.86,CO比排放为145.4g·(kW·h)-1,THC+NOX的比排放11.6g·(kW·h)-1,此时N2O的比排放为0.21g·(kW·h)-1。     

常温条件下猪粪干发酵的启动

在室温(25℃),接种污泥和猪粪干物质比为1∶1的条件下,对高固体浓度猪粪厌氧干发酵过程的启动进行了研究.从第10天开始,挥发酸,氨氮和游离氨达到相对稳定的水平,分别为7.5,4.1,0.28 g·kg-1.整个实验期间反应器内pH为8.05 ～8.23.产气速率从第7天开始达到相对稳定水平(58.1 L· d-1),此时的池容产气率为0.83 m3·m-3d-1,但是温度降低4℃导致产气速率降低35.5％左右.产气成分中CO2和CH4的含量在36小时内出现一个快速增长的趋势,其中CO2在第36小时左右达到峰值56.3％,此时CH4的含量为40.5％.CH4含量第20天左右达到60％,CO2含量低于40％.试验表明,在25℃左右,接种污泥和猪粪干物质比为1∶1的条件下,20天左右能够启动猪粪厌氧干发酵反应器.     

成年奶牛温室气体排放分析

为厘清我国奶牛养殖行业温室气体排放现状,指导奶牛养殖温室气体减排路径规划,分析了一头成年奶牛全产业链的温室气体排放情况。结果显示：以敞口厌氧塘粪污处理为基线,沼气工程可实现粪污管理过程温室气体减排90%以上,结合沼液密闭贮存,减排可达98%,其中甲烷减排贡献占98.3%;奶牛粪便处理后利用过程,通过能源替代、化肥替代和土壤固碳可创造减排固碳效益,年最大减排固碳能力达3.611 tCO₂e·头^-1;从奶牛养殖全链条考虑,不同奶牛粪便管理利用情境下,沼气工程处理粪污且结合三沼利用模式下,温室气体减排效益最显著,奶牛年净排放量仅为3.742 tCO₂e·头^-1a^-1),与敞口厌氧塘粪污处理利用模式相比减排65%,与堆肥结合粪肥还田模式相比减排30%。优先选用沼气工程作为奶牛粪便管理方案,同时加强沼气和沼液沼渣的回收利用,是实现奶牛养殖业温室气体尤其是甲烷减排的有效途径。     

江西省农业温室气体排放趋势及减排潜力

掌握农业温室气体的排放规律对我国实现“碳达峰、碳中和”的战略目标具有重要作用。基于江西省2011～2020年农业数据资料,阐明了江西省农业温室气体(甲烷、氧化亚氮)的二氧化碳排放当量在种植业、养殖业和能源消耗领域的排放水平和时空演变规律;并用STIRPAT模型在多情景模式下模拟分析了江西省在2030年和2060年的减排潜力。结果表明：2011～2020年江西省农业温室气体排放总量为3686.91～3967.56万t,呈先升高后下降的趋势;空间上呈现西高东低、南高北低的分布特征。种植业、养殖业和能源消耗年均产生的二氧化碳排放当量占比分别约为71.5%、26.9%和1.6%;种植业中稻田甲烷和农用地氧化亚氮的二氧化碳排放当量的占比分别为72.77%和27.23%;养殖业中动物肠道甲烷、动物粪便甲烷和动物粪便氧化亚氮的二氧化碳排放当量的占比分别为31.53%、43.90%和24.57%。在基准发展模式和低碳发展模式下的预测结果表明,2030年江西省农业温室气体排放降幅将达到国家要求,分别为12.66%和14.91%。因此,在满足江西省农业生产目标的基础上,江西省农业的减排固碳应聚焦种植业和养...     

奶牛粪微好氧耦合功能膜贮存稳定性与气体减排研究

集约化养殖场奶牛粪集中产出量大,资源化利用前贮存过程因局部厌氧易产生氨气和温室气体等,造成氮素损失和环境污染。采用具有选择渗透性的功能膜作为覆盖材料同时耦合微好氧环境,对比分析未覆膜大气环境下贮存物料特性动态变化,探索微好氧耦合功能膜技术对奶牛粪稳定贮存和气体减排的可行性。以奶牛粪为原料,在智能型膜覆盖好氧堆肥反应器系统中进行为期30 d的贮存试验。试验设置覆膜组和对照组,采用反馈调节模式使反应器内氧气体积分数处于4%~6%的微好氧状态,监测分析贮存过程堆体理化、生物学指标的动态变化和主要气体排放规律。研究结果表明:微好氧耦合功能膜技术更有利于奶牛粪的稳定贮存,且与对照组相比,贮存过程排放至环境中的氨气量减少14.4%,总温室气体排放量减少25.58%,减排效果显著。     

基于Meta分析的黑龙江省水稻水土肥资源协同优化调配

水稻灌溉水量、氮肥和种植面积的高效管理有助于提升农业经济效益,提高资源利用效率和改善生态环境。以黑龙江省13个市（区）为研究区域,利用Meta分析量化不同灌溉方式和施氮量对水稻产量和温室气体（CO2、CH4、N2O）排放的影响,并建立水肥生产函数。在此基础上,以经济效益、温室气体排放量、水肥利用效率为目标函数构建多目标优化模型,以优化分配各地区的水肥资源,调整水稻种植面积。优化结果表明：控制灌溉和施加氮肥不同程度影响产量和温室气体排放,优化后水稻种植面积减少3.76%,水利用效率提高18.4%,灌溉水量均值为4513.54m3/hm2,氮肥施用量减少11%,氮肥利用效率提高32%,氮肥施用量均值为100kg/hm2;经济效益增加8.1%,温室气体排放降低10.6%。本模型可以量化表征区域尺度基于控制灌溉的水肥施用与产量及温室气体排放的响应关系,协同优化稻田水土肥资源最佳配比,平衡经济、温室气体排放和资源利用效率,有助于黑龙江省水稻不同目标间的水肥资源优化和种植面积调整,促进农业可持续发展,可为水稻水土肥资源优化与管理提供参考。     

氧化塘深度对猪场厌氧消化液后处理的影响

采用小试装置对3个不同深度氧化塘处理猪场厌氧消化液的效果进行了研究,结果表明:当平均气温为21.9℃,停留时间在80 ～110天,进水负荷为0.05 m3·m-2d-1的条件下,氧化塘对NH4-N的去除率达到了90％以上,CODcr,TP的去除率分别为50％,40％.硝化作用和藻类的吸收是氧化塘去除NH4-N的主要方式,沉淀作用则是CODcr和TP的主要去除方式,在较长停留时间下,微生物对于溶解性CODcr的分解和同化也能提供一定的去除效果.当平均气温为21.9℃,在表面负荷为0.05 m3·m-2d-1的条件下,有效深度为0.3m和0.7m的氧化塘面积去除负荷分别为1.41 g·m-2d-1,1.49 g·m-2d-1,容积去除负荷分别为4.7g·m -3d-1,2.8g·m-3d-1.虽然较深氧化塘具有较高的面积去除负荷,但较浅的氧化塘却有更高的容积去除负荷.     

秸秆还田对北方稻田甲烷排放的影响研究

秸秆还田可促进农作物增产,但同时会造成农田温室气体排放增加。通过田间试验,研究不同秸秆还田量与施氮量下稻田CH4的排放规律,探讨在保证水稻产量的前提下有效减少稻田CH4排放的施肥方式,为我国农田温室气体减排研究提供资料。     

臭氧灭菌技术处理猪场沼液粪大肠菌群的应用研究

沼液是沼气工程发酵后的产物,可作为肥料在大田中消纳,但中国大部分猪场缺乏足够的土地用于沼液的贮存和消纳。文章重点研究利用臭氧灭菌技术杀灭沼液中的粪大肠菌群,使经过处理的沼液中粪大肠菌群数降低至可接受的水平,达到回冲猪舍标准,节约水资源同时实现沼液二次利用的目标。研究结果表明,当臭氧溶水浓度达5 mg·L-1时,灭菌率增长迅速,且灭菌效果与臭氧溶水浓度之间存在滞后现象。采用5 g·h-1和20 g·h-1的臭氧发生器分别处理20 L和50 L沼液,作用60 min后,可分别杀灭沼液中95.74%和75.93%的粪大肠菌群。该研究可为沼液的无害化处理提供参考。     

生物质流化床气化中试实验研究

在生物质流化床气化中试装置上考察了不同原料、当量比和水蒸气配比工况下的温度分布、燃气特性和稳定性等气化特性。结果表明:木屑、稻壳和2种颗粒燃料的气化气体体积分数范围为:H227.1%~30.4%、CO 29.7%~32.6%、CO225.3%~27.9%和CH44.9%~5.8%;使用木屑和稻壳为原料可比颗粒燃料获得较均匀的气化温度分布,增加当量比和水蒸气配比可使流化床温度分布更均匀;在气化炉密相区,随气化炉高度增加,H2和CO体积分数升高,CO2和O2体积分数降低;在稀相区气体组分含量随高度变化平缓;改变气化介质、当量比、水蒸气配比和二次风配比可显著影响气化气体焦油含量;木屑水分的提高会降低气化稳定性,稻壳气化过程中易出现炉底温度骤升现象,颗粒燃料气化过程中易导致密相区温差和压差持续升高。     

生物质燃气各组分气体燃烧与排放特性试验

在一台火花点火发动机上,分别进行了生物质燃气中可燃组分CH4、CO和H2的燃烧试验,研究并对比了各组分气体的燃烧及排放特性.结果表明,H2燃烧快,热效率高,NOx排放水平较低;CH4和CO相比具有较高的热效率和较低的NOx排放水平,但其稀燃能力较弱;在实际生物质燃气中可以通过提高H2的含量来扩展稀燃极限以及提高热效率.     

两种不同布水方式对生物砂滤池去除厌氧消化液氨氮的影响

在实验室条件下,采用试验生物砂滤柱模拟生物砂滤池系统,研究了雾化和滴渗布水方式对生物砂滤池去除猪场厌氧消化液氨氮的影响,结果表明:在进水水力负荷为0.057 m3.m-2d-1,氨氮平均浓度分别为293 mg.L-1,513 mg.L-1,553 mg.L-1时,雾化布水生物砂滤池对氨氮的平均去除率分别为98.8%,87.4%,75.1%,出水氨氮平均浓度分别为3.61 mg.L-1,64.7 mg.L-1,138 mg.L-1,平均去除负荷分别为16.4 g.m-2d-1,25.4g.m-2d-1,23.5 g.m-2d-1;滴渗布水生物砂滤池对氨氮的平均去除率分别为77.4%,71.4%,59.3%,出水氨氮平均浓度分别为66.3 mg.L-1,147 mg.L-1,225 mg.L-1,平均去除负荷分别为12.9 g.m-2d-1,20.7 g.m-2d-1,18.6 g.m-2d-1;雾化布水可以提高生物砂滤池氨氮的去除率、去除负荷,降低出水氨氮浓度;滴渗布水在进水氨氮平均浓度293 mg.L-1,雾化布水进水氨氮平均浓度293 mg.L-1,513 mg.L-1的条件下,出水氨氮平均浓度可达到《畜禽...     

间歇灌溉对湖北省水稻温室气体减排的贡献

为掌握间歇灌溉对稻田温室气体排放产生的影响,通过建立中国地区相对于淹水灌溉条件下,间歇灌溉能够带来的温室气体减排量数据库,推测减排因子,估算湖北省实行间歇灌溉近10年温室气体减排量。结果表明,2004—2013年间歇灌溉共减少温室气体排放1 415.39万t CO2-eq,其中单季稻田减排量为1 039.87万t CO2-eq,双季稻田减排量为375.52万t CO2-eq;湖北省不同地区减排量与该地区各类型稻田面积密切相关,也与减排因子密切相关,10年来荆州市减排总量最大,为211.14万t CO2-eq,其次是黄冈市,减排量为185.47万t CO2-eq,神龙架林区减排总量最小,仅为0.054万t CO2-eq;单季稻减排量最大的是荆州市,为159.65万t CO2-eq,双季稻减排量最大的是黄冈市,为115.73万t CO2-eq。按照湖北省碳交易市场最新交易价格25元t来计算,间歇灌溉为湖北省带来的效益可达3.54亿元。间歇灌溉作为一项普遍使用的节水灌溉措施,能有效减少温室气体排放,而且不会造成水稻减产,在今后应大力推广。      

不同灌溉方法对宁夏葡萄园土壤二氧化碳和甲烷排放的影响

采用静态箱-气相色谱法对不同灌溉方法(滴灌、沟灌)及相应施肥管理下的葡萄园土壤CO_2和CH_4排放进行了原位观测。结果表明,2012年与2013年生长季之中,不同灌溉方法显著影响葡萄园土壤CO_2和CH4的排放。以滴灌替换沟灌后,2012年CO_2与CH4减排量分别达到(3 530.34±1 611.97)kg/(hm2·a)和(0.392±0.424)kg/(hm~2·a),2013年则分别达到(2 198.43±713.97)kg/(hm~2·a)和(0.136±0.192)kg/(hm2·a),且2012年与2013年不同灌溉处理间CO_2排放量均差异显著;若将宁夏全区沟灌葡萄园全部改造为滴灌葡萄园,则2012年和2013年GWP减排总量(以CO_2计)将达到7 077.14万kg与4 402.58万kg。滴灌能有效抑制土壤CO_2与CH_4的排放损失,更具温室气体减排潜力。     

牧豆树下吸式气化炉性能评价（摘选）

通过调查生物质发电厂得知,牧豆树常被选为下吸式气化炉的燃料。产气的特性由不同的成分、热值、密度和焦油含量所确定。气化炉的性能通过观察参数如燃料消耗量、比燃料消耗量、当量比、比产气率、比气化速率和气化效率来评价。在负荷20 kW条件下,一氧化碳（CO）、氢气（H2）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氮（N2）体积百分比分别为18.4%、13.8%、11.1%、2.40%和54.2%。随着发动机负荷从5 kW增加到20 kW,气体的热值、密度和焦油含量变化范围分别为4.17～4.85 MJm3,1.16～1.56 kgm3和10.0～10.2 mgm3;燃料消耗速率、比燃料消耗速率、比气化速率、比产气率、当量比和气化效率变化范围为11～28 kgh,1.40～2.20 kg（kW·h）,29.63～75.43 kg（m2·h）,103.7～257.43 m3hm2,0.32～0.47和79.26%～89.90%。