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《沈阳农业大学》 2017年
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钝化剂对牛粪厌氧发酵重金属Cd、Ni、Cu含量及形态的影响

冯洋洋  
【摘要】:随着我国畜禽养殖业快速发展及配合饲料养殖法的应用,畜禽粪便中重金属的残留问题日益严重。厌氧发酵是处理畜禽粪便的有效途径,而钝化剂对牛粪厌氧发酵中重金属的影响,目前少有研究,因此希望通过本研究为重金属污染控制及沼肥的安全利用提供理论依据。本试验以重金属为研究对象,以牛粪为厌氧发酵原料,添加3种不同种类不同添加比例的重金属钝化剂进行厌氧发酵,通过正交试验的方法,在试验中选取3个因素,每个因素取3个水平;3个因素分别为温度(3个水平分别为22℃C、28℃C、35℃C)、钝化剂种类(3个水平分别为沸石、海泡石、钙镁磷肥)、钝化剂添加比例(3个水平分别为干物质量的5%、2.5%、7.5%),采用BCR提取法分析重金属形态,探索三种不同钝化剂(沸石、海泡石、钙镁磷肥)对牛粪厌氧发酵产气量、甲烷含量及重金属形态变化的影响,以期通过本试验研究,为沼渣沼液的安全合理利用提供科学依据。在接种物量30%、TS为10%、pH为7条件下进行60d牛粪厌氧发酵,按L9(34)安排试验,研究不同处理对牛粪厌氧发酵重金属Cd、Ni、Cu含量及形态的影响,探讨不同处理对牛粪厌氧发酵累积产气量、平均甲烷含量、牛粪厌氧发酵对重金属钝化能力和有效态比例影响。通过上述的试验研究,得出以下主要结论:(1)添加钝化剂有利于牛粪厌氧发酵产气量的增加;温度和钝化剂添加比例对累积产气量有显著影响,而钝化剂种类对累积产气量影响不显著,通过分析得出容积产气率最高的处理为温度35℃条件下,添加5%海泡石的牛粪厌氧发酵处理,容积产气率达到0.285m3/m3·d。添加钝化剂有利于提高甲烷含量,且温度越高甲烷含量越高;温度、钝化剂种类和钝化剂添加比例对甲烷含量均有极显著影响,通过分析得出甲烷含量最高的处理为35℃条件下、添加5%海泡石牛粪厌氧发酵处理,甲烷平均含量达到54.87%。(2)对于重金属Cd,通过对比添加钝化剂的处理、不加钝化剂的处理(即空白处理)发现,温度、钝化剂种类对重金属Cd钝化能力有极显著影响,钝化剂添加比例对重金属Cd钝化能力有显著影响,通过分析得出对重金属Cd钝化能力最高的处理为温度28℃C条件下,添加7.5%海泡石的牛粪厌氧发酵处理,对重金属Cd钝化能力达到63.27%。温度、钝化剂种类对重金属Cd有效态比例有极显著影响,钝化剂添加比例对金属Cd有效态比例有显著影响,通过分析得出牛粪厌氧发酵重金属Cd有效态比例最低的处理为,35℃C条件下,添加2.5%钙镁磷肥的牛粪厌氧发酵处理,重金属Cd有效态比例为42.20%。总体来说,添加钝化剂有利于促使牛粪厌氧发酵重金属Cd趋向无害,重金属Cd主要富集在沼渣中,沼渣中Cd比例在52.04%-75.64%之间。(3)对于重金属Ni,通过对比添加钝化剂的处理、不加钝化剂的处理(即空白处理)发现,温度、钝化剂种类对重金属Ni钝化能力有极显著影响,而钝化剂添加比例对重金属Ni钝化能力影响不显著,通过分析得出重金属Ni钝化能力最高的处理为35℃条件下,添加5%海泡石的牛粪厌氧发酵处理,对重金属Ni钝化能力达到45.76%。温度、钝化剂添加比例对重金属Ni有效态比例有显著影响,而钝化剂种类对金属Ni有效态比例有影响不显著,通过分析得出牛粪厌氧发酵重金属Ni有效态比例最低的处理为35℃条件下,添加5%海泡石的牛粪厌氧发酵处理,重金属Ni有效态比例为45.76%。总体来说,添加钝化剂有利于促使牛粪厌氧发酵重金属Ni趋向无害,重金属Ni主要富集在沼渣中,沼渣中Ni比例在58.59%-70.16%之间。(4)对于重金属Cu,通过对比添加钝化剂的处理、不加钝化剂的处理(即空白处理)发现,温度、钝化剂添加比例对重金属Cu钝化能力有极显著影响,钝化剂种类对重金属Cu钝化能力有显著影响,通过分析得出重金属Cu钝化能力最高的处理为28℃条件下,添加2.5%沸石的牛粪厌氧发酵处理,对重金属Cu钝化能力达到60.19%。温度、钝化剂种类对重金属Cu有效态比例有极显著影响,而钝化剂添加比例对金属Cu有效态比例影响不显著,通过分析得出牛粪厌氧发酵重金属Cu有效态比例最低的处理为35℃C条件下,添加2.5%钙镁磷肥的牛粪厌氧发酵处理,重金属Cu有效态比例为25.78%。总的来说,添加钝化剂有利于促使牛粪厌氧发酵重金属Cu趋向无害,重金属Cu主要富集在沼渣中,沼渣中Cu比例在50.68%-62.92%之间。(5)各处理对重金属Cd、Ni、Cu有效态钝化效果分别为3.15%-30.73%、11.94%-76.89%、1.9%-80.99%。22℃条件下,最优的处理为,添加5%沸石的处理对重金属有效态钝化效果顺序为:CuNiCd。35℃条件下,较优的处理为,添加7.5%沸石的处理和添加2.5%钙镁磷肥的处理,对有效态重金属的钝化效果顺序为:CuNiCd。28℃条件下,最优的处理为,添加2.5%沸石的处理对有效态重金属的钝化效果顺序为:NiCuCd。
【学位授予单位】:沈阳农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S216.4

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