入侵物种（水葫芦（Eichhornia crassipes））的控制与猪粪生物质能利用的综合生态工程

发布时间：2020-06-27 22:23

【摘要】： 水葫芦作为一种入侵植物在我国19个省份泛滥成灾，为了防治水葫芦国家每年都投入巨大的人力、物力和财力。我国每年仅水葫芦打捞一项的投入就高达1亿元。但水葫芦并不是毫无利用价值，在治理水葫芦的同时应充分考虑水葫芦的资源化利用，最大限度地利用水葫芦。如水葫芦可以观赏；水葫芦对于水质有很好的净化作用，可以吸收和吸附氮、磷和重金属；分泌的毒素可以抑制水体中藻类的生长：利用水葫芦来养殖蚯蚓和栽培蘑菇；水葫芦还可以食用和药用，所含有的纤维素造纸和制成工艺品；用来发酵制沼气，每克干水葫芦的产气量约为0.344L，将水葫芦与动物粪便混合发酵，利用沼气发电，沼液和沼渣制成有机肥等。在大规模因地制宜地利用水葫芦的同时，将水葫芦这个水中有害植物变废为宝。随着畜禽养殖业的集约化，畜禽粪便的排放越来越集中，大大超过了当地环境的承载能力，对于当地居民的健康和养殖场本身的可持续发展都带来了巨大的压力。以上两种环境的污染物中都蕴含大量可以转化利用的生物质能。本研究证明将水葫芦加入猪粪中进行发酵，可以很明显的提高猪粪发酵的产气量，其中产气量的提高率分别为：加入10％的水葫芦时，猪粪发酵的产气率提高31.2％；加入15％的水葫芦时，猪粪发酵的产气率提高46.1％；加入20％的水葫芦时，猪粪的发酵产气率提高40.9％；加入25％的水葫芦时，猪粪的发酵产气率提高32.2％。水葫芦浓度10％、15％、20％和25％对猪粪发酵产气率提高的影响成抛物线型的正态分布，其中在水葫芦浓度为15％时对猪粪发酵的促进作用最为明显。将发酵产生的沼气与柴油混合发电，经过一段时间的统计发现50kW发电机平均每小时的发电量为32.46kWh，每小时的平均用气量为20.58m~3，用油量为1.5kg，按照0.24kg柴油发1kWh电计算，1.5kg柴油可以发电6.25kWh，所以柴油对发电的贡献为19.9％，沼气对发电的贡献为80.1％，即1m~3沼气可发电1.58kWh，优于全国平均水平的1.2-1.5kWh。从理论上计算加入10％、15％、20％和25％的水葫芦以后可以使发电量分别增加：24.2％、36.9％、32.8％和25.8％。沼气发酵产物包括沼气、沼液和沼渣，我们可以利用沼气作为燃料，利用其来保鲜水果和发电；利用沼液作为有机肥直接灌溉到农田中，或用作叶面肥，还可以利用沼液来浸种；利用沼渣直接作为有机肥，用来栽种蘑菇或将其加上添加剂制作成有机肥出售。总之，通过对畜禽粪便的发酵，以及对于发酵产物的综合利用，实现了物质和能量的多级利用，有利于农业生态系统的可持续发展。但是，由于厌氧发酵与温度有密切的关系，当气温低的时候就会减慢发酵的速率，进而影响到对养殖废弃物的及时处理，以及沼气产量的稳定性，这就限制了沼气工程的推广和应用。在本研究中(浙江省海宁市同仁养殖场沼气工程)，为了解决这一矛盾设计了面积为100.8m~2，可以储存6T热水的太阳能集热装置，利用可再生能源太阳能来加热河水，再将加热的河水加入到发酵池中，从而保证发酵的正常进行。通过对比试验，我们发现加入太阳能热水以后沼气的产气率要比没有加入热水的提高36.4％。在试验期内共有4.5×10~7kJ太阳能被吸收用来加热河水，这些热水的加入使沼气的产量增加351m~3，猪粪的能量转化效率提高了36.4％。本研究将猪粪、水葫芦和太阳能这三者有机地结合起来。降低了养殖场污染物的排放，既减轻了对环境的压力，保护了当地的环境，促进了可持续发展；同时又产生了良好的经济效益，促进了当地农村经济的迅速发展；增加了就业的岗位。在我国广大的农村地区，这种工程模式有很好的推广前景。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S216.4
【图文】：

工艺品,葫芦,水葫芦

在东南亚一些国家，当地居民将水葫芦打捞上来去根叶后晒干，用机器压扁制成绳条，再将这些绳条编织成各种各样的家具和工艺品如:帽子、沙发、席子、手提袋、灯罩等(如图2所示)这些工艺品出口到欧洲，经济效益十分可观(洪春来等，2005)。在美国也建有利用水葫芦来加工家具的工厂，称这种家具要比柳条和藤条编制的要柔软和光滑，很受美国的富人们欢迎(Undscy&Hirt，1999)。水葫芦加工制成工艺品技术含量不高，属于劳动密集型产业，适合在我国水葫芦泛滥地区广泛推广，来创造更多的就业机会，提高农民的收入水平。图2用水葫芦制作的各种工艺品 Fig2AllkindsofhandcraftsmadeofWaterhyaei以h

流程图,沼气,流程图,太阳能集热

图3.同仁沼气__l:程l一艺流程图Fig.3TO:lgrenbiogasgeneratingProjeetflowehart从图上还可以看出发酵产生的沼渣被制成了有机肥，而沼液则被灌溉到桑园中，实现了物质的多级利用。同时，为了保证本工程在温度较低的季节还能持续快速的进行，还引入了太阳能集热装置。整个工程的鸟瞰图如图4所示。

【参考文献】