入侵物種（水葫蘆（Eichhornia crassipes））的控制與豬糞生物質(zhì)能利用的綜合生態(tài)工程

【摘要】： 水葫蘆作為一種入侵植物在我國19個(gè)省份泛濫成災(zāi)，為了防治水葫蘆國家每年都投入巨大的人力、物力和財(cái)力。我國每年僅水葫蘆打撈一項(xiàng)的投入就高達(dá)1億元。但水葫蘆并不是毫無利用價(jià)值，在治理水葫蘆的同時(shí)應(yīng)充分考慮水葫蘆的資源化利用，最大限度地利用水葫蘆。如水葫蘆可以觀賞；水葫蘆對于水質(zhì)有很好的凈化作用，可以吸收和吸附氮、磷和重金屬；分泌的毒素可以抑制水體中藻類的生長：利用水葫蘆來養(yǎng)殖蚯蚓和栽培蘑菇；水葫蘆還可以食用和藥用，所含有的纖維素造紙和制成工藝品；用來發(fā)酵制沼氣，每克干水葫蘆的產(chǎn)氣量約為0.344L，將水葫蘆與動物糞便混合發(fā)酵，利用沼氣發(fā)電，沼液和沼渣制成有機(jī)肥等。在大規(guī)模因地制宜地利用水葫蘆的同時(shí)，將水葫蘆這個(gè)水中有害植物變廢為寶。隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的集約化，畜禽糞便的排放越來越集中，大大超過了當(dāng)?shù)丨h(huán)境的承載能力，對于當(dāng)?shù)鼐用竦慕】岛宛B(yǎng)殖場本身的可持續(xù)發(fā)展都帶來了巨大的壓力。 以上兩種環(huán)境的污染物中都蘊(yùn)含大量可以轉(zhuǎn)化利用的生物質(zhì)能。本研究證明將水葫蘆加入豬糞中進(jìn)行發(fā)酵，可以很明顯的提高豬糞發(fā)酵的產(chǎn)氣量，其中產(chǎn)氣量的提高率分別為：加入10％的水葫蘆時(shí)，豬糞發(fā)酵的產(chǎn)氣率提高31.2％；加入15％的水葫蘆時(shí)，豬糞發(fā)酵的產(chǎn)氣率提高46.1％；加入20％的水葫蘆時(shí)，豬糞的發(fā)酵產(chǎn)氣率提高40.9％；加入25％的水葫蘆時(shí)，豬糞的發(fā)酵產(chǎn)氣率提高32.2％。水葫蘆濃度10％、15％、20％和25％對豬糞發(fā)酵產(chǎn)氣率提高的影響成拋物線型的正態(tài)分布，其中在水葫蘆濃度為15％時(shí)對豬糞發(fā)酵的促進(jìn)作用最為明顯。將發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣與柴油混合發(fā)電，經(jīng)過一段時(shí)間的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)50kW發(fā)電機(jī)平均每小時(shí)的發(fā)電量為32.46kWh，每小時(shí)的平均用氣量為20.58m~3，用油量為1.5kg，按照0.24kg柴油發(fā)1kWh電計(jì)算，1.5kg柴油可以發(fā)電6.25kWh，所以柴油對發(fā)電的貢獻(xiàn)為19.9％，沼氣對發(fā)電的貢獻(xiàn)為80.1％，即1m~3沼氣可發(fā)電1.58kWh，優(yōu)于全國平均水平的1.2-1.5kWh。從理論上計(jì)算加入10％、15％、20％和25％的水葫蘆以后可以使發(fā)電量分別增加：24.2％、36.9％、32.8％和25.8％。 沼氣發(fā)酵產(chǎn)物包括沼氣、沼液和沼渣，我們可以利用沼氣作為燃料，利用其來保鮮水果和發(fā)電；利用沼液作為有機(jī)肥直接灌溉到農(nóng)田中，或用作葉面肥，還可以利用沼液來浸種；利用沼渣直接作為有機(jī)肥，用來栽種蘑菇或?qū)⑵浼由咸砑觿┲谱鞒捎袡C(jī)肥出售?？傊ㄟ^對畜禽糞便的發(fā)酵，以及對于發(fā)酵產(chǎn)物的綜合利用，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)和能量的多級利用，有利于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。但是，由于厭氧發(fā)酵與溫度有密切的關(guān)系，當(dāng)氣溫低的時(shí)候就會減慢發(fā)酵的速率，進(jìn)而影響到對養(yǎng)殖廢棄物的及時(shí)處理，以及沼氣產(chǎn)量的穩(wěn)定性，這就限制了沼氣工程的推廣和應(yīng)用。在本研究中(浙江省海寧市同仁養(yǎng)殖場沼氣工程)，為了解決這一矛盾設(shè)計(jì)了面積為100.8m~2，可以儲存6T熱水的太陽能集熱裝置，利用可再生能源太陽能來加熱河水，再將加熱的河水加入到發(fā)酵池中，從而保證發(fā)酵的正常進(jìn)行。通過對比試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)加入太陽能熱水以后沼氣的產(chǎn)氣率要比沒有加入熱水的提高36.4％。在試驗(yàn)期內(nèi)共有4.5×10~7kJ太陽能被吸收用來加熱河水，這些熱水的加入使沼氣的產(chǎn)量增加351m~3，豬糞的能量轉(zhuǎn)化效率提高了36.4％。 本研究將豬糞、水葫蘆和太陽能這三者有機(jī)地結(jié)合起來。降低了養(yǎng)殖場污染物的排放，既減輕了對環(huán)境的壓力，保護(hù)了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，促進(jìn)了可持續(xù)發(fā)展；同時(shí)又產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展；增加了就業(yè)的崗位。在我國廣大的農(nóng)村地區(qū)，這種工程模式有很好的推廣前景。 【關(guān)鍵詞】：外來生物 水葫蘆 養(yǎng)殖污染 太陽能 沼氣 生物質(zhì)能 可再生能源 可持續(xù)發(fā)展
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：S216.4
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 1 文獻(xiàn)綜述13-27
• 1.1 水葫蘆的危害及利用現(xiàn)狀13-20
• 1.1.1 水葫蘆的生物學(xué)特性13
• 1.1.2 水葫蘆的危害13-14
• 1.1.3 水葫蘆的利用14-20
• 1.1.3.1 觀賞價(jià)值14
• 1.1.3.2 水葫蘆發(fā)酵制沼氣14-15
• 1.1.3.3 飼養(yǎng)蚯蚓15
• 1.1.3.4 栽培食用菌15
• 1.1.3.5 動物飼料15-16
• 1.1.3.6 凈化水質(zhì)16-17
• 1.1.3.7 造紙17
• 1.1.3.8 食用和藥用17-18
• 1.1.3.9 制成工藝品18-19
• 1.1.3.10 漚制綠肥19
• 1.1.3.11 種植蔬菜19
• 1.1.3.12 其它19-20
• 1.2 養(yǎng)殖廢棄物的危害及利用現(xiàn)狀20-21
• 1.2.1 養(yǎng)殖廢棄物的危害20
• 1.2.2 養(yǎng)殖廢棄物的利用20-21
• 1.3 沼氣發(fā)酵產(chǎn)物的綜合利用21-27
• 1.3.1 沼氣的利用21-22
• 1.3.1.1 沼氣作為居民炊事的燃料21
• 1.3.1.2 沼氣發(fā)電21-22
• 1.3.1.3 利用沼氣保鮮水果22
• 1.3.2 沼液的綜合利用22-24
• 1.3.2.1 沼液作為有機(jī)肥直接灌溉23
• 1.3.2.2 沼液作為葉面肥23-24
• 1.3.2.3 沼液的病蟲害防治24
• 1.3.2.4 沼液浸種24
• 1.3.3 沼渣的綜合利用24-27
• 1.3.3.1 沼渣制成有機(jī)肥24-25
• 1.3.3.2 沼渣種植蘑菇25
• 1.3.3.3 沼渣作為養(yǎng)殖的飼料25-27
• 2 材料與方法27-33
• 2.1 試驗(yàn)材料27-32
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)場及實(shí)驗(yàn)背景介紹27
• 2.1.2 生態(tài)工程的設(shè)計(jì)27-28
• 2.1.3 太陽能裝置28-30
• 2.1.4 地下厭氧發(fā)酵池30-31
• 2.1.5 發(fā)酵底物31
• 2.1.6 其他材料31-32
• 2.2 試驗(yàn)方法32-33
• 2.2.1 太陽能促進(jìn)豬糞生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化和利用的研究方法32
• 2.2.2 水葫蘆促進(jìn)豬糞生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化和利用的研究方法32
• 2.2.3 沼氣發(fā)電32
• 2.2.4 制作有機(jī)肥32-33
• 3 結(jié)果與分析33-42
• 3.1 太陽能的加入促進(jìn)豬糞生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化和利用實(shí)驗(yàn)33-36
• 3.1.1 溫度變化33
• 3.1.2 太陽能與沼氣產(chǎn)氣率的關(guān)系33-34
• 3.1.3 溫度與沼氣產(chǎn)氣率的關(guān)系34-35
• 3.1.4 太陽能的加入對豬糞發(fā)酵轉(zhuǎn)化率的影響35-36
• 3.2 水葫蘆的加入對豬糞生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化的影響36-40
• 3.3 沼氣發(fā)電40-41
• 3.4 制作有機(jī)肥41-42
• 4 結(jié)語與討論42-45
• 4.1 太陽能集熱裝置引入的可行性42
• 4.2 本工程的效益42-43
• 4.2.1 經(jīng)濟(jì)效益42-43
• 4.2.2 社會效益43
• 4.2.3 生態(tài)效益43
• 4.3 結(jié)語43-45
• 參考文獻(xiàn)45-51
• 致謝51

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水葫蘆生物學(xué)特性的多態(tài)性    朱育菁;藍(lán)江林;蘇明星;史懷;林抗美;劉波;

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南平水葫蘆肆虐    記者 陳偉

水葫蘆，緣何成災(zāi)害？    

水葫蘆敲響生態(tài)警鐘    記者 吳衛(wèi)群

水葫蘆引發(fā)的思考    李斌 黃庭鈞 徐清揚(yáng)

美麗的“綠魔”——水葫蘆    陳培棟

水葫蘆有望變害為寶    新華社記者 張先國 胡紅蕾

水葫蘆成為我省河網(wǎng)“殺手”    通訊員 邵衛(wèi)偉 記者 陳惠娟

變“魔”為寶根治水葫蘆    記者　肖國強(qiáng)　實(shí)習(xí)生　余炫

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上海市效中小河流水污染現(xiàn)狀及對策    胡雪峰

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生物質(zhì)暗發(fā)酵和光發(fā)酵耦合產(chǎn)氫的機(jī)理研究    蘇會波

畜禽糞便污染的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)控制模擬及系統(tǒng)防控對策    柳建國

松材線蟲（Bursaphelenchus xylophilus）對溫度脅迫適應(yīng)的分子生態(tài)機(jī)制研究    戴素明

福壽螺繁殖生態(tài)與遺傳多樣性研究    徐建榮

滇池內(nèi)源污染治理技術(shù)對比分析研究    王瑩

水葫蘆富集砷的形態(tài)研究    黃星炫

水葫蘆微波水解和發(fā)酵制取燃料酒精的機(jī)理研究    俞聰

入侵物種（水葫蘆（Eichhornia crassipes））的控制與豬糞生物質(zhì)能利用的綜合生態(tài)工程    朱磊

水葫蘆致病菌的篩選及鏈格孢Alternaria eichchorniae C416菌株的生物學(xué)特性    趙國剛

我國外來有害生物的入侵及管理研究    雷韶華

水葫蘆象甲生態(tài)學(xué)    王慶海

水葫蘆厭氧發(fā)酵的研究    朱萍

水葫蘆葉蛋白功能性質(zhì)評價(jià)研究    劉偉

水葫蘆治理鉛鋅礦選礦廢水的應(yīng)用研究    謝輝

水葫蘆葉蛋白制品的安全性評價(jià)研究    郭曉光