崔文靜，李施雨，李國學，陳清，李赟，張邦喜，羅文海*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京 100193；2.青島農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，山東青島 266109；3.貴州省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，貴陽 550006）

我國作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，畜禽糞污、農(nóng)作物秸稈、廚余垃圾、尾菜等有機廢棄物產(chǎn)量巨大。據(jù)報道，2017 年，全國秸稈產(chǎn)生量為8.05 億t[1]，畜禽糞便產(chǎn)量達到23.8 億t[2]，廚余垃圾產(chǎn)生量約在1.58 億t[3]。若這些農(nóng)業(yè)廢棄物處置不當，將會產(chǎn)生一系列的環(huán)境問題。第二次環(huán)境污染普查公告顯示，農(nóng)業(yè)源氮、磷排放量分別占氮、磷總排放量的46.7%和65.6%，其中畜禽養(yǎng)殖業(yè)的全氮、全磷排放量，占全國農(nóng)業(yè)源排放總量的比例分別為49.3%和66.7%。

厭氧發(fā)酵技術(shù)可以有效轉(zhuǎn)化有機廢棄物，并產(chǎn)生清潔能源沼氣，沼液沼渣也可以還田利用，實現(xiàn)有機廢棄物的無害化、能源化與肥料化利用[4]。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部數(shù)據(jù)表明，用于處理農(nóng)業(yè)廢棄物的沼氣廠數(shù)量一直在增長，截至2017 年底，已達10.97 萬座，產(chǎn)氣量占總沼氣產(chǎn)量的19%。沼氣工程在利用廢棄物產(chǎn)沼氣的同時，還會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物——沼液和沼渣。其中，沼渣可堆肥后作為有機肥使用，也可直接作為育苗和食用菌基質(zhì)，或作為飼料、餌料及墊料，具有豐富的利用途徑[5]。

相比于沼渣，沼液的產(chǎn)量巨大，含水率高，處理利用的難度也相應(yīng)增大。據(jù)報道，原料經(jīng)厭氧發(fā)酵形成的沼液可保留原料中90%以上的養(yǎng)分[6]。因此，將沼液用作有機肥，有助于改善土壤和作物品質(zhì)[7]。陳永杏等[8]的研究表明，豬糞沼液可將表層土壤有機質(zhì)含量增加至3.0 kg·hm-2，同時總氮含量增加65%。楊合法等[9]的研究也證明，施用沼液可以全面提高耕層土壤的養(yǎng)分含量，使其有機質(zhì)含量提高12.7%。舒秀麗等[10]的研究表明，隨施用沼液量的增加，土壤中有效微生物菌群顯著增加，土壤有機質(zhì)養(yǎng)分含量也顯著增加，且提高了土壤脲酶和多酚氧化酶活性。此外，沼液施用可以提高作物品質(zhì)，如降低蔬菜的硝酸鹽含量[11]，增加水果和蔬菜的維生素C含量[12]，增加作物中蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)含量[13-14]等。除氮磷鉀養(yǎng)分外，沼液中還富含其他有效成分?；舸溆⒌萚15]驗證了沼液中含有吲哚乙酸、赤霉素和細胞分裂素3 種植物激素，對解釋沼液可以促進作物生長、改良土壤具有一定的參考價值。另外，沼液中還檢測出8-羥基-3，4-二氫喹啉-2-酮和3，4-二氫喹啉-2-酮喹啉酮等具有廣譜抗菌活性的抗生素成分，這些成分對細菌、真菌性病毒具有良好的防治效果，進而驗證沼液對小麥、甜菜、亞麻等常見病有較好的控制效果。孟慶國等[16]檢測了7 種不同沼液中的游離氨基酸，其中雞糞沼液和豬皮湯沼液中氨基酸的種類和含量均高于其他沼液。

我國的厭氧發(fā)酵工藝主要為濕法發(fā)酵，沼液占發(fā)酵副產(chǎn)物總質(zhì)量的80%以上。但是，目前大型沼氣工程周圍通常缺乏足夠的土地消納沼液[17]。伍福琳[18]的研究表明，不同作物-土壤系統(tǒng)對沼液具有不同的消納和承載能力，其中承載量在0.039～1 584 t·hm-2不等。超負荷施用沼液可能會引起燒苗、土壤溶液濃度高和土壤氮磷積累等現(xiàn)象，從而導致在實際中廣泛應(yīng)用難度較大。因此，沼液能否安全、高效地處理與資源化利用，成為制約沼氣工程發(fā)展的重要因素。

近年來，沼液濃縮技術(shù)逐漸被關(guān)注，沼液經(jīng)濃縮后可將體積減少一半以上，這不僅減少了儲存與運輸空間和成本，還能大幅提高單位體積沼液的養(yǎng)分含量，從而增強了沼液制肥的潛力[19]，并可進一步復配成高品質(zhì)有機肥。另外，經(jīng)沼液濃縮分離后的水，可直接進行場區(qū)回用或者達標排放，從而實現(xiàn)沼液的水肥分質(zhì)利用，有利于擴展沼液肥料化利用的廣度和維度。

本文基于當前的研究進展，系統(tǒng)地梳理了沼液濃縮技術(shù)及濃縮液的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了沼液濃縮技術(shù)的優(yōu)缺點及濃縮液制肥方案，并進一步闡明了沼液濃縮制肥的可行性與發(fā)展前景。

1 沼液濃縮技術(shù)

沼液中含有較豐富的養(yǎng)分及生物活性物質(zhì)，相比較高成本的市政污水處理技術(shù)，如果能對其中的主要營養(yǎng)元素進行合理的高附加值開發(fā)，則可有效彌補沼液處理中的成本投入[20]?，F(xiàn)有的沼液資源化技術(shù)主要有氣體吹脫法、化學沉淀法、生物電化學法、吸附法、微藻養(yǎng)殖、膜分離技術(shù)等[21]。其中，針對沼液體量大、運輸成本高的問題，沼液濃縮技術(shù)可以大幅降低沼液的體積，從而在一定程度上降低沼液運輸成本。目前針對沼液濃縮技術(shù)的研究主要為膜過濾、蒸發(fā)、冷凍和萃取濃縮技術(shù)等，見表1。

表1 不同沼液濃縮技術(shù)對比Table 1 Comparison of different biogas slurry concentration technologies

1.1 沼液膜濃縮技術(shù)

膜技術(shù)濃縮沼液是通過水分子等穿過膜進入另一側(cè)，而營養(yǎng)物質(zhì)被截留，從而使?jié)舛忍岣摺Ｄぜ夹g(shù)作為一種物理分離技術(shù)，分離過程中不發(fā)生化學變化，還具有分離效率高、不產(chǎn)生二次污染、操作簡便安全等優(yōu)點[35]，不僅能產(chǎn)生可回用的清水，還能大幅減少濃縮液體積，便于儲運[36]。膜技術(shù)主要包括微濾、超濾、納濾、反滲透等及其組合技術(shù)（圖1），該技術(shù)在沼液的濃縮處理中得到了一定的應(yīng)用，不同膜技術(shù)的養(yǎng)分回收及其出水品質(zhì)有所不同。

1.1.1 沼液超濾濃縮技術(shù)

超濾（Ultrafiltration，UF）是利用多孔膜材料的攔截能力，以物理截留的方式篩分水中的雜質(zhì)顆粒（圖1A）。國內(nèi)外的研究表明，UF膜可以將沼液濃縮為原體積的4%～25%，且對大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)、腐植酸，以及全氮（TN）、全磷（TP）等截留率較高[22-24]。陸佳等[22]采用UF 膜處理牛糞沼液時發(fā)現(xiàn)，當體積濃縮至原來的20%～25% 時，沼液濃縮液中化學需氧量（COD）為原液的4 倍，TN 為原液的2.5 倍，透過液中的COD 和懸浮物（SS）能夠達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB 18596—2001）的要求（COD≤400 mg·L-1，SS≤200 mg·L-1）。楊顧坤等[23]發(fā)現(xiàn)UF膜對生活污泥沼液中COD的截留率較高，可達70%。魏玉珍等[24]的研究表明，采用UF 膜可將牛糞沼液體積濃縮至原來的4%，蛋白質(zhì)等大分子量物質(zhì)被完全截留。任秋慧[37]的研究表明，超濾系統(tǒng)可以將進料液體積濃縮為原來的20%，并且具有較高的SS、TP 截留率，分別達到99.20%和80.21%。但是，KONIECZNY 等[38]的研究發(fā)現(xiàn)，UF膜對于小分子物質(zhì)的分離效果不佳，截留率僅為17%。因此，需要對UF透過液進一步處理，以滿足嚴格的污水排放或回用標準。

1.1.2 沼液納濾濃縮技術(shù)

納濾（Nanofiltration，NF）又稱為低壓反滲透，孔徑通常為幾納米，對二價和多價離子及分子量在200～2 000 Da 之間的大分子有機物有較高的截留能力，而對單價離子和小分子有機物的阻截效率較低[25]（圖1B）。徐國銳[25]在對經(jīng)砂芯過濾器預(yù)處理過的牛糞沼液進行NF 膜濃縮試驗中發(fā)現(xiàn)，在體積濃縮至原來的25%時，沼液濃縮液中COD、TN、TP、K+含量為原液的3 倍，Cu2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+等多價微量金屬離子濃度都隨濃縮倍數(shù)的增加而提高，說明NF 膜對沼液中二價離子有較好的截留效果。張聰[39]通過小試試驗表明，采用NF 技術(shù)濃縮豬糞沼液為原體積的1/6時，N、P、K 濃度分別提高了2.06、3.10 倍和3.70 倍。曾令澤[40]采用中心設(shè)計響應(yīng)曲面法（CCD）優(yōu)化沼液NF膜濃縮的工藝條件，研究表明，體積濃縮為原來的1/8 時，TN、NH+4、K+、TP、腐植酸的濃縮倍數(shù)分別達到5.51、4.33、4.86、5.73、6.12 倍。另外，CHEN 等[41]的研究發(fā)現(xiàn)，利用NF膜處理廢水，當廢水中大分子物質(zhì)較多時，隨著試驗的進行，膜通量會出現(xiàn)大幅度下降，從而嚴重影響污水處理效率。

1.1.3 沼液反滲透濃縮技術(shù)

1.1.4 沼液正滲透濃縮技術(shù)

正滲透（Forward osmosis，F(xiàn)O）是將滲透壓作為驅(qū)動力，利用膜兩側(cè)滲透壓差，將水自動由低滲透壓側(cè)送至高滲透壓側(cè)，達到原液濃縮或水回收效果（圖1D）。李紅娜等[29]發(fā)現(xiàn)以海水作為汲取液的正滲透方式對沼液濃縮效果較好，體積濃縮為原液的1/4，物質(zhì)回收率可達96.7%，稀釋后的海水可直接排放。許美蘭等[50]的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)O 能夠?qū)⒇i場沼液體積濃縮至原來的20%，對溶解性有機物、養(yǎng)分的截留率均在80%以上。鹿曉菲等[51]的研究表明，汲取液為2 mol·L-1NaCl 時，沼液體積濃縮至原來的20%時是較為理想的濃縮條件，此時，營養(yǎng)成分可濃縮4.74倍以上，回收率高達94.8%，特別是COD、腐植酸和氨基酸，回收率高達99.5%。然而，F(xiàn)O 對沼液中氨氮截留能力較差，通常不足40%，且汲取液難以直接利用或者排放，需要進一步進行脫鹽處理。

1.1.5 沼液膜蒸餾濃縮技術(shù)

膜蒸餾（Membrane distillation，MD）是一種以蒸汽壓差為驅(qū)動力的膜分離技術(shù)。在沼液濃縮過程中，沼液經(jīng)加熱后，其中的揮發(fā)性組分通過膜孔自由擴散，透過疏水膜至冷凝液側(cè)收集，實現(xiàn)沼液的資源回收與減量化處理[52]。因此，MD 技術(shù)能充分利用厭氧發(fā)酵過程中的中、高溫條件，降低沼液加熱的能耗。沼液中的揮發(fā)性組分主要包括水分、氨氮以及揮發(fā)酸等低含量有機物等[53-54]。SHI 等[55]和ZAREBSKA 等[56]的研究表明，利用MD 技術(shù)可從豬場沼液中實現(xiàn)超過99%的水溶態(tài)NH+4回收。YAN 等[57]的研究發(fā)現(xiàn)，將沼液的pH 值由8.5 酸化至5.0，同時將體積濃縮至原來的20%時，能使NH+4-N 截留率從66%增加至99%。WU 等[58]采用直接接觸膜蒸餾（DCMD）技術(shù)處理沼液，可使發(fā)酵液體積降低為原來的27%，其中的有機類物質(zhì)如COD、TOC 和蛋白質(zhì)的截留率超過95%。但是，目前用于沼液的膜蒸餾處理技術(shù)缺少工程實踐，其中可循環(huán)使用的氨氮接受液也需進一步開發(fā)。

1.1.6 沼液膜組合濃縮技術(shù)

沼液的成分復雜，單一膜技術(shù)很難達到理想的濃縮效果。因此，國內(nèi)外的研究者采用組合膜工藝進行沼液濃縮。研究表明，利用UF+NF 技術(shù)將豬糞沼液體積濃縮至原來的5%～10%時，濃縮液中的大分子有機物，如腐植酸、蛋白質(zhì)、氨基酸等的濃度提高了約10 倍[59-60]。GEBREZGABHER 等[61]通過UF+RO 組合工藝處理豬糞沼液，濃縮液中N、P、K 濃度分別達到6.8、0.5、11.6 g·L-1。李汪晟[30]利用UF+RO 組合工藝將沼液體積濃縮至原來的1/4時，TN、NH+4截留率均超過90%?；舻り朳62]的研究表明，通過微濾（MF）+NF將沼液體積濃縮至原來的2/3時，濃縮液中除有機質(zhì)外，其他成分均滿足《沼肥》（NY/T 2596—2014）的要求。任秋慧[37]設(shè)計了UF+RO 的技術(shù)路線對奶牛廠廢水進行處理，結(jié)果表明，TN、COD 和TP 的截留率分別能達到98.88%、98.90%和99.96%。近年來，MF+RO 組合工藝在和沼液性質(zhì)類似的垃圾滲濾液處理中的研究逐漸廣泛。郭健等[63]的研究表明，該工藝對COD、NH+4的去除率均在90%以上。雙膜或者多級膜組合工藝能夠利用前端低壓多孔膜的截留作用，有效去除沼液中的SS 和大分子有機物，降低后端高壓膜的污染風險，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，還可以根據(jù)不同級的濃縮液性質(zhì)，進行定向復配，實現(xiàn)沼液濃縮肥料的產(chǎn)品多元化。

1.2 沼液蒸發(fā)濃縮技術(shù)

蒸發(fā)濃縮技術(shù)根據(jù)操作壓力可以分為常壓蒸發(fā)和負壓蒸發(fā)，該技術(shù)在制糖、制藥、食品、石化、廢水處理等領(lǐng)域具有穩(wěn)定的工程應(yīng)用。近年來，在沼液濃縮處理領(lǐng)域的研究主要圍繞負壓蒸發(fā)技術(shù)。另外，多效蒸發(fā)技術(shù)因其節(jié)省蒸汽、可操作性強的特點也逐漸被關(guān)注。

1.2.1 沼液負壓蒸發(fā)技術(shù)

負壓蒸發(fā)是指在低壓情況下，料液沸點降低，溶劑分子獲得動能克服分子間的吸引力而逸出液面，蒸汽不斷排出，從而達到料液濃縮的目的（圖2A）。運用負壓蒸發(fā)濃縮裝置處理沼液，既能避免沼液受到高溫發(fā)生的質(zhì)變，還能有效濃縮養(yǎng)分。據(jù)報道，當污泥沼液采用負壓蒸發(fā)技術(shù)濃縮，濃縮得到的體積低于原來的33%時，TN、TP、TK 的濃縮倍數(shù)最高可達1.6倍[64-65]；白曉鳳等[31]的研究表明，采用負壓蒸發(fā)技術(shù)，在沼液體積濃縮至原來的10%時，濃縮液中TP 和K的質(zhì)量濃度是原液的10 倍；婁佑武等[66]采用兩級減壓濃縮，可將牛糞沼液體積濃縮至原液的4%。鄭戈[67]的研究表明，在真空度為0.065 MPa時，沼液的濃縮率可達到26.5%。然而，負壓蒸發(fā)濃縮所需設(shè)備占地面積較大，保證真空度需投入的成本較高，難以進行實際工程應(yīng)用。

1.2.2 沼液多效蒸發(fā)技術(shù)

沼液的蒸發(fā)過程是沼液不斷地從熱源吸熱，并持續(xù)沸騰讓水分汽化的過程。通常第一效的蒸汽來自外源加熱，產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過壓縮機增壓用于第二效蒸發(fā)罐的加熱，同理，也用于第三效蒸發(fā)，從而形成多效蒸發(fā)工藝，以達到節(jié)省蒸汽的目的（圖2B）。唐弓斌等[32]采用三效蒸發(fā)后，使沼液體積縮小了70.9%，養(yǎng)分濃度提高了3 倍。然而，效數(shù)過多不僅會提高成本，同時會增加有效溫差的損失，進而降低蒸發(fā)強度。

1.3 沼液冷凍濃縮技術(shù)

冷凍濃縮是指利用冷凍分離的固液相平衡原理，在一定的冷凍條件下，形成上層冰晶、下層濃縮液的兩相溶液（圖3）。濃縮過程通常在一個很低的溫度下進行，以保證溶液中熱敏性物質(zhì)能夠很好地保存。文玲等[68]利用冷凍濃縮技術(shù)對COD 和總有機碳（TOC）的截留率在70%以上。BO-BERTIL 等[69]應(yīng)用冷凍技術(shù)處理黃水，結(jié)果表明，在-14 ℃時能夠回收80%的營養(yǎng)物質(zhì)。RODRíGUEZ 等[33]采用冷凍濃縮技術(shù)，有效截留了酒糟沼液中97%以上的氨氮和有機物，以及91%以上的鹽。但是，由于沼液成分較復雜，冷凍濃縮受濃度的限制較大，冰晶與濃縮液的可能分離程度也會影響濃縮的效果，且存在不可避免的溶質(zhì)損失，因此，大規(guī)模的工程化應(yīng)用受限。

1.4 沼液萃取濃縮技術(shù)

萃取技術(shù)是利用物質(zhì)在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同，使物質(zhì)從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中。劉繼紅等[34]采用萃取濃縮液進行抑菌試驗，研究表明，6 種有機溶劑萃取得到的萃取濃縮物都對尖孢鐮刀菌和腐皮鐮孢菌有較好的抑菌效果。張加穩(wěn)[70]利用不同有機溶劑對沼液進行萃取，結(jié)果顯示，使用乙酸乙酯作為萃取劑對豬糞、玉米秸稈和青蒿3種原料的沼液進行萃取的效果最好。

2 沼液濃縮液應(yīng)用現(xiàn)狀

限制沼液濃縮應(yīng)用的關(guān)鍵因素是設(shè)施投資和運行成本高。因此，為抵消運行成本，實現(xiàn)沼液濃縮液的高值化利用尤為重要。沼液濃縮液高值化處理主要是指充分利用濃縮液中保留的營養(yǎng)物質(zhì)、活性物質(zhì)和功能成分。主要利用方式有直接利用、混合施用，以及復配制肥高值化利用等。

2.1 直接利用

沼液濃縮技術(shù)，通常能使其中的養(yǎng)分含量被充分截留，可再供給作物生長利用。付艷艷[71]的研究表明，追施沼液濃縮液可增加辣椒產(chǎn)量，并提高辣椒中維生素C、可溶性糖、蛋白質(zhì)的含量，其中維生素含量比市面葉面肥增幅了18.32%。薛淑華等[72]的研究表明，葉面追施沼液濃縮液，可使黃瓜增產(chǎn)率達6%，番茄增產(chǎn)率達8%。張鳳梅等[73]的研究表明，根灌沼液濃縮液顯著提高了番茄產(chǎn)量，增產(chǎn)率達10%，維生素C含量提高了1.54 倍。另有研究表明，濃縮沼液可以顯著抑制棉花黃萎病菌菌絲生長、產(chǎn)孢量、分生孢子萌發(fā)和微菌核萌發(fā)，兩次噴施0.50%（體積分數(shù)，下同）的濃縮液對棉花黃萎病防治效果為64.89%，而采用根灌的方式施用1.25%的濃縮液的防治效果達到了78.01%[74]。另外，黃利民等[75]的研究表明，沼液濃縮液施用，還對水稻褐稻虱長翅成蟲起到有效的驅(qū)避效果，實現(xiàn)害蟲的生態(tài)治理。

2.2 混合施用

沼液濃縮液的養(yǎng)分含量并非能完全滿足植物生長所需的所有功能，因此，通常要與化肥、農(nóng)藥聯(lián)用。劉金[76]的研究表明，沼液濃縮液與化肥和雞糞配施能夠顯著提高番茄的品質(zhì)，其中維生素C含量和糖度分別提高了9.36%和49.52%，亞硝酸鹽含量降低了27.05%。據(jù)報道，種植油菜時，配施沼液濃縮液和化肥可增產(chǎn)9.7%，同時還能提高油菜籽的品質(zhì)[77]。有研究表明，沼液濃縮液與粗木醋液配施，可以緩釋沼液濃縮液養(yǎng)分，還可以有效降低農(nóng)田土壤的溫室氣體排放[78-79]。劉民曉等[80]采用沼液濃縮液與噠螨靈減量混用葉面噴施，用于防治蘋果紅蜘蛛，結(jié)果表明，雞糞沼液濃縮液稀釋300～500 倍與噠螨靈減量10%混用，可使藥劑施用量減少10%～20%，既達到防控害蟲的目的，又延緩害蟲抗藥性的增強，還降低了用藥成本。王洪濤等[81]采用濃縮雞糞沼液與氟啶蟲酰胺減量混用防控蘋果黃蚜，在藥劑減少10%～20%的情況下，防效優(yōu)于或與氟啶蟲酰胺常規(guī)劑量持平。

2.3 基質(zhì)化利用

沼液濃縮液作為生長載體，在微藻種植方面也被廣泛關(guān)注。微藻生長代謝能夠吸收污水水體中的C、N、P 等營養(yǎng)元素，既可實現(xiàn)污水處理與資源回用，所收獲的微藻又可用于能源生產(chǎn)[82]。WANG 等[83]利用沼液濃縮液培養(yǎng)微藻的研究表明，小球藻（BWY-1）可在沼液中正常生長，并且絮凝效果較好，綠藻（C.vulgaris JSC-6）處理豬場沼液，可有效利用水中的氨氮，去除率達91.3%。高志剛等[84]的一項發(fā)明專利，即利用UF 技術(shù)濃縮沼液，制備出的適合微藻養(yǎng)殖的有機沼液，適合大規(guī)模高效的養(yǎng)殖。這項技術(shù)不僅可以降低沼液中的污染物，還可以收獲高密度的微藻，生產(chǎn)生物質(zhì)能源原料。

2.4 復配與高值化利用

沼液經(jīng)過濃縮后再利用可以增加其中各組分的含量（圖4），達到肥料施用的基本標準，而以濃縮液作為基礎(chǔ)進行進一步配比，以替代市場上的相關(guān)肥料，在實現(xiàn)資源再利用的同時，還能實現(xiàn)利用最大化。近年來，針對沼液濃縮液的高值化、肥料化應(yīng)用主要集中在制備高品質(zhì)水溶肥上，其中相關(guān)發(fā)明專利68項，實用新型專利13 項。從功能上主要集中在微生物有機肥和氨基酸有機水溶肥等。

2.4.1 微生物有機肥

沼液濃縮液中的C、N含量較適宜，能在保證微生物活性的前提下補充養(yǎng)分。束劍鋒等[85]通過管式UF膜過濾技術(shù)將沼液濃縮至原體積的5%～10%時，濃縮液中營養(yǎng)成分均衡且豐富，添加微生物功能菌后，既可以促進植株葉綠素的合成，增強光合作用，利于碳水化合物的形成，從而提高產(chǎn)量，又能減少病蟲害。李鳳蘭等[86]利用濃縮沼液制備微生物除草劑，在成本降低10%～20%的同時，除草的效果良好，85%的雜草萌發(fā)得到了抑制。

2.4.2 氨基酸有機水溶肥

沼液pH 值較高，通常大于8，如需進行肥料復配，通常需要加入一定量的螯合劑，配位體與選擇的植物所需金屬元素通過配位鍵結(jié)合，形成具有鉗形環(huán)狀結(jié)構(gòu)的螯合物。螯合劑通常包括氨基酸、糖類、EDTA、腐植酸、檸檬酸等。范蓓蓓等[87]在體積濃縮至原來10%的沼液中添加腐植酸及其他養(yǎng)分，復配成腐植酸大量、中量、微量元素有機肥，作為葉面肥施用，顯著提高了小白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)，使小白菜增產(chǎn)23.3%，維生素C 和可溶性糖含量分別提高了68.5%和43.1%，同時提高了土壤肥力及酶活，土壤養(yǎng)分含量增加明顯。程紅勝等[88]探索了沼液濃縮液制備高腐植酸含量、低水不溶物腐植酸液體肥的適宜工藝，所獲得的液體總養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)為220.47 g·L-1，腐植酸含量為33.25 g·L-1，制備成黃瓜專用型沼液基含腐植酸水溶性肥料。張妙仙等[89]以沼液濃縮液為載體，復配大量元素、黃腐酸等，可以促進水稻生長與增產(chǎn)。郁雷[90]向反滲透濃縮液中添加大量元素和氨基酸，制備得到符合含氨基酸水溶肥（NY 1106—2010）的液體肥。陳年來等[91]以香瓜茄為材料，葉面噴施氨基酸沼液肥，使香瓜果肉硬度和可溶性固形物含量分別提高了13.9%和7.7%。高劉等[92]的研究表明，施用沼液氨基酸配方肥可以使香蕉產(chǎn)量提高4.09%，香蕉果實蛋白質(zhì)增加10.67%、維生素C 增加3.32%；還能提高酸性土壤pH 值，使土壤有機質(zhì)含量增加2.98%～3.93%。祁步凡等[28]的研究表明，施用沼液膜濃縮液復配成的腐植酸肥能顯著提高小白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。張鳳梅等[73]自主研發(fā)了沼液腐植酸大量元素高效肥，試驗結(jié)果表明稀釋300 倍根灌和稀釋800 倍葉面噴施配合施用可顯著增產(chǎn)23.9%。

2.4.3 其他功能型肥料

沼液濃縮液通常呈堿性，冉毅等[93]通過向沼液濃縮液中通二氧化碳，制備了富碳沼液肥，使pH 降至6.5～7.0。劉金蓉等[94]除向沼液濃縮液中添加養(yǎng)分外，還將之與小蘗堿配合，制備的沼液藥肥對番茄的灰霉病有較強的抑制作用。胡登吉等[95]利用多級膜濃縮技術(shù)，向NF、RO 膜分離得到的濃縮液中添加功能性成分，調(diào)配成功能型液態(tài)有機肥，并通過田間試驗，在葡萄、西瓜、蔬菜種植中均取得了明顯的效果。

3 結(jié)論

本文綜述了沼液濃縮技術(shù)及濃縮液在制備液體有機肥中的應(yīng)用。常見的沼液濃縮技術(shù)主要包括膜濃縮、蒸發(fā)濃縮、冷凍和萃取濃縮等，適用于工程應(yīng)用的主要有膜濃縮和蒸發(fā)技術(shù)。濃縮后的沼液可以直接或與其他產(chǎn)品配合應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)。更重要的是，濃縮沼液可以通過添加養(yǎng)分、微生物菌劑、生長調(diào)節(jié)劑等復配成專用液態(tài)有機肥料，提升沼液的產(chǎn)品價值，并擴大利用半徑。然而，目前仍需進一步開發(fā)、優(yōu)化沼液濃縮技術(shù)，研發(fā)濃縮液高值化、功能化產(chǎn)品，實現(xiàn)沼液濃縮液利用的多元化，提高產(chǎn)品市場價值，從而有效抵消沼液處理運行的高投入。

4 展望

針對沼液直接還田利用存在的問題，通過濃縮沼液及復配功能性物質(zhì)，實現(xiàn)沼液增值化，具有較高的發(fā)展?jié)摿Γ瑢⒊蔀橛袡C廢棄物資源化循環(huán)利用的重要研究方向之一。為適應(yīng)新型農(nóng)業(yè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢，開展沼液有效活性成分與作用機理研究，制備新型肥料將是沼液資源化利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用向沼液濃縮液添加具有一種或兼具促生、抗病、土壤修復等多種功能的物質(zhì)或微生物菌劑，復配成功能性肥料，并通過其施用對植物生理、土壤物理、化學性狀及微生物群落變化等產(chǎn)生影響，從而揭示其作用機理。此外，一般厭氧發(fā)酵過程在產(chǎn)酸階段可使碳水化合物等有機物降解為有機酸，主要是乙酸、丁酸和丙酸等，如以肥料化利用有機廢棄物為目的，縮短厭氧發(fā)酵進程，將會從另外一個角度提高物質(zhì)的利用效率，值得做進一步的探究。