探索设计生物炭颗粒的工程规模潜力,以减少从排水的农业生态系统中流失的

科学领域:

• 环境工程 环境工程
• 农业科学 农业科学
• 水质管理水质管理

背景情况:

• 农业生态系统中的人工排水导致大量的溶解反应 (DRP) 损失,影响水质,促进有害的藻类繁殖.
• 设计者生物炭在实验室尺度上显示了DRP去除的前景,但现场性能和长期稳定性尚未得到充分理解.

研究的目的:

• 评估设计生物炭颗粒的第一个工程应用,以减少在田间条件下的排水农业生态系统中的DRP损失.
• 为了比较不同尺寸的生物炭颗粒的DRP去除效率.
• 评估使用设计生物炭来缓解DRP的技术经济可行性和环境影响.

主要方法:

• 制造了两种类型的设计生物炭颗粒 (2-3厘米和<1厘米).
• 在排水的农业生态系统中安装了生物碳吸收室,以从排水中捕获DRP.
• 进行了现场演示,并分析了影响DRP去除的因素,包括影响DRP度,流量和颗粒大小.
• 进行了技术经济分析和生命周期评估.

主要成果:

• 较小的生物炭颗粒 (<1厘米) 与较大的颗粒 (2-3厘米) 相比,显示出明显更高的DRP捕获效率.
• 诸如影响DRP度,排水流速和颗粒大小等因素影响了生物炭性能.
• 平均DPR清除成本为359±177美元/公斤DPR,具有显著的经济和环境效益,包括消耗的生物炭被用作土壤修改时的负面全球变暖潜力.

结论:

• 设计者生物炭颗粒提供了一个可行的,可持续的战略,以在工程规模上减少排水的农业系统中的DRP损失.
• 较小的生物炭颗粒大小在现场应用中更有效地去除DRP.
• 消除DPR和利用废生物炭的综合方法提供了显著的环境优势,包括碳捕获和潜在的能源生产.