国产麻豆精品精东影业AV网站,日本公与熄乱理在线播放,韩国三级a视频在线观看,欧美亚洲精品中文字幕乱码

近30年來(lái),我國畜禽養殖業(yè)得到了飛速的發(fā)展,但畜禽養殖環(huán)境污染問(wèn)題也因此日漸突出。養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液含有大量的氮、磷和病源生物等物質(zhì)。如果未經(jīng)處理直接排放,不僅對地表水造成嚴重的污染和生態(tài)破壞,還會(huì )對地下水、土壤等造成污染,并

進(jìn)入食物鏈。同時(shí)磷是一種十分有限的礦產(chǎn)資源和  化學(xué)原料,具有單項流動(dòng)、難以再生等特點(diǎn)。  年來(lái)從養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液中回收氮、磷的技術(shù)逐漸得到了  國內外學(xué)者的廣泛關(guān)注。磷酸銨鎂結晶法(masium ammonium phosphateprecipitation process, MAP

是近年來(lái)興起的一種同步去除氮、磷的方法,其主要  原理是在一定pH值的條件下,利用廢水中Mg或  外加Mg2+,與PO,NH發(fā)生反應生成磷酸銨鎂  沉淀( MgNH,PO46H1O)2,可同步去除COD、氮  磷,具有去除率高、反應速度快、無(wú)需誘發(fā)等特點(diǎn),同  時(shí)回收的磷酸銨鎂又可作為緩釋肥料用于農業(yè)生  產(chǎn)3。Song等通過(guò)MAP結晶法回收養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液  中的氮磷研究發(fā)現,最佳pH值為95-10.5。Mi  esS等認為去除厭氧廢水中氮磷的最佳pH值為  9.0~9.5,最佳配比為Mg:P:N=1.2:1:1。  I Celen6等認為適當增加鎂鹽的投加量可以提高磷的回收率,并認為PMgN=1:1.2:1.2為研究最佳配比條件。 Suzuki等通過(guò)調節pH值和加入適量鎂鹽,從1m3養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液中回收了171g磷酸銨鎂。磷酸銨鎂主要用于肥料添加劑,不同純度的磷酸銨鎂,可用于涂料、氨基甲酸酯、水泥等化學(xué)產(chǎn)品的合成,高純度的磷酸銨鎂更可以用于醫藥研究。

常州市某地區分散式養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液主要由分散養殖戶(hù)糞污(質(zhì)量百分比為8%)與水稻、小麥、玉米、黃豆混合發(fā)酵而成,其COD,總磷,總氮,氨氮等污  染物濃度較集約化養豬場(chǎng)濃度低,僅為集約化養豬  場(chǎng)一半。本研究以分散式養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液為研究對  象,根據其N(xiāo)和P含量,投加Mg2,考察不同pH  值,反應時(shí)間,PO/NH4,Mg2/NH不同投配比  等因素對氨氮去除影響,確定最佳的反應條件,構建  MAP沉降模型,以期為分散式養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液中氮、磷  的回收處理提供數據依據和理論參考。

1材料與方法

1.1試驗儀器與試劑  

試驗儀器:FA2104型電子分析天平,LCX  50KBS型立式壓力蒸汽滅菌器,752N型紫外可見(jiàn)分  光光度計,DHG9070A型鼓風(fēng)干燥箱,PHs3C型H計等

試驗試劑:Na2HPO4·12H2O,MgCl2·6H10NaOH,HCl等均為分析純。

1.2試驗水質(zhì)

常州市某地區分散式養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液主要污染物指標如表1所示。

1.3試驗方法

取適量養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液置于燒杯中,保持NH濃度不變,加入一定量的N2HPO·12H.O和Me  6H2O,均勻攪拌5min,并用2.5ml·L“的

表1黑膜沼氣池沼液主要水質(zhì)

—20

NaOH溶液和1:9HC溶液調節pH值,反應靜置  后,取適量上清液測量NH和FO2濃度,氨氮和  磷酸鹽測定方法參見(jiàn)《水和廢水監測分析方法(第  四版)》。并將反應沉淀物置于40℃鼓風(fēng)干燥  中干燥48h-1),利用XRD及SEM分析沉淀物的  組成成分及形態(tài)結構

2結果與討論

1反應條件

2.1.1pH值的影響  

調節廢水pH值6.0,7.0,.0,8.5,9.0,9.5,10  和10.5,同時(shí)加入一定量MgC2和Na2lHPO,使  (PO):n(NH2):n(Mg2)=1.0:1.01.0,以120rmin攪拌5min,反應靜置2h的條件下,考察pH值對殘氮量殘磷量及NH和PO2的去除效果。由圖1可以看出,pH值<7時(shí),N和P的去除率較低,主要由于生成MgNH2PO4時(shí)會(huì )有H產(chǎn)生pH值較低時(shí)會(huì )產(chǎn)生逆反應,高濃度H會(huì )抑制MAP結晶和生長(cháng),同時(shí)MAP會(huì )溶解于酸性溶液中。隨著(zhù)pH值的增加N和P的去除率逐漸升高,pH為9.5-10時(shí)去除率最高分別為85.94%,97.98%。但當反應體系pH值在10-10.5之間時(shí),N和P去除率急劇下降,僅為77.16%90.20%,主要由于PO4濃度增大時(shí),會(huì )生成Mg  (PO4)2和Mg(OH)2,導致N和P的去除率下降。當pH值為9.5~10時(shí),N和P去除效果最好,考慮pH值調節成本,以9.5為最佳反應pl值

2.1.2反應體系時(shí)間的影響

圖2在pH值為9.5時(shí),考察反應體系時(shí)間10min,20min,30min,60min,120min,240min對殘氮量、殘磷量及NH和PO2的去除效果。由圖2可以看出MAP結晶速率較高,在反應時(shí)間為10min時(shí),N和P的去除率分別達到76.13%、96.92%。隨著(zhù)反應時(shí)間的增加磷酸銨鎂的粒徑逐漸增大N和P的去除率也逐漸升高,但結晶速率在逐漸變慢,基本保持不變,但當反應時(shí)間為120-240min時(shí),N和P的濃度又有所升高,主要由于反應時(shí)間過(guò)

長(cháng)會(huì )破壞磷酸銨鎂結晶體系,降低沉淀性能?？?nbsp; 慮反應時(shí)間越長(cháng),消耗的動(dòng)力越多,同時(shí)為確保良好的沉淀性能,最佳反應體系時(shí)間為30mn

2.1.3反應物投配比的影響  

2.1.3.1PO/NH4投配比對MAP結晶法的影響  

圖3為在反應時(shí)間30min,pH值為9.5的條件下,調節PO2-:NH:Mg摩爾比為08:1:1,0.9:1,1、0:1:1,1.1:1:1,1.2:1:1,1.3:1:1,1.4:1:1,  1.5:1:1,考察PO:NH投配比對殘氮量、殘磷量及NH4和PO1的去除效果,試驗結果如圖3所  示,N的去除率隨著(zhù)PO2/NH的增加逐漸提高,殘余P濃度也急劇增大,但當PO3:NH4:Mg≥1.21:1時(shí),氨氮去除效率趨于穩定。當PO3:NH4:Mg為1.3:1:1時(shí),氨氮的去除率達到最高為885%,但殘余磷的濃度也達到53.40mg·L,當  PO:NH:Mg為1.2:1:1時(shí),氨氮去除率為8828%,僅比PO2:NH:Mg=1.2:1:1時(shí)低0.27%,而殘磷量卻只有36.09mg·L'。因此,選取PONH::Mg=1.2:1:1為P和N最佳投料比。

2.1.3.2Mg2/NH4投配比的影響  

圖4為在反應時(shí)間30min,pH值為9.5  NH為1.2:1的條件下,考察Mg2+:NH投  殘氮量,殘磷量及NH4,PO的去除效果  果如圖4所示,當隨著(zhù)Mg2+濃度的增加,N  留量都呈現下降趨勢,PO3-:Mg:NH=1.21  時(shí),NH去除率為92.3%,P0  97.09%,同時(shí)在此條件下,COD從200  低到130g·L1,去除率為333%,主要原  黑膜沼氣池沼液中有機污染物附著(zhù)于磷酸銨鎂表面沉降下  來(lái)2。但當Mg2:NH  >1.2:1時(shí),NH:的

率基本無(wú)變化,但PO4仍呈現下降趨勢,當M  NH在1.4:1與1.5:1時(shí),殘氮量、殘磷量相差無(wú)主要由于MNH在1.231與14:1之間隨Mg“濃度的增加,可能Mg”與HPO和PO2形成  MH.Mk(PO)沉淀2,之后MP結  達到反應平衡。從經(jīng)濟角度考慮和為防止Mg2對試驗水質(zhì)的二次污染,以P:Mg:N為1.2:1.2:1為最佳投配比

2.2黑膜沼氣池沼液MAP沉淀物XRD分析

圖5為沉淀產(chǎn)物通過(guò)X射線(xiàn)衍射所得到的圖  譜A,其掃描角度在15.663°,20.730°,21.309  26.978°,30.525°,31.827°等處的特征峰與PDF標  準卡片712089標準圖譜B高度一致,說(shuō)明樣品沉淀產(chǎn)物即為MgNH4PO4  2.3SEM形貌特征  圖6~圖8為在MAP法最優(yōu)條件下100um,  m及1pm鏡檢下沉淀產(chǎn)物SEM分析,結最產(chǎn)  主要呈現長(cháng)方體形和斜方形,為MAP主要形態(tài)

2.4分散式養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液MAP結晶法反應動(dòng)力學(xué)

動(dòng)力學(xué)是研究化學(xué)反應變化機理的重要依據,是反映物質(zhì)隨時(shí)間變化非平衡的動(dòng)態(tài)體系。MAP結晶法反應動(dòng)力學(xué)如公式(1)表示

dc  dt=Kon

式中:dC/d為沉淀反應速率;C為反應物的濃  度,mg·L-;t為反應時(shí)間,min;K為反應速率常  數;n為反應級數24-30。將公式(1)進(jìn)行積分可轉

化為公式(2):

Ig  dc  nIgC lgK

張濤, Nelson22)等研究可知MAP結晶法反應十分迅速,張濤研究發(fā)現在40s內Mg2的去除率就已達到91.7%,其MAP沉降符合一級動(dòng)力學(xué)反應規律,Mg2沉降動(dòng)力學(xué)方程為y=-0.065t-3.2,相關(guān)性R2=0.9918。 Nelson(27)研究發(fā)現MAP沉降符合一級動(dòng)力學(xué)反應規律,在pH值=9.0,10min內PO2的沉降動(dòng)力學(xué)方程為y=-0.205X6.70,相關(guān)性R2=0.97。本試驗考察pH值為9.560min內NH4的沉降動(dòng)力學(xué),根據試驗數據分析表明如圖7所示,60min內NH4的沉降動(dòng)力學(xué)方程為:

y=-5.0175x+  6954

相關(guān)性R2=0.9306,可表示為

do  g=5.01751gC-8.6954

2.5MAP結晶法回收分散式養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液中氮磷的技術(shù)經(jīng)濟分析  

養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液中含有大量的氮、磷元素,如果不經(jīng)  處理直接排放,將會(huì )造成營(yíng)養元素的大量流失,又會(huì )  引發(fā)水體富營(yíng)養化,破壞水體的生態(tài)環(huán)境。因此,對

于氮磷濃度較高的養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液只需投加適量的鎂鹽,調節適當的pH值,就能生成磷酸銨鎂,在處理  養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液的同時(shí)還能對氮磷營(yíng)養元素進(jìn)行有效的回收

MAP結晶法反應時(shí)間短,消耗動(dòng)力少,無(wú)須特  殊外加條件,主要成本支出為試劑費。按照本試驗,分散式養殖場(chǎng)黑膜沼氣池沼液MAP法處理最優(yōu)條件為pH值  =9.5,n(Mg):n(P):n(N)=1.2:1.2:1,反應時(shí)間30min。對于pH值為8,C0D濃度2000g·L  TN濃度550mg·L1,NH濃度450mg·L  PO4濃度35mg·L的黑膜沼氣池沼液,按氮磷回收率為92.33%,97.09%計算,處理1t黑膜沼氣池沼液需要6.09kgMgCl2,10.74kgNa2HPO4,0.75 kg NaOh,可回收  0.00316t磷酸銨鎂,約為 Suzuki回收量的18倍以工業(yè)級MgC2(400元·t),Na2HPO4(市價(jià)1200元·t-1),NaOH(1600元·t)測算,原料成本約28.5元、電費約0.3元。分別以日處理規模為50t·d-1,100t·d-,200·d-1,500t·d-黑膜沼氣池沼液,反應器運行周期1h,每天運行8小時(shí),磷酸銨鎂市場(chǎng)價(jià)格18000元·t123測算經(jīng)濟效益如表2所示。由該表可以看出,對于MAP法日處理500t·d-黑膜沼氣池沼液可產(chǎn)生磷酸銨鎂1.58t,年產(chǎn)值約1023.8萬(wàn)元,去試劑、能耗及人工費用,可帶來(lái)634.6萬(wàn)元經(jīng)濟

3結論

(1)本研究以分散式養豬場(chǎng)黑膜沼氣池沼液為研究對象,其污染物濃度較低,僅為集約化養豬場(chǎng)一半,采用MAP結晶法回收氮磷的最佳參數為pH值為9.5,n(Mg)n(P)n(N)=1.2:1.2:1,反應時(shí)間30min,COD,氮,磷去除率達到33.33%,92.3%,97.09%,污染物濃度COD≤133mng·L-,NH≤

回收,對試驗水質(zhì)無(wú)二次污染,NH4等指標滿(mǎn)足(  禽養殖業(yè)污染物排放標準》(GB18596-2001)要求  

(2)沉淀產(chǎn)物經(jīng)XRD和SEM分析,其形狀為長(cháng)  方體形和斜方體形,確定為磷酸銨鎂,分散式養豬場(chǎng)  黑膜沼氣池沼液60min內NH4沉降動(dòng)力學(xué)模型為:

d=5.01751gC-8.6954  dc

(3)經(jīng)MAP結晶法回收養殖場(chǎng)黑膜沼氣池沼液中的氮磷  回收的MAP純度較高,可作為良好的緩釋肥料,對  于MAP法日處理500t·d-1黑膜沼氣池沼液年收益可達634.6  萬(wàn)元。本研究可為分散式養豬場(chǎng)糞污/秸稈混合發(fā)  酵黑膜沼氣池沼液資源化利用提供理論參數及為黑膜沼氣池沼液處理工程  設計提供技術(shù)參數和工程調試參考,對于我國廣大農村地區分散式養豬場(chǎng)糞污處置有一定的參考價(jià)值

摘自《中國沼氣》2018第三期 黃彬 郭惠娟 毛林強 張文藝

——————————————————————————————————————————————————————————————————————