【摘要】：規(guī)�；B(yǎng)殖場產(chǎn)生的沼液已成為限制眾多養(yǎng)殖企業(yè)健康發(fā)展的瓶頸,一方面難以找到足夠的消納農(nóng)田,另一方面沼液中含有大量的磷,隨意排放會造成水體富營養(yǎng)化,同時磷又是一種極為寶貴且不可再生的資源。從養(yǎng)殖場沼液中回收磷是解決磷污染加劇和磷資源匱乏矛盾的重要途徑。然而,現(xiàn)有研究表明影響磷回收的關(guān)鍵性制約因素是沼液中溶解性正磷酸鹽(Ortho-P)的含量,但是沼液中Ortho-P的含量不足27%,直接回收的磷回收率并不高,且回收后仍遠(yuǎn)無法滿足達(dá)標(biāo)排放的要求,這極大制約了沼液磷回收技術(shù)的發(fā)展。為了解決這一問題,本文以奶牛場沼液為研究對象,在比較現(xiàn)有的磷提取測定方法的基礎(chǔ)上,將沼液分為固液兩相,分別對固液兩相磷的賦存形態(tài)及含量加以分析。采用臭氧、有機酸/臭氧、有機酸/超聲波/臭氧分別處理奶牛場沼液,篩選適宜轉(zhuǎn)化條件以實現(xiàn)沼液中易利用態(tài)磷Ortho-P濃度的提高,并探討轉(zhuǎn)化后沼液磷與鳥糞石結(jié)晶回收的相宜性及其增效。試驗得到主要結(jié)論如下:(1)采用高速離心可將奶牛場沼液磷分為固液兩相,其中固相磷包括交換態(tài)磷(Ex-P)、鋁結(jié)合態(tài)磷(Al-P)、鐵結(jié)合態(tài)磷(Fe-P)、鈣結(jié)合態(tài)磷(Ca-P)和殘渣態(tài)磷(Re-P);液相磷包括溶解性總磷(TDP)和顆粒態(tài)磷(PP),溶解性總磷又可分為溶解性還原磷(RDP)和Ortho-P,其中Ortho-P占總磷比例僅12.30%~26.29%,提升潛力很大;PP含量也很高,占比20.58%~33.97%,RDP占比13.31%~17.15%。固相中Ex-P含量最高,占總磷比例達(dá)17.18~25.42%,且化學(xué)性質(zhì)活潑;Al-P、Fe-P、Ca-P、Re-P總共占比僅18.83%左右。提高Ortho-P含量的關(guān)鍵是從PP、RDP、Ex-P著手。(2)采用臭氧氧化對沼液磷形態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,其磷形態(tài)轉(zhuǎn)化、色度和臭味去除效果優(yōu)越于氮氣和空氣。臭氧發(fā)生量在一定范圍內(nèi)越高,磷形態(tài)轉(zhuǎn)化效果越好,以10 g/h為宜。液相中隨著初始pH值的降低液相總磷(TP_L)增加,而固相中隨著pH值的升高固相總磷(TP_S)增加,綜合分析選擇初始pH值為6,有利于沼液提取磷總量的獲得。臭氧作用時間延長,沼液的H~+濃度降低,pH值升高。在初始pH值為6的條件下,臭氧作用時間60 min時磷形態(tài)轉(zhuǎn)化效果最好,此時PP和Ex-P濃度均保持較低位點,Ortho-P濃度達(dá)到峰值78.09mg/L,增幅達(dá)76.12%,占TP比例提升至47.04%。Al-P、Fe-P、Ca-P、Re-P等形態(tài)磷含量較低,且轉(zhuǎn)化過程中變化幅度不大,對提高Ortho-P含量作用較小,后期試驗可不予考慮。(3)有機酸對臭氧轉(zhuǎn)化沼液磷形態(tài)有明顯的增效效果,盡管有機酸轉(zhuǎn)化PP與無機酸差異不大,但轉(zhuǎn)化Ex-P效果優(yōu)于無機酸。不同的有機酸轉(zhuǎn)化沼液磷的效果不同,酒石酸明顯優(yōu)于檸檬酸。因此有機酸轉(zhuǎn)化條件是采用酒石酸調(diào)節(jié)沼液pH值為5,臭氧作用時間60 min,此時Ortho-P濃度增至峰值89.79 mg/L,增幅達(dá)359.99%,占總磷比例升至56.12%。其機理可能是酒石酸通過酒石酸根陰離子的絡(luò)合競爭沼液磷吸附位點、氫離子酸溶、等電點等共同作用的結(jié)果。(4)有機酸/超聲波協(xié)同對臭氧轉(zhuǎn)化沼液磷形態(tài)的影響試驗表明,超聲波、臭氧單獨處理對沼液磷形態(tài)均具有不錯的轉(zhuǎn)化效果,而超聲波/臭氧協(xié)同處理轉(zhuǎn)化效果更佳。適宜轉(zhuǎn)化條件為1.5mol/L酒石酸調(diào)節(jié)沼液初始pH值至5,臭氧發(fā)生量為10g/h,臭氧作用時間60min,超聲功率600W,超聲作用時間10min。該條件下PP濃度降至6.51mg/L,Ex-P濃度降至1.21mg/L,此時Ortho-P濃度提升至94.56mg/L,增幅達(dá)384.43%,占比提升至59.40%。此時沼液其余水質(zhì)指標(biāo)也有一定程度的變化,但仍滿足鳥糞石結(jié)晶反應(yīng)所需。(5)磷形態(tài)轉(zhuǎn)化對鳥糞石結(jié)晶回收沼液磷的影響試驗表明,鳥糞石結(jié)晶過程中PP可能與產(chǎn)物共沉降,回收初始沼液磷所得產(chǎn)物中鳥糞石純度為20.75%,反應(yīng)過程中80.58%的Ortho-P被去除,96.63%的被去除的Ortho-P參與鳥糞石結(jié)晶反應(yīng)。經(jīng)有機酸/超聲波/臭氧處理后鳥糞石的含量和純度均有較大提升,而若提升轉(zhuǎn)化結(jié)束沼液的pH值,可更大程度的促進(jìn)鳥糞石的回收。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X713

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