養(yǎng)殖廢棄物是實(shí)現(xiàn)磷素資源化回收利用的重要庫(kù)源,然而其在資源化處理過(guò)程中磷素形態(tài)變化研究較少。為了更好地控制和優(yōu)化養(yǎng)殖廢棄物資源化處理過(guò)程,本論文以養(yǎng)豬糞污作為研究對(duì)象,從磷素資源化利用的角度出發(fā),采用水熱處理(HT)、厭氧發(fā)酵技術(shù)(AD)及鳥(niǎo)糞石結(jié)晶技術(shù)(MAP),對(duì)養(yǎng)豬糞污從糞便到養(yǎng)豬廢水,上述處理對(duì)磷素形態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行研究,并對(duì)其晶析產(chǎn)物沉降性能及磷回收潛力進(jìn)行模型預(yù)測(cè)及評(píng)估,主要結(jié)論如下:(1)HT對(duì)豬糞中磷轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)的研究結(jié)果表明,HT溫度越高、HT時(shí)間越長(zhǎng),豬糞含固率下降幅度越大,磷素在固相的比例越高(75%以上);液相磷酸鹽在升溫階段下降較快,恒溫階段下降趨勢(shì)符合一級(jí)衰減動(dòng)力學(xué)模型;鈣離子(Ca2+)和鎂離子(Mg2+)與磷酸根(P04-P)分別以1:2和1:1的摩爾比例共衰減;固相磷素中的無(wú)定型磷酸鈣(ACP)不斷向更穩(wěn)定、結(jié)晶度更高的羥基磷灰石(HAP)轉(zhuǎn)變。(2)HT+AD處理豬糞的研究結(jié)果表明,125℃HT處理后的豬糞有較好的產(chǎn)甲烷潛力,其單位甲烷產(chǎn)量可達(dá)740ml/g VS,然而經(jīng)225℃ HT處理后的豬糞其甲烷產(chǎn)量?jī)H5000ml/g。HT+AD過(guò)程使固相磷素以HAP為主的結(jié)晶度進(jìn)一步提高,液相可溶性磷酸鹽77-86%能以鳥(niǎo)糞石形式被成功回收。(3)鳥(niǎo)糞石結(jié)晶法對(duì)養(yǎng)豬廢水磷晶析產(chǎn)物沉降 能影響的研究結(jié)果表明,反應(yīng)時(shí)間和初始磷濃度的增加使大顆粒鳥(niǎo)糞石比例先增大后減小;初始pH值、攪拌速率和流化床上升速率的增加與鳥(niǎo)糞石沉降性能有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性;反應(yīng)溫度的升高可提升鳥(niǎo)糞石的沉降性能;過(guò)飽和度(SI)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程、固液平衡理論及Ostwald熟化理論較好地解釋了沉降機(jī)理;本研究建立的Logistic鳥(niǎo)糞石沉降效率預(yù)測(cè)模型可以成功地預(yù)測(cè)多因素影響下鳥(niǎo)糞石的沉降效率,但其準(zhǔn)確度仍有待提高。(4)經(jīng)計(jì)算,2015年我國(guó)養(yǎng)殖廢水中排放131萬(wàn)噸磷素,可替代約300萬(wàn)噸磷礦(P205計(jì)),可生產(chǎn)約941萬(wàn)噸鳥(niǎo)糞石。情景分析結(jié)果表明,機(jī)械攪拌反應(yīng)器更適于處理高磷濃度養(yǎng)殖廢水;而空氣攪拌反應(yīng)器更適于處理低磷濃度養(yǎng)殖廢水�？傮w而言,本研究細(xì)致地描述了豬糞經(jīng)水熱處理、厭氧發(fā)酵處理后,磷素形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,為養(yǎng)殖廢棄物中磷素資源化應(yīng)用方向提供指導(dǎo);并從沉降性能優(yōu)化的角度,建立了優(yōu)化鳥(niǎo)糞石沉降效率的方法與預(yù)測(cè)模型,為鳥(niǎo)糞石結(jié)晶法更好地應(yīng)用到養(yǎng)殖廢水磷回收中提供了出路。
【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X713
【部分圖文】：

我國(guó)優(yōu)質(zhì)磷礦將在不到２０年的時(shí)間內(nèi)消耗殆盡。磷礦己經(jīng)被我國(guó)國(guó)土資源部列為２０１０??年后不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的２０個(gè)礦種之一（李見(jiàn)云等，２００７）。??那么磷資源都去哪了呢？圖１－１展示了磷素流動(dòng)的基本路徑，最終開(kāi)采出的磷礦主要進(jìn)入污??ＺＫ／污泥或養(yǎng)殖廢棄物中。世界不同地區(qū)對(duì)于這些含磷廢棄物的處理處置方式?jīng)Q定了其最終的磷素??流失量（Ｗｉｔｈｅｒｓ?ｄ?ａ／．，２０１５）。從表１－１匯總的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)可以看出，目前世界各個(gè)地區(qū)都存在磷資??源流失嚴(yán)重、磷素利用率低的問(wèn)題，尤其是中國(guó)養(yǎng)殖廢棄物這塊，磷素利用率僅５°／。（Ｌｉ?ｗ?ａ／．，２０１６）。??近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的不斷發(fā)展，生活水平迅速提高，居民對(duì)肉、蛋類食品的需求也迅??速增加，國(guó)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖業(yè)呈快速發(fā)展并趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，豬肉類產(chǎn)量達(dá)５２９９萬(wàn)噸，占世界總量??的４５．５％（王楚端，２０１７），畜禽養(yǎng)殖業(yè)己逐漸成為我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中最為活躍的增長(zhǎng)點(diǎn)及主要的支柱??產(chǎn)業(yè)（崔小年，２０１４）。然而，隨著養(yǎng)殖場(chǎng)集約化程度的提高，養(yǎng)殖場(chǎng)與種植業(yè)脫離，大量糞污無(wú)處??消納，養(yǎng)殖廢水無(wú)序排放等問(wèn)題，正是我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)磷素排放量較大的原因所在，也是我國(guó)農(nóng)業(yè)面??源污染的源頭之一（何正發(fā)等

?２．２．２試驗(yàn)裝置與過(guò)程??試驗(yàn)所用ＨＴ反應(yīng)釜見(jiàn)圖２－１，其最高反應(yīng)溫度為３５０＊Ｃ，最大壓強(qiáng)為２４?ｂａｒ，有效容積１５０??ｍｌ。機(jī)械搜拌槳用以保證溫度和物料在釜體內(nèi)均勻分布。試驗(yàn)所需溫度、升溫速率、控溫范圍、??攬拌速率等參數(shù)可通過(guò)電控箱進(jìn)行設(shè)置，電控箱上顯示釜內(nèi)壓強(qiáng)以確保運(yùn)行安全。不同時(shí)間點(diǎn)的??１５??

動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)（ｍｉｒｒ１）。??所有一級(jí)衰減動(dòng)力學(xué)的擬合都是在Ｏｒｉｇｉｎ?Ｖｅｒｓｉｏｎ?Ｐｒｏ．８軟件上完成的，其擬合效果及其具體??擬合參數(shù)，分別見(jiàn)圖２－５和表２－２。不同ＨＴ溫度下豬糞液相無(wú)機(jī)磷濃度的動(dòng)力學(xué)變化過(guò)程都可用??一級(jí)衰減動(dòng)力學(xué)模型較好地?cái)M合，其擬合度（Ｒ２）都高于０．９８。Ｇ隨著ＨＴ溫度的升高而不斷減小，??其數(shù)值大小與試驗(yàn)結(jié)束后無(wú)機(jī)磷濃度接近。一般動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)Ａ越大，說(shuō)明衰減速率越快。因??２０??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2865181