沼液膜前预处理及纳滤膜浓缩工艺参数优化

沼液产量大,所含养分浓度较低,制约了沼液商业化生产的发展。膜浓缩技术可同时实现沼液减量化和无害化,有利于推动整个沼液产业化的发展,成为沼液处理未来发展方向。而沼液高悬浮物的特性导致膜污染严重,缩短膜寿命,增加运行成本,因此,膜前预处理技术是实现沼液膜浓缩技术应用的关键环节。为了考察沼液膜前组合预处理技术效果,本文以经过自然沉降处理后的沼液为对象,研究石英砂、火山岩单级过滤、石英砂与火山岩组合多级过滤方式对沼液中悬浮物的去除效果,并对预处理后的沼液开展纳滤膜浓缩工艺参数优化研究。结果表明,石英砂滤料对悬浮物的去除效果较好,火山岩滤料对氨氮的去除效果较好,但综合分析认为以石英砂与火山岩组合滤料对沼液过滤效果为最优;通过对纳滤膜不同浓缩倍数运行比较研究发现,沼液的最佳浓缩倍数为6倍,沼液体积缩减了5/6,养分氮、磷、钾浓度分别提高了2.06、3.10和3.70倍,该结果为获得较好的沼液膜前预处理技术方案和纳滤膜浓缩工艺方案提供技术支撑。     

基于氨氮低吸附的折流式沉降滤过装置去除沼液中悬浮物研究

以多级好氧折流沟串联沉降装置为基础，最大限度地保留沼液中氮素养分的同时，去除沼液废水中悬浮物。根据材料静态条件下等温吸附及解吸率结果，筛选氨氮低吸附填料，接着在动态条件下考察好氧折流沟内填料深度及运行时间对沼液中悬浮物去除效果与氨氮浓度的影响。结果显示，在人工沸石、河砂、石英砂和沙漠砂四种材料中，河砂的吸附强度、吸附指标及解吸值最低。选取河砂作为动态好氧折流沟填料，在水力负荷0.75 L/h、滞留时间24 h条件下，无填充、低填充、中填充及高填充对沼液废水中悬浮物最大去除量分别为4.8 g/L、5.1 g/L、8.1g/L和8.4g/L，最大去除率分别为38.0%、51.2%、86.1%和88.7%，而中、高两种填料深度对沼液废水中悬浮物去除量及去除率在第三、四取水口处无明显差异性(P>0.05)。介于应用中材料选取、用量及去除效果比较，河砂填料对沼液废水中氨氮浓度影响最小，建议采用河砂中填料深度的好氧折流沟处理沼液中悬浮物。     

鸟粪石沉淀预处理对猪场沼液双膜浓缩工艺的影响

针对沼液中的悬浮颗粒物、氨氮、盐分等高浓度复杂组分，采用鸟粪石沉淀法进行预处理，探究鸟粪石沉淀预处理对膜浓缩工艺和污染物去除效率的影响。结果显示：鸟粪石沉淀预处理可降低沼液的浊度、电导率和氨氮浓度，并提高了后续超滤-反渗透浓缩沼液的膜通量和浓缩倍数。超滤对沼液浊度的去除率大于99%,超滤透过液的浊度小于2.0 NTU。鸟粪石沉淀预处理提高了超滤膜对化学需氧量(COD_Cr)的截留效率，同时也提高了反渗透膜对COD_Cr和盐分的截留效率。经鸟粪石沉淀预处理后，最终出水的COD_Cr、氨氮、电导率分别为135 mg·L^-1、21 mg·L^-1、0.16 mS·cm^-1,出水水质优于对照组，且符合GB 5084—2021《农田灌溉水质标准》和GB 18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》的要求。综上所述，鸟粪石沉淀法可作为膜法浓缩沼液的一种高效预处理方法。     

沼液膜浓缩技术研究进展

本文从沼液还田利用的减量化、资源化角度出发,结合膜分离对沼液浓缩的作用,介绍了正渗透膜、反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜在沼液浓缩的研究进展,总结了正、反渗透膜工艺对沼液有很好的浓缩效果,透过液能达到国家排放标准,浓缩液中重金属符合国家肥料标准。微滤和超滤由于分离精度较低,通常需要协同其他膜工艺处理沼液。指出沼液膜浓缩在现阶段难以实现工业化所存在问题与瓶颈主要是国内液肥市场化程度不高与膜污染防治技术不够。提出应根据沼液成分来选择预处理工艺、膜种类和组件构型,优化工艺组合,最终选择正确、高效的膜浓缩及清洗工艺,从而防止或减缓膜污染,减少清洗频率和运行费用。     

磁混凝预处理沼液的效能与机理研究

为削减沼液处理工艺中生物生态单元的负荷,采用磁混凝工艺预处理沼液。经单因素和响应面试验优化磁种与混凝剂的投加配比,分析混凝出水中的残余铝含量和铝形态以及有机物官能团的分布,研究磁混凝强化沼液预处理的效能与磁混凝机理。结果表明,磁混凝加快絮体沉降,提高出水安全性,增加沼液中污染物去除;磁混凝预处理最佳配比为Fe₃O₄（1.0 g·L^-1）+Al₂(SO₄)₃（2.05 g·L^-1）+PAM（10.34 mg·L^-1）,此时磷、COD和氨氮去除率分别达到99.09%、30.39%和14.76%。同时磁混凝通过促进Al_b的生成和增强芳香碳物质去除的方式强化沼液中有机物去除;另外磁种Fe₃O₄的吸附增加氨氮去除。结果可为沼液预处理提供技术参考。     

凤眼莲基质对猪场沼液污染物的吸附及其肥料化利用

【目的】探讨凤眼莲Eichhornia crassipes(Mart.) Solms基质对猪场养殖沼液中污染物的吸附去除效率,结合其堆肥所得到的有机肥产品的可利用性,为优化凤眼莲人工湿地传统模式及凤眼莲基质的二次利用提供科学依据。【方法】通过凤眼莲基质吸附猪场沼液试验,研究其对沼液污染物的去除效果和较佳吸附条件;通过堆肥试验,研究基质所吸附氮磷的有机肥转化率和重金属富集特征。【结果】1)新鲜凤眼莲基质对猪场沼液营养性物质的最佳吸附条件为基质长度1.0～2.0 cm、液固比50∶1、吸附时间3 h,该条件下对总固体悬浮物(Total suspended solid,TSS)、化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD_Cr)、总氮(Total nitrogen,TN)、氨氮(Ammonia nitrogen,NH₃-N)和总磷(Total phosphorus,TP)的去除率分别为86.3%、72.5%、41.6%、57.2%和69.6%;2)经堆肥后凤眼莲基质从沼液中所吸附的N和P分别有58.8%和42.0%转化为有机肥养...     

浓缩沼液浸种对水稻甬优12种子萌发及幼苗质量的影响

以浓缩10倍沼液和水稻甬优12种子为研究对象,探讨了浓缩沼液浸种对水稻甬优12种子萌发及幼苗质量的影响。结果表明:采用一定浓度范围内的浓缩沼液浸种,显著提升了水稻甬优12种子的发芽率,同时,水稻幼苗质量和活力显著增强,而浸种浓缩沼液若超出特定浓度范围,将显著抑制种子的发芽率及水稻幼苗质量和活力。浓缩沼液最佳浸种浓度为20%。在此最佳浓度下,对应的最佳浸种时间为24h,超出此浸种时间,将显著抑制种子的发芽率。在浓缩沼液最佳浸种用量和最佳浸种时间下,催芽3d,水稻甬优12种子的发芽率达到88.3%,幼苗芽长、茎粗、根数、总根长及单苗生物量(干重)分别为4.6cm、0.91mm、6.2条、7.00cm和1.53mg,水稻幼苗呼吸速率达到33.6μmol·g^-1·h^-1(以鲜重计)。     

铁屑修复地浸采铀地下水中硝酸盐污染的研究

以废铁屑为原料,对地浸采铀地下水中的硝酸盐氮污染进行修复实验,研究了溶液pH、地下水中主要共存离子以及不同柱填料对NO-3-N去除率的影响,同时结合粉煤灰预处理技术,对实验条件下铁屑去除硝酸盐的污染进行了探讨。结果表明:铁屑可有效去除地下水中的NO-3-N,其去除率随pH的降低而逐渐升高;溶液中共存的Ca2 、Mg2 对NO-3-N的去除影响不大,而SO42-、HCO-3的存在可明显降低NO-3-N去除效果;实验室条件下,单独采用铁屑去除地浸采铀地下水中的NO-3-N,反应5h去除率为93%,经粉煤灰预处理后,反应4h,NO3--N去除率可达到98.6%。     

铁屑修复地浸采铀地下水中硝酸盐污染的研究

以废铁屑为原料,对地浸采铀地下水中的硝酸盐氮污染进行修复实验,研究了溶液pH、地下水中主要共存离子以及不同柱填料对NO-3-N去除率的影响,同时结合粉煤灰预处理技术,对实验条件下铁屑去除硝酸盐的污染进行了探讨。结果表明:铁屑可有效去除地下水中的NO-3-N,其去除率随pH的降低而逐渐升高;溶液中共存的Ca2+、Mg2+对NO-3-N的去除影响不大,而SO42-、HCO-3的存在可明显降低NO-3-N去除效果;实验室条件下,单独采用铁屑去除地浸采铀地下水中的NO-3-N,反应5h去除率为93%,经粉煤灰预处理后,反应4h,NO3--N去除率可达到98.6%。     

沼液预处理对蔬菜秸秆厌氧消化性能的影响

为探究不同沼液预处理时间对蔬菜秸秆厌氧消化产甲烷特性的影响，以黄瓜、番茄、茄子和辣椒4种蔬菜秸秆为原料，用猪粪沼液在（35.0±0.5） ℃分别处理3、5、7和9 d后进行中温批式厌氧消化试验。结果表明，预处理时间对蔬菜秸秆木质纤维素降解效果及其厌氧消化性能均有较大影响。随着预处理时间的延长，各蔬菜秸秆中纤维素和半纤维素的降解率逐渐提高（1.53%～24.47%和2.11%～52.48%），但木质素难以降解。不同蔬菜秸秆的最佳预处理时间不同，番茄秸秆和辣椒秸秆的最佳预处理时间均为5 d，最大累积甲烷产量分别为147.95和99.17 mL·g^-1，较未处理分别提升36.52%和26.33%；黄瓜和茄子秸秆的最佳预处理时间均为7 d，最大累积甲烷产量分别为152.42和129.84 mL·g^-1，较未处理分别提升38.00%和27.42%。同时，沼液预处理能够缩短蔬菜秸秆的厌氧消化周期（T₉₀缩短了3～8 d）。整体上，沼液处理后4种蔬菜秸秆的产甲烷性能从大到小依次为：黄瓜秸秆>番茄秸秆>茄子秸秆>辣椒秸秆。综上所述，猪粪沼液作为预处理剂可以有效提高蔬菜秸秆的厌氧消化性能，且最佳预处理时间为5～7 d。     

麦秆黄原酸酯的合成条件优化及其在去除沼液中重金属的应用

以麦秸秆为原料制备黄原酸酯类吸附剂,用以处理沼液中的重金属,通过正交实验考察了各种制备因素对铜离子去除率的影响,同时比较了两种用于去除沼液中重金属的工艺流程。结果表明,麦秆黄原酸酯的最佳合成条件为:5g麦秸秆,加入浓度25%的NaOH、0.2mLCS2、25mL1%的硫酸镁,黄化时间3h。沼液中4种重金属的去除率为50.62%~95.27%,去除顺序为Cd>Zn>Pb>Cu。多级过滤明显优于单级过滤,利用所设计的多级过滤滤柱,成功将废水中重金属浓度处理至工业废水排放标准。     

超声波联合光催化对沼液脱氮处理的效果

通过超声波和二氧化钛光催化反应对畜禽养殖场沼液进行脱氮处理,以总氮和氨氮的去除率综合评价脱氮效果。先通过超声和光催化反应的单因素试验确定最佳值,再利用正交试验确定脱氮的最佳条件。结果表明,在超声时间为3 h、超声功率为50 W、沼液pH值为10.5的条件下,沼液总氮、氨氮去除率分别为65.39%、68.84%;而在光照时间为1.0 h、沼液pH值为8.0、流速为4.0 m L/s的光催化脱氮最佳试验条件下,沼液总氮、氨氮去除率分别为44.76%、39.90%;最后联合光催化和超声波对沼液进行脱氮处理后,沼液的总氮、氨氮去除率分别达到84.21%、83.58%,可以有效减轻后续沼液处理的负荷。     

铁炭微电解-Fenton联用对沼液COD的去除效果

为探明炭微电解法-Fenton联用对猪场沼液化学需氧量(COD)去除的反应机理和影响因素,并确定此工艺的最佳运行参数,为今后的工程应用、设计和运营操作提供参考,进行了铁炭微电解-Fenton联用对沼液COD的去除效果试验。结果表明:在铁炭微电解最佳运行条件温度为(20±1)℃,铁炭质量比为1∶1,pH为3,反应时间为120min处理猪场沼液后,联用Fenton法预处理猪场沼液,当温度为(20±1)℃时,以H2O2/Fe2+为10∶1,pH为3,反应时间为45min的去除效果最好,COD去除率达75.95%。     

铁碳微电解法预处理对猪场沼液废水中氮磷的去除率

为提高猪场沼液中氨氮和总磷的去除效果,采用铁碳微电解法预处理方法,在常温条件下研究铁和碳的等温吸附及吸附动力学,确定铁和碳的最大吸附量,消除其在微电解作用下的吸附影响。结果表明:活性炭粉对氨氮、总磷吸附符合Freundlich方程,铁粉对氨氮、总磷的吸附符合Langmuir方程;准二级动力学模型适用铁粉及活性碳粉对氨氮及总磷的吸附,铁和碳在猪场沼液中吸附2h可达饱和吸附。当(20±1)℃时,铁碳比为1∶1,pH为3,反应时间为120min时去除效果较好,氨氮的去除率为34.01%,总磷的去除率为97.23%。     

改性沸石对猪场沼液氮磷吸附特性与机理分析

针对猪场沼液氮磷含量高、有机污染严重、难以处理的问题,采用经氯化钠溶液改性沸石为载体对沼液中氮磷吸附特性和去除机理进行分析研究,考察了沸石投加量、吸附时间、沼液初始浓度等影响因素。结果表明:当沸石投加量为每100mL10g、吸附时间48 h时,最大氨氮去除率可达90.66%,氨氮饱和吸附量可达1.43 mg·g-1,最大总磷去除率可达85.97%,磷饱和吸附量可达0.16 mg·g-1。吸附后的沸石污泥含有大量氮磷元素,是一种优质缓释肥料。Freundlich、Langmuir方程均能较好地解析改性沸石的等温吸附过程,其吸附动力学符合准二级动力学模型,R2均达0.98以上。沸石对猪场沼液中有机态氮磷去除主要基于物理性吸附和沸石中的活性基团与有机官能团所产生的配位络合,无机态氮磷则主要以离子交换及吸附沉淀方式得以去除。     

水培豆瓣菜净化猪场沼液的试验研究

为探究沼液在豆瓣菜水培中的有效利用及豆瓣菜净化沼液达标排放的可行性,采用豆瓣菜浮床栽植在不同浓度的沼液中,分析沼液氨氮、TN、TP、TK、COD的含量变化和豆瓣菜植株相关生长指标及营养指标。结果表明,豆瓣菜水培能明显降低沼液中氨氮、TN、TP、TK、COD含量,对沼液中氨氮、TN、TP、TK和COD去除率最高的处理组分别是D4、D4、D4、D3和D4,去除率依次为42.45%、38.91%、33.41%、28.79%和87.61%,可见在一定范围内豆瓣菜对低浓度沼液中的氨氮、TN、TP、COD去除率更高,尤其对COD有很强的去除效果。D2处理水培豆瓣菜21 d后氨氮达到我国规定的集约化畜禽养殖业水污染物排放标准,是净化效益最佳处理组。D3有利于豆瓣菜株高和根部生长,在21 d时植株生长最旺盛,42 d时鲜质量达4.11 kg/m~2,和D2差异不显著。高浓度沼液会降低豆瓣菜中可溶性糖含量;D3中可溶性蛋白含量最高,达3.97 mg/g,极显著高于CK1;D2中维生素C含量显著大于其他沼液处理组,达到256.49 mg/kg;各处理组的豆瓣菜硝酸盐含量和亚硝酸盐含量都符合国家标准。     

铅离子印迹膜滤除沼液中Pb(‖)的工艺优化研究

本文应用铅离子印迹膜和设计的滤除装置,对沼液Pb(‖)进行滤除实验。研究了渗析时间（t）、跨膜压差（ΔP）、搅拌速率（?）三因素对铅离子通量和去除率的影响,并应用L9(33)正交试验设计,对滤除工艺参数进行优化,并与吸附剂吸附法进行比较。结果表明,三因素对沼液中Pb(‖)去除率的影响顺序为：搅拌速率>跨膜压差>渗析时间。该装置的最佳滤除工艺参数为：搅拌速率=70 r/min、ΔP=0.20 MPa、t=50 min,此时沼液中Pb(‖)去除率达99%,处理后沼液中Pb(‖)为0.007 mg/L。耦合化学清洗 超声清洗污染后的铅离子印迹膜,铅离子通量基本恢复到新膜的通量（平均恢复率达98%）,提升了铅离子印迹膜再生利用水平。该滤除工艺克服了吸附剂吸附法的不足,为沼液安全肥用提供一种新工艺和新技术。     

铅离子印迹膜滤除沼液中Pb(Ⅱ)的工艺优化研究

本文应用铅离子印迹膜和设计的滤除装置,对沼液Pb(Ⅱ)进行滤除实验。研究了渗析时间(t)、跨膜压差(ΔP)、搅拌速率(ω)三因素对铅离子通量和去除率的影响,并应用L9(33)正交试验设计,对滤除工艺参数进行优化,并与吸附剂吸附法进行比较。结果表明,三因素对沼液中Pb(Ⅱ)去除率的影响顺序为:搅拌速率跨膜压差渗析时间。该装置的最佳滤除工艺参数为:搅拌速率=70 r/min、ΔP=0.20 MPa、t=50 min,此时沼液中Pb(Ⅱ)去除率达99%,处理后沼液中Pb(Ⅱ)为0.007 mg/L。耦合化学清洗+超声清洗污染后的铅离子印迹膜,铅离子通量基本恢复到新膜的通量(平均恢复率达98%),提升了铅离子印迹膜再生利用水平。该滤除工艺克服了吸附剂吸附法的不足,为沼液安全肥用提供一种新工艺和新技术。     

絮凝-超滤组合工艺处理油田污水研究

为了解决油田污水二级生化出水反渗透膜法资源化的预处理问题,采用絮凝-超滤组合工艺作为预处理,探讨了絮凝、超滤及絮凝-超滤联用对废水中TOC和浊度等的去除效果。结果表明,絮凝剂PAC 最佳投加量为40 mg/L,PAM加量为0.5 mg/L,单独絮凝对浊度去除率虽可达90.6 %,但对有机污染物TOC去除率低于20%。絮凝-超滤联用使浊度和TOC去除率分别达到98 %和30 %以上,不仅能提高产水水质,而且对提高产水通量和减轻膜污染效果显著。絮凝-超滤组合工艺产水的污染指数SDI小于3,满足反渗透的进水水质要求。     

厌氧发酵沼渣液重金属元素分布规律研究

[目的]研究厌氧发酵沼渣液中重金属元素分布规律。[方法]测定养猪业厌氧发酵沼渣液原液和沼液离心上清液中重金属含量,分析研究重金属在沼液的水固两相中的分布规律。[结果]沼液中重金属含量很高,不能直接排放和作为农田灌溉水使用。经过简单的离心,上清液中重金属含量均有大幅下降,下降幅度分别为Zn 91.84%,As 73.18%,Cd 47.64%,Cr 94.53%,Cu 93.52%,Ni59.43%,Mn 95.77%,Pb 100.00%。[结论]去除沼液中悬浮物对去除重金属有很好的效果,可以作为沼液预处理步骤。