温度及吹脱沼气中CO2比例对沼液氨吹脱效果的影响

氨吹脱是一种对养殖场沼液进行深度处理和氮回收的技术,利用沼气对沼液进行氨吹脱可通过沼气反复循环吹脱实现沼气提纯和沼液氨氮脱除耦合,是氨吹脱的新型研究方向,但目前缺乏相关工艺参数。基于此,该文利用CH_4和CO_2混合气体模拟沼气,研究了吹脱温度(70、80、90℃)和气体中CO_2比例(10%、20%、40%)对沼液氨氮脱除过程参数和氨氮脱除效果的影响。结果表明:在试验条件下,温度较高,CO_2比例较低时沼液氨氮脱除效果较好。在90℃、吹脱气体中CO_2比例为10%时,吹脱6 h后沼液的最终氨氮去除率达到99.28%,出水氨氮质量浓度低于60 mg/L,且在40min内沼液的氨氮去除率达到92.15%,反应动力学常数为1.034h-1,可依靠脱除沼液中的酸性物质使得沼液的pH值上升至9.92。对吹脱后沼液水质分析表明,利用模拟沼气对沼液进行氨吹脱,沼液中的化学需氧量(chemicaloxygen demand,COD)去除率达到23.53%～42.20%,总磷(total phosphorus, TP)去除率达到15.85%～32.97%,浊度去除率为20.79%～29.74%。研究结果为利用富CO_2气体对沼液进行氨吹脱工艺提供参考。     

基于CaO调节的太阳能辅助加热猪粪沼液氨吹脱工艺研究

氨吹脱工艺可在氨氮高效去除的同时实现氮素转化,是沼液养分回收的理想方案。在传统吹脱工艺中,碱剂添加,特别是NaOH和加热成本占总成本70%以上,导致运行成本较高。为降低猪粪沼液氨吹脱工艺能耗,该研究探讨使用低成本钙剂CaO替代NaOH调节沼液pH值,采用太阳能加热替代传统加热耦合氨吹脱工艺处理沼液。结果表明：CaO不仅能调节沼液pH值,还具有一定絮凝效果,且以石灰乳形态添加效果更好。当添加浓度为5 g/L时,沼液pH值不低于12.0,沼液浊度、COD、TP去除率分别为88.1%、50.1%、93.8%。不同吹脱组（氨氮去除率高于80%）运行成本结果表明,氨吹脱工艺在高pH值（12.0）驱动而不加热（25 ℃）时沼液处理成本最低,为2.46元/m³,与温度驱动相比,成本降低了52.1%～68.7%。而加热可进一步提升氨氮去除率,将太阳能加热与氨吹脱工艺耦合实现了氨氮去除率的显著提升,沼液经10%石灰乳形态CaO以添加浓度为5 g/L调节后,利用自制的太阳能辅助加热的氨吹脱装置在夏季可获得超过97.5 %的氨氮去除率,即使在冬季氨氮去除率也超过86%。该研究结果可为太阳能耦合氨吹脱低成本氨氮去除工艺实际应用提供可行性依据。     

陶瓷膜净化猪场沼液的效果试验

针对沼液中悬浮物和胶体颗粒物含量高、造成膜浓缩预处理难的问题,该研究选择50和200 nm两种孔径陶瓷膜进行了运行条件、水质处理和污染清洗效果的试验。结果显示:在0.3 MPa的运行压力下,50,200 nm两种孔径陶瓷膜对浊度的去除率均能够达到99%以上,对COD的去除率分别为36.2%±0.6%和32.6%±1.5%,无明显差异。同在0.3 MPa运行压力下,200 nm孔径陶瓷膜膜通量可以达到100.6 L/(m~2×h),高于50 nm陶瓷膜膜通量的52.8%。200 nm陶瓷膜对总磷、TOC、氨氮、总氮和总钾的去除率分别为61.2%,35.0%,3.8%,6.2%和3.0%。采用1%氢氧化钠+1%柠檬酸组合清洗方式取得了较好的清洗效果,陶瓷膜的膜通量恢复率可达95.4%。     

惰性填料种类对猪场沼液氨吹脱效果的影响

氨吹脱作为猪场沼液的预处理方法,其处理效果受填料等多种因素的影响。分别采用空心多面球、鲍尔环和流化床填料在pH值10.5,气液比2000,温度30℃的条件下吹脱猪场沼液,结果表明:空心多面球和流化床对沼液氨氮(ammonia nitrogen,NH4+-N)的平均去除率显著高于鲍尔环填料(P0.05),吹脱2 h,氨氮的平均去除率分别为80.7%、59.0%和77.4%。投加NaOH使沼液化学需氧量(chemicaloxygendemand,COD)因压缩双电层和混凝而降低,总固体(totalsolid,TS)和挥发性固体(volatilesolid,VS)因OH-对微生物结构的破坏和大分子物质的水解而增加。吹脱过程使COD部分提高,而TS和VS有所降低。3种填料的性能参数差异导致吹脱后沼液COD平均去除率的变化和VS的平均去除率不同,但不存在显著差异(P0.05),流化床填料对TS的平均去除率显著高于空心多面球(P0.05)。选定空心多面球吹脱20 L沼液2 h,1 L的1 mol/L硫酸吸收液对吹脱尾气中氨气的平均吸收率为35.8%,兼顾吸收效果和经济性。     

大量沼液施灌稻田的氨挥发特征

基千沼液灌溉田间试验,采用通气法研究化肥和沼液施灌稻田的氨挥发特征及其差异性.结果表明,尿素施用处理的氨挥发速率峰值出现在每次施氦后当天或第2天,而各沼液施灌处理则在施氮后当天.氨挥发速率和累计量均随着施氮量的增加而提高.沼液灌溉田间氨挥发速率随时间的动态变化主要取决于田面水中铵氮浓度的变化.每次沼液施灌后的前7天是稻田氨挥发的关键时期.水稻分蘖初期氨挥发明显高于其他时期的.等氮量沼液施灌处理的平均氨挥发速率为(1.48±2.08)kg/(hm2·d),累计量为(51.00±4.46)kg/hm2,全生育期氮素损失率(14.90±1.65)%,分别是尿素施用处理的5.1,3.0,6.4倍.因此,若以等氮量的沼液代替尿素不仅存在稻田供氮不足的风险,而且增加了氨挥发对生态环境产生不良影响的可能,这需要在沼液广泛应用于水稻生产的过程中特别关注.     

追施猪粪沼液对菜地氨挥发的影响

氨挥发是肥料氮素损失的主要途径之一。以厌氧发酵后的猪粪沼液为研究对象,通过蔬菜大棚小区试验,分析其作为追肥表施于冬季菜地(水芹(Oenanthe clecumbens L.)和扬花萝卜(Raphanus sativusL.Var.Radiculus pers.);追施氮量分别为72 kg hm-2和54 kg hm-2)及夏季菜地(小白菜(Brassica chinensisL.)和大叶茼蒿(Chrysanthemum carinatum Schousb.);追施氮量分别为42 kg hm-2和63 kg hm-2)后的氨排放特征及其影响因子。研究结果表明:(1)施用猪粪沼液后菜地氨挥发激增,沼液中氮素以氨挥发形态损失较快,通常发生在施入后48 h内;(2)冬季芹菜地和萝卜地施用沼液后的累积氨排放量分别为8.68 kg hm-2和9.90 kg hm-2,显著高于化肥处理(4.06 kg hm-2和5.59 kg hm-2);而夏季白菜地和茼蒿地则分别为10.40kg hm-2和11.61 kg hm-2,与化肥处理间差异不显著(9.81 kg hm-2和10.09 kg hm-2);(3)冬季菜地施用沼液后氨挥发损失率分别达到11.7%和17.7%,显著低于夏季菜地(23.3%和26.8%);(4)0～10 cm土层土壤温度、水分含量、可溶性有机碳含量、氮素水平及形态、微生物生物量及活性,均与菜地氨挥发有较高的关联度。沼液作为追肥施入农田后会因其自身氨挥发和激发效应而使氨排放增加,在施用过程中应特别注意温度的影响,同时应选择合适的施用方式。     

基于膜蒸馏的沼液资源化处理研究进展

沼液可占湿法厌氧发酵后发酵剩余物总质量的80％以上,在农田土地承载量和运输成本的双重限制条件下,大型沼气工程的沼液很难通过还田利用的方式进行完全消纳.对沼液实行资源化处理既能减少沼液体积和降低对环境的潜在威胁,还可实现高附加值的资源回收,促进可持续的农业循环经济发展.作为膜分离技术中的重要分支,膜蒸馏在沼液处理过程中具...     

电极-SBBR对集中型沼液的脱氮除铜研究

为了处理集中型沼液中过高的氨氮和由饲料添加剂带入的铜,将电极生物膜法与序批式生物膜反应器(SBBR)工艺的优势进行互补,构建电极-SBBR耦合新工艺,以同时去除氮与铜。通过实验室配水与沼液试验,探讨了电极-SBBR体系同步脱氮除铜的工艺参数及其效果。结果表明,集中型沼液电极-SBBR体系的操作工序为:进水→厌氧→曝气→缺氧/厌氧→出水→闲置,运行参数为:水力停留时间7.0h,厌氧0.5h、曝气4.0h、缺氧/厌氧2.5h;电流30～60mA,溶解氧(DO)4.0～5.0mg/L,碳氮比(C/N)>10.0。电极-SBBR体系对沼液中全氮(TN)、Cu2+、化学耗氧量(COD)的去除率分别达到45.79%、86.53%和84.86%,可以作为沼液脱氮除铜的新工艺。     

猪粪沼液中氨态氮含量的影响因素实验研究

通过猪粪在不同工艺条件下的厌氧发酵实验,研究了以猪粪为发酵原料所产沼液中氨态氮含量的各种影响因素及其最优发酵工艺技术。沼液中的氨态氮含量随发酵时间呈增长趋势,发酵温度为15℃时的增长速度缓慢,而发酵温度为30℃以上时的增长明显加速,适宜的搅拌速度和较高的原料浓度也有利于氨态氮含量的迅速增加。并且,pH值对沼液中的氨态氮含量有较大影响,发酵液呈酸性时的沼液中氨态氮含量随发酵时间逐渐减少,而碱性发酵液的沼液中氨态氮含量随发酵时间不断增加。沼液中氨态氮含量达到最大时的可控发酵工艺条件为：发酵时间,5 d;发酵温度：30℃;原料浓度,3.7%。     

猪场沼液絮凝上清液的紫外线杀菌效果

猪场沼液中含有大量的微生物,为确保其排放或循环利用的卫生和环境安全,应对其进行有效的杀菌处理,目前国内沼液杀菌相关的研究缺乏。由于猪场沼液原液的色度和浊度很高,紫外线透过率很低,采用紫外线杀菌前需要对其进行预处理。该研究采用絮凝方法处理猪场沼液,对所获取的不同透射率沼液絮凝上清液进行杀菌试验,试验以细菌总数、大肠菌群和粪大肠菌群的数量变化及其杀菌率为指标,在4种沼液絮凝上清液透射率(0.01%、0.69%、3.78%和8.54%)、3种紫外线杀菌装置内水深(1、2和3 cm)和5种水力停留时间(1、5、10、15、20和30 min)试验条件下,探讨紫外线对沼液絮凝上清液杀菌的可行性及其运行效果。结果表明,絮凝上清液透射率(T254)、紫外线杀菌装置内水深和水力停留时间等因素对紫外线的杀菌效果均有极显著影响(P0.01),3种因素之间均有极显著的交互作用(P0.01)。试验紫外线灯管强度为395μW/cm2,当沼液絮凝上清液的透射率为0.69%、水力停留时间15 min和紫外线杀菌装置内水深2 cm时,紫外线对细菌总数、大肠菌群和粪大肠菌群的杀菌率分别为(99.99±1.20)%、(99.99±1.43)%和(100.00±0.01)%,使沼液絮凝上清液中粪大肠菌群的数量从3.9×106个/L下降至检出限(3个/L)以下,紫外线杀菌处理出水达到现行国家标准的无害化卫生要求,该研究可能为沼液的紫外线杀菌技术的深入研究和沼液安全循环利用提供参考。     

微藻培养技术处理猪粪厌氧发酵废水效果

为降低猪粪厌氧发酵废水－沼液对环境的污染,研究通过培养微藻的方法对其处理的效果。分别采用灭菌和不灭菌的方式对沼液进行预处理,接种微藻后测定培养过程中微藻的生长状况和沼液中主要水质指标COD、NH3-N、TN及TP的降低情况。结果表明,各项指标均有较为明显的下降,其中最重要的2个指标COD和NH3-N分别降低了85%和55%,由此说明,利用沼液培养微藻可以有效地清除废水污染物,同时可以获得具有商业价值的微藻细胞。     

规模化养猪场典型沼气工程各排放节点氨排放特征研究

为了解典型规模化猪场沼气工程的氨排放特性,选取长三角地区某规模化养猪场的典型沼气工程为研究对象,在沼气工程设施的不同氨排放暴露节点(集粪池、调节池和沼液池)设置监测点对氨排放进行连续3d的同步监测,测定处理设施各排放节点氨浓度,核算各排放节点粪便氨排放速率,分析各排放节点氨排放特征。研究结果表明,集粪池、调节池和沼液池的氨日均排放速率分别为1.48、3.08和1.47 g/(d·m2);各节点氨排放具有明显的日变化过程,大致表现为早晨氨排放呈波动增大趋势,午后开始降低,至夜间保持低值排放;集粪池、调节池在粪污周转时段出现日排放峰值;沼液池、集粪池和调节池静置阶段氨小时排放速率与温度呈正相关,与湿度呈负相关;集粪池、调节池和沼液池日氨排放量分别为13.44、38.72和5 275.4 g/d。     

猪场厌氧出水后续处理效果的测定

针对猪场污水厌氧处理出水的有机物浓度高,后续处理困难的问题,该试验对石灰混凝法处理猪场高浓度厌氧出水的效果进行了测试,并与氧化塘的处理效果进行比较分析。试验中选择了1g／L和5g／L两种石灰投加剂量,对沉淀1、2、3、4、5和6h的净化效果进行取样分析;并对氧化塘猪场污水处理工艺连续取样三天,分析处理效果。结果表明:石灰混凝法投加剂量为5g／L、沉淀时间为5h时,对COD的去除率高达57．8％,明显好于氧化塘的去除效果;但对氨氮的去除率低于氧化塘。石灰混凝法沉淀时间短,基建投资小,可作为猪场污水进入二级处理或深度处理工艺前的可选择性过渡工艺。     

猪场厌氧出水后续处理效果的测定

针对猪场污水厌氧处理出水的有机物浓度高，后续处理困难的问题，该试验对石灰混凝法处理猪场高浓度厌氧出水的效果进行了测试，并与氧化塘的处理效果进行比较分析。试验中选择了1和5g／L两种石灰投加剂量，对沉淀1、2、3、4、5和6h的净化效果进行取样分析；并对氧化塘猪场污水处理工艺连续取样三天，分析处理效果。结果表明：石灰混凝法投加剂量为5g／L、沉淀时间为5h时，对COD的去除率高达57.8％，明显好于氧化塘的去除效果；但对氨氮的去除率低于氧化塘。石灰混凝法沉淀时间短，基建投资小，可作为猪场污水进入二级处理或深度处理工艺前的可选择性过渡工艺。     

牛粪固液分离液两相厌氧发酵技术

与单相沼气发酵相比,两相厌氧发酵具有有机负荷大、发酵稳定性高、水力停留时间短、产气效率高的特点,为了提高牛粪厌氧发酵效率,该文在中温（35±2）℃条件下对牛粪加水固液分离后分离液进行两相厌氧发酵试验研究,在发酵液体积为5L,总固体质量分数为6.60%,产酸相水力停留时间为3 d,产甲烷相水力停留时间为7 d,后发酵1 d的条件下,化学需氧量去除率达到52.81%,底物（以挥发性固体计）的产气率达到181.45 L/kg,研究结果为提高牛粪资源化利用效果提供了一定的参考价值。     

废水厌氧处理反应器功能拓展研究进展

废水厌氧处理技术自从1860年左右开始得到快速发展,尤其是高效厌氧反应器的研发,使得其应用范围逐步由传统温和的环境和水质条件转向各种极端条件。然而,一般认为厌氧反应器的目标主要还停留在实现废水中有机污染物的甲烷化与高效去除层面,功能比较单一。在实际厌氧反应器中,其他污染物如氮、硫等同样得到不同程度的去除;此外,厌氧反应器的其他新型功能拓展研究也逐步受到关注。然而,目前这些研究大多数围绕着某一个特定研究点展开,相对独立,其研究现状和应用效果缺乏系统的汇总与梳理。该文一方面对厌氧处理技术的发展和厌氧反应器传统功能研究现状进行归纳;另一方面着重对其实现脱硫、脱氮、除磷、除钙软化以及原位沼气提纯等拓展功能的作用原理和过程特点进行综述,以达到系统解析厌氧反应器在废水处理中多重功能作用的目的。同时,该文在综述过程中发现目前多功能厌氧反应器在构型、运行参数、耦合模型构建与调控等方面的研究存在严重不足,难以保证反应器整体性能最优化。通过综述废水厌氧处理反应器功能拓展研究进展可能会对厌氧处理技术进一步发展以及新型多功能厌氧反应器研发有着一定的借鉴意义。     

寒地超级稻摘脱台设计参数的试验研究

为进一步改善寒地超级稻霜前收获摘脱台的性能,降低梳脱损失,通过对影响摘脱台工作性能的主要参数和结构特点的分析,在4ZTL-1800型气吸式割前摘脱稻麦联合收割机研究基础上,设计了一种具有可更换3种滚筒的摘脱台。以摘脱台的总损失为评价指标,对摘脱滚筒线速度、喂入速度、喂入口开度与喂入口风速进行了单因素和多因素正交试验。单因素试验表明：摘脱滚筒线速度、喂入速度和喂入口风速三因素对摘脱损失有显著影响。正交试验表明：最佳组合为滚筒线速度23 m/s,喂入速度1.1 m/s,喂入口开度120 mm,喂入口气流速度14 m/s,此技术条件下摘脱损失不大于1%。所设计的摘脱台满足超级稻收获要求,并为超级稻割前摘脱联合收割机摘脱台的设计提供依据。