气动内循环结晶反应器回收模拟猪场沼液中氮磷的试验研究
Experimental Study of Nitrogen and Phosphorus Removal from Simulated Biogas Slurry of Swine Farm by Airlift Loop Reactor
高氮、磷是造成水体富营养化的重要因素,同时也是生产生活所必不可少的不可再生资源,猪场废水厌氧发酵的沼液中仍含有高浓度的氮磷,如不进行有效处理,则会对水体造成巨大危害.用鸟粪石结晶法从养殖沼液中回收氮磷,既可以降低氮磷负荷,为后续的生化处理提供好的基础和条件,又实现了氮磷资源的回收和利用,是一种符合可持续发展理念的水处理方法.然而,当前关于氮磷回收的研究,多为基于静态烧杯试验的结晶条件、机理等研究,在可工程化应用的结晶反应器的研究方面较为空白.本研究自主设计一种内循环式结晶反应器,设计小试试验装置开展连续流试验,明确该技术处理猪场稀沼液的关键技术参数及适宜取值范围,氮、磷回收潜能及回收产品的品质,为进一步优化反应器的结构、开展放大试验提供基础.本研究以模拟养猪场稀沼液为处理原水,在气动内循环反应器内开展连续流小试实验,以氮磷回收率为考察指标,研究鸟粪石结晶法脱氮除磷的工艺条件及影响鸟粪石结晶法回收氮磷的影响因子效应大小,对鸟粪石结晶回收氮磷的工艺参数进行优化,对氮磷的回收率进行评估,为后续的实验研究提供理论基础.主要研究内容及结论如下:(1)单因素影响分析表明,pH值对氮、磷回收率的影响最大,最佳pH值为10;最佳Mg/P摩尔比为1.5,过高的镁源投加对氮、磷回收率的影响不大,还会造成资源的浪费;N/P摩尔比为1时,氨氮的回收率最高,但总磷的回收率只有75.1%;当停留时间为60min时,总磷的回收率最高,停留时间为50min时,氨氮的回收率最高.(2)响应面优化得到的最佳工艺条件为pH=9.95,Mg:P=1.5,HRT=50min,预期氨氮回收率为4.6%,总磷回收率为96.9%.最优工艺条件下验证实验得到氨氮回收率为4.5%,总磷回收率为96.6%,与模型预测的最优条件相差不大.(3)投加晶种可以诱导结晶反应的进行,氮磷回收率都有相应的提高.(4)初始氨氮浓度对氮磷回收率的影响不大,氨氮回收率基本在54%左右,总磷回收率在70%左右.(5)当连续运行时间使反应溶液体系各组分到达稳定状态时,氮磷的回收率保持稳定,氨氮回收率在6%左右,总磷回收率在96.5%左右.(6)通过X射线衍射,电镜扫描和EDS能谱对结晶产物进行分析,得知结晶产物中含有鸟粪石晶体.
- 作者：
- 于岩岩
- 学位授予单位：
- 安徽农业大学
- 专业名称：
- 农业资源利用(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 徐微；程寒飞
- 中图分类号：
- X713；TQ052.5
- 关键词：
- 鸟粪石结晶；气动内循环反应器；氮磷回收；沉淀物
- struvite crystals; Airlift Loop Reactor; nitrogen and phosphorus recovery; sediment;