基于管式透气膜的畜禽粪污沼液氮素回收研究

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畜牧业的快速发展使得畜禽粪便量激增,畜禽粪污沼液的产生量也随之增加,过量沼液处置成为一个难题。为了解决沼液高含量氨氮带来的环境问题以及对生命的威胁,氨氮的回收成为沼液降低危害和资源化的研究热点之一。本研究中,提出了使用透气膜工艺回收沼液氨氮,研究内容以及得出的主要结论有:(1)透气膜技术能够有效回收沼液中的氨氮,研究结果表明无p H调节情况下可回收83%的氨氮。透气膜工艺通过曝气提高沼液p H能够提高效率,在曝气对该工艺的影响研究中发现,与不曝气相比,曝气的效率能够提高42%。在调控剂(硝化抑制剂)对工艺的强化研究中表明,调控剂能够抑制沼液中硝化反应的发生,减少氮的损失,投加量增加与曝气结合能提高透气膜回收氨氮的效率。(2)对该工艺过程的关键因素,包括曝气强度、温度、提取液浓度和流速以及调控剂投加量,通过正交实验进行条件优化,分别进行高、低浓度氨氮沼液的氨氮回收研究,并确定各因素的主次影响为:温度/曝气强度>提取液浓度>调控剂投加量>提取液流速。温度和曝气强度对该工艺回收率影响较大,是主要因素,分别确定较佳因素水平为25℃和0.15 L空气/min·L沼液。温度和曝气有效促进了沼液中氨的解离,提高沼液p H,并促进氨的回收,低曝气能够增加回收率,减少氨氮的损失。提取液浓度对回收率有一定影响,但不是重要因素,而提取液流速能够引起渗透蒸馏使得水蒸气转移而增加提取液体积。膜面积小试实验中,表明膜面积大小是影响氨氮回收率的一个因素。(3)最后在动态实验中评估GPM工艺较长时间运行下的性能,结果表明,长期使用的膜组件会受影响,导致膜通量下降,回收速率降低。以上研究对透气膜的效能、曝气和调控剂的强化效果、工艺最佳条件确定以及长期运行性能等的分析,表明透气膜工艺回收沼液中的氨氮是高效可行的,是一种很有意义的氨氮回收方法。
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