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养殖废弃物是实现磷素资源化回收利用的重要库源,然而其在资源化处理过程中磷素形态变化研究较少。为了更好地控制和优化养殖废弃物资源化处理过程,本论文以养猪粪污作为研究对象,从磷素资源化利用的角度出发,采用水热处理(HT)、厌氧发酵技术(AD)及鸟粪石结晶技术(MAP),对养猪粪污从粪便到养猪废水,上述处理对磷素形态变化过程进行研究,并对其晶析产物沉降性能及磷回收潜力进行模型预测及评估,主要结论如下:(1)HT对猪粪中磷转化动力学的研究结果表明,HT温度越高、HT时间越长,猪粪含固率下降幅度越大,磷素在固相的比例越高(75%以上);液相磷酸盐在升温阶段下降较快,恒温阶段下降趋势符合一级衰减动力学模型;钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)与磷酸根(P04-P)分别以1:2和1:1的摩尔比例共衰减;固相磷素中的无定型磷酸钙(ACP)不断向更稳定、结晶度更高的羟基磷灰石(HAP)转变。(2)HT+AD处理猪粪的研究结果表明,125℃HT处理后的猪粪有较好的产甲烷潜力,其单位甲烷产量可达740ml/g VS,然而经225℃ HT处理后的猪粪其甲烷产量仅5000ml/g。HT+AD过程使固相磷素以HAP为主的结晶度进一步提高,液相可溶性磷酸盐77-86%能以鸟粪石形式被成功回收。(3)鸟粪石结晶法对养猪废水磷晶析产物沉降能影响的研究结果表明,反应时间和初始磷浓度的增加使大颗粒鸟粪石比例先增大后减小;初始pH值、搅拌速率和流化床上升速率的增加与鸟粪石沉降性能有较强的负相关性;反应温度的升高可提升鸟粪石的沉降性能;过饱和度(SI)的动态变化过程、固液平衡理论及Ostwald熟化理论较好地解释了沉降机理;本研究建立的Logistic鸟粪石沉降效率预测模型可以成功地预测多因素影响下鸟粪石的沉降效率,但其准确度仍有待提高。(4)经计算,2015年我国养殖废水中排放131万吨磷素,可替代约300万吨磷矿(P205计),可生产约941万吨鸟粪石。情景分析结果表明,机械搅拌反应器更适于处理高磷浓度养殖废水;而空气搅拌反应器更适于处理低磷浓度养殖废水。总体而言,本研究细致地描述了猪粪经水热处理、厌氧发酵处理后,磷素形态的动态变化过程,为养殖废弃物中磷素资源化应用方向提供指导;并从沉降性能优化的角度,建立了优化鸟粪石沉降效率的方法与预测模型,为鸟粪石结晶法更好地应用到养殖废水磷回收中提供了出路。