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随着生猪养殖向着规模化、集约化发展猪场每天会产生大量的粪便,如果处理不好会污染附近的土壤、水源以及空气。对于畜禽粪便的处理目前我国使用较多的是厌氧发酵处理,一方面可以降解粪便中的有机质减少污染,另一方面可以得到沼气获得经济效益。但是发酵产生的沼液依旧有很高的氨氮含量,如果直接排放会导致土壤及水体的富营养化造成二次污染。同时沼液中的氨是氮肥的原料,直接脱除会造成极大的浪费。针对沼液中氨氮的脱除及脱除后的回收利用问题本文着重进行了研究。 首先研究了使用空气曝气对沼液中氨氮的脱除效果的影响以及对沼液的pH与CO2负荷的影响。控制变量为沼液的温度和空气的流量。结果发现温度越高氨氮的脱除效率越高,最高的氨氮脱除率能达到99%。空气流量的增加也促进氨氮脱除效率的增加。但是这两个因素都只影响效率对最终的脱除量没有太大的影响。由于仅仅靠曝气来提高沼液的pH,因此也研究了这两个因素对pH的影响。沼液的pH随温度的升高而升高,但是即使是最低的温度35℃也能达到氨氮脱除对沼液pH的要求。而空气流量对pH基本没有影响。同样CO2负荷也只受温度影响,但也只是影响速率,不影响最终结果。 其次,由于氨的吸收需要用到CO2,考虑到使用沼气对沼液进行曝气。一方面提供CO2另一方面可以提纯沼气。气体换作N2和CO2混合气后主要研究了温度和气体中CO2比例对氨氮脱除效果的影响。结果表明气体中CO2比例的提高会抑制沼液pH的提高,同时降低氨氮的脱除效率以及最终的脱除效果。但是温度的增加可以部分抵消气体中CO2比例增加对沼液氨氮脱除和沼液pH升高带来的不利影响。 最后对脱出的氨进行吸收。本试验采用低温下氨气、二氧化碳和气态水直接反应制碳酸铵或碳酸氢氨的方法来吸收氨。主要研究了不同温度、压力、流量和搅拌速度条件下晶体的生成情况。结果表明温度越低越有益于晶体的生成,5℃时的晶体生成量是15℃时的将近10倍。压力的增加也会促进晶体的生成但没有温度那么明显。流量的增加会带来更多的气态水从而促进晶体的生成。搅拌对反应的影响有些许的促进作用,搅拌速度从0r/min增加到600r/min晶体质量也仅增加了约0.1g。 氨氨脱除是沼液处理中重要的一步,氨吹脱具有操作简单、成本低和效率高等优点。目前对脱出的氨多用硫酸吸收,但需花费较高成本。本工艺可以完成沼液脱氨、氨吸收以及沼气提纯的功能,所得的碳酸铵和碳酸氢铵还可以作为肥料使用,进一步提高了经济效益。