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温度及吹脱沼气中CO2比例对沼液氨吹脱效果的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
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。 相似文献
2.
为了高效回收处理工农业生产过程中产生的硫酸废液，该研究提出了一种机械蒸汽再压缩减压膜蒸馏系统。首先，基于质量和能量守恒定律建立数学模型，并设计搭建了系统试验装置，初步以自来水为测试对象开展了可行性验证试验；然后以硫酸溶液为研究对象，借助Matlab软件进行迭代求解计算，模拟分析操作参数对系统热力特性的影响规律。试验结果表明系统膜通量和电导率分别为1.6 kg/(m2·h)和48 μS/cm，单位加热能耗Shec和Cop分别为71.88 kWh/t和8.88，比常规蒸汽加热的减压膜蒸馏系统节能74.7%。模拟结果表明进料浓度增加，压缩机功耗增加，但性能系数Cop减小；进料温度、进料流速以及渗透侧压力增加，压缩机功耗减小，Cop增加。因此，该系统具有良好的节能性、经济性和环境效益，应用前景广阔。 相似文献
3.
基于膜蒸馏的沼液资源化处理研究进展 总被引：2，自引：1，他引：1
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有适应性强、膜污染程度低、避免发泡与快速脱氨等多方面的优势。在沼液处理与农业废弃物资源回收中具有广阔发展前景。为此,该研究从介绍膜蒸馏的基本原理出发,就膜蒸馏处理沼液过程中最核心的氨氮与水分回收部分进行详细的综述,并针对沼液处理过程中的营养物质回收与减量化处理进行了综合分析,最后对膜蒸馏用于沼气工程中的可行性进行简要计算。相比于其他沼液处理技术,膜蒸馏可在低成本与低碳足迹下实现沼液的资源回收与减量化处理,其处理沼液的成本与反渗透过程基本一致。在无外部能源供给的沼气工程中,膜蒸馏更适用于高有机负荷沼液处理,或对反渗透后剩余的高浓度沼液进行处理。 相似文献
4.
利用海水汲取液的沼液正渗透浓缩技术 总被引：1，自引：2，他引：1
为实现沼液浓缩以提高其应用价值,该试验以海水作为汲取液,采用正渗透技术对山东某海滨猪场的沼液进行浓缩。试验结果表明,正渗透浓缩倍数为2时的膜通量最高可达到9.5 L/(m2·h);沼液浓缩后的总含盐量、总钾、总磷、总氮、化学需氧量的回收率均可以达到96.7%以上,在保证较高膜通量的条件下沼液体积最高可减小为原液的1/4;对数据拟合分析的结果表明,在沼液浓缩倍数为3时,正渗透膜具有较高的浓缩效率,可达到3.9 L2/(m2·h·g)。综上,采用正渗透技术对沼液进行浓缩的方式是可行的,这不仅缓解了沼液不能及时消纳所造成的资源浪费,而且还可以提高沼液作为肥料的应用价值。 相似文献
5.
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。 相似文献
6.
针对沼液中悬浮物含量高、重金属残留等问题,该研究采用陶瓷膜进行预处理,开展膜过滤工艺参数优化和污染物去除效果的试验。首先证明7种不同孔径陶瓷膜中10～50 nm超滤陶瓷膜通量较高,再选择20 nm膜进行后续沼液温度、膜面流速和浓缩倍数等因素对陶瓷膜通量影响的研究。结果显示：20 nm陶瓷膜通量随温度升高呈指数型增长;较适宜的膜面流速为3.0 m/s,对应的膜通量可达175 L/(m2·h);经济性较高的变频器运行频率范围为40～45 Hz;20 nm陶瓷膜的极限浓缩倍数大于10倍,优于100 nm膜。20 nm陶瓷膜可完全去除沼液中浊度,同时较好的保留溶解性有机质和氮磷钾等无机营养,并对沼液中多种重金属具有良好的阻控效果,综合考虑其生产工艺和使用成本,20 nm陶瓷膜有广阔的实际应用前景。 相似文献
7.
沼气发酵是目前最常用的有机废弃物处理方法。为研究发酵温度、进料挥发性固体浓度(volatile solid,VS)、沼液余热回收等对沼气工程系统净产能的影响,该文基于系统能量平衡模型,以能效比和净产能为评价指标,探讨了以猪粪尿为原料的小型沼气工程系统的净产能特性。研究表明:针对基准指标,进料VS浓度与发酵温度都存在一定的对应关系,且随系统运行模式的不同而不同。进料VS质量分数为4%时,若保证系统达到基准能效比,沼气锅炉加热模式下,发酵温度最大为28.9℃;实施沼液余热回收后,最大发酵温度增大为36.5℃。当系统取得最大净产能时,上述2种模式下对应的发酵温度分别为30和35℃。此外,同一进料浓度下,沼液余热回收前后最大净产能的增幅可达11.5%,其对应的能效比增幅为53.1%。因此,需综合考虑进料浓度、发酵温度、运行方式、净产能和能效比等因素确定合理的运行参数,确保沼气工程系统良好有序运行。 相似文献
8.
柑桔汁陶瓷膜微滤澄清和污染阻力试验 总被引：2，自引：1，他引：1
为了探讨柑桔汁微滤澄清技术及微滤膜污染阻力,建立膜清洗方法,研究以0.2 mm陶瓷膜微滤柑桔汁时膜通量变化及处理效果,结果表明：当温度30℃、压差0.16 MPa及膜面流速4 m/s时,全循环模式下稳定膜通量为22.4 L/(m2·h),浓缩模式下体积浓缩因子为12时,膜通量为10.6 L/(m2·h),澄清汁得率达91.67%;澄清汁浊度仅为0.62 NTU,澄清度高达99.93%,且各主要营养成分变化不大。通过建立膜污染阻力模型,考察操作参数对各分解阻力的影响,进而研究膜污染动力学后发现：压差对不可逆极化层阻力影响最为明显;增大膜面流速显著降低各极化层阻力,但对不可逆污染阻力作用不大;升高温度使得各阻力下降;膜污染可用拟二级速率方程描述。研究污染膜清洗过程,结果表明采用去离子水、1% NaOH和0.5% NaClO混合液、0.2% HNO3溶液依次清洗膜,膜通量可迅速恢复。 相似文献
9.
猪粪沼液中氨态氮含量的影响因素实验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
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%。 相似文献
10.
沼液氨氮减压蒸馏分离性能与反应动力学 总被引：5，自引：2，他引：3
对沼液中氨氮进行脱除,有助于降低沼液对环境的潜在危害和在农业生态应用时对植物的生理毒性,但现有沼液氨氮脱除技术存在氨氮分离反应动力学常数较小和耗时较长等问题。基于此,在扩大沼液中氨氮利用价值的目标下,该文在旋转蒸发仪上对沼液进行了减压蒸馏分离研究并探索了温度、压力和NaOH添加量对氨氮分离效果的影响,同时进行了三因素四水平的正交试验,对操作参数进行优化。研究中,采用氨氮分离一级反应动力学常数评价反应速率,用氨氮分离因子评价氨氮分离性能。单因素试验结果表明,NaOH 添加量增加有利于同时提升一级反应动力学常数和分离因子。同时,降低操作压力和增加反应温度有助于提升一级反应动力学常数,但却会带来分离因子值的下降。正交试验结果表明,3个操作参数对氨氮分离效果的主次顺序依次为：pH值,压力,温度。筛选出的优方案为NaOH添加量15 g/L （pH值为13.04）、压力15 kPa、温度35℃,此时氨氮分离一级反应动力学常数为0.97 h-1,达到90%氨氮去除率时分离因子值为395.96。这意味着对pH值提升后的沼液进行减压蒸馏,不仅可对沼液中氨氮达到较好的分离效果,理论上还能回收较高浓度的氨水用于沼气净化提纯。相比于热吹脱和气体吹脱技术,在同等pH条件下,减压蒸馏技术可在较低温度下获得更高的一级反应动力学常数,且极易通过温度和压力的改变进行提升,说明减压蒸馏法分离氨氮在反应动力学上具有优势。研究结果可为以回收高浓度氨水为目标的沼液高效低耗氨氮分离提供参考。 相似文献
11.
反渗透膜削减沼液氨氮工艺优化 总被引：3，自引：2，他引：1
为确定反渗透膜系统削减沼液氨氮的最佳反应条件,以氨氮去除率为评价指标,采用Plackett-Burman试验从影响氨氮去除率的4因素中筛选出运行压力、pH值和回收率3个显著影响因素,通过最陡爬坡试验逼近最大氨氮去除率区域,在此基础上,利用Box-Behnken响应面法对显著因素进行优化。结果表明:结合试验的可操作性,最优反应条件为:运行压力5.50 MPa,回收率76.00%,pH值7.70,氨氮的实际去除率可达96.13%。对去除率影响主次顺序为运行压力回收率pH值。运行压力和回收率、pH值和回收率,二者的交互作用均极显著,运行压力和pH值的交互作用显著。模型失拟项P=0.54410.05,表明失拟不显著,二次回归模型与实际情况拟合得很好,该研究可为深入了解反渗透膜削减沼液氨氮性能提供理论依据。 相似文献
12.
膜技术在沼气工程沼液减量化处理中的应用 总被引：9，自引：5，他引：4
厌氧发酵产沼气作为主流的能源化技术,在有机废弃物的处理中发挥了重要作用。沼液作为沼气工程的主要副产物,由于其产量大、含水率高,在资源化利用过程中存在储存运输困难、难以及时消纳利用等问题,需要进行减量化处理。利用膜技术浓缩沼液可大幅降低沼液体积,产生大量淡水资源,同时获得含高浓度营养物质的浓缩液,已展现出广阔的应用前景。该研究归纳了厌氧发酵沼液的水质特性,综述了固液分离预处理,微滤(Microfiltration,MF)、超滤(Ultrafiltration,UF)、纳滤(Nanofiltration,NF)、反渗透(ReverseOsmosis,RO)、膜蒸馏(MembraneDistillation,MD)和减压膜蒸馏(Vacuum Membrane Distillation,VMD)等沼液膜浓缩技术,总结了各技术的处理原理及当前国内外研究进展,重点探讨了需解决的关键瓶颈问题,并对膜技术应用于沼气工程沼液减量化处理进行了展望与建议。 相似文献
13.
沼液处理方式及资源化研究进展 总被引：3，自引：3，他引：0
该文综述了国内外厌氧发酵概况,以及沼液性质和国内外处理工艺的发展情况,并针对沼液成分的分析,从资源化利用的角度,对沼液回用的现实意义和限制条件进行讨论,综合分析了沼液在微藻养殖应用的优势和前景,论述了沼液作为肥料的农业应用价值和可行性。沼液的处理处置和资源化利用不仅仅是对水资源的保护,也可推进资源型和节约型社会建设,实现变废为宝,化害为利,缓解工业发展对生态环境带来的负面影响。结合沼液处理处置和资源化利用方式的特点,形成最合理、也最符合可持续发展的处理利用模式至关重要。 相似文献
14.
Modelling Ammonia Losses After Field Application of Biogas Slurry in Energy Crop Rotations 总被引：1，自引：0，他引：1
Dirk Gericke Lüder Bornemann Henning Kage Andreas Pacholski 《Water, air, and soil pollution》2012,223(1):29-47
Over the past few years the number of biogas slurries, which are generally used as nitrogen fertilisers, have seen a steady
increase in Germany. A mechanistic ammonia volatilisation model was developed to predict the ammonia losses of these slurries
when applied to bare soil, maize, wheat and rye grass canopies. Data for model development were collected from several field
measurements carried out at two locations in Northern Germany between the years of 2007 and 2008. Additionally, the behaviour
of the slurries on and in the soil was investigated through the use of infiltration pot experiments. The model includes three
main compartments: slurry, atmosphere and soil. The soil compartment model is relatively simple, as the slurry infiltration,
nitrification and ploughing dislocation into the soil determined in the experiments showed quantitatively no significant differences
between the tested slurries (mono-fermented, co-fermented and pig slurry) and soils (sand soil and loamy sand). Hence, instead
of a complex soil model, stable reduction factors, as derived from the experiments, were implemented in the model. Simulated
ammonia emissions were statistically compared (root mean square error (RMSE), modelling efficiency (ME), linear regression)
to the observed emissions. All evaluations showed an acceptable model performance (RMSE = 1.80 kg N ha−1), although there were a few number of anomalies which could not be modelled in an adequate way. A model sensitivity analysis
showed that temperature and slurry pH value are the main drivers of NH3 volatilization in the model. Following a change of +1°C or of +0.1 pH unit ammonia volatilization will increase by about
1% and 1.6% of the applied total ammoniacal nitrogen, respectively. We were able to show that a simple model approach could
explain most factors of ammonia volatilization in biogas crop rotations. 相似文献
15.
沼液一体化综合处理与循环利用工艺 总被引：2，自引：1，他引：2
沼液过滤膜浓缩作为沼液处理的一个新方向,得到了广泛关注。该文将可堆肥处理的生物质材料秸秆作为滤料引入沼液的预处理,并对沼液过滤、膜浓缩及秸秆滤料堆肥效果进行了整体研究。研究结果表明,经过秸秆、火山岩、石英砂依次过滤后,可以去除沼液中95%以上的悬浮物,过滤后的秸秆经过简单晾晒,在含水率为75%的情况下,可以正常升温堆肥,高温期可以持续10 d,经过28 d堆置后基本达到腐熟要求,堆肥产品总养分含量接近5%,但含水率下降不明显。经过预处理的沼液进行超滤和纳滤之后,营养物质含量得到不同程度的提升,和未处理的原液相比,氮磷钾含量分别提升了2.6倍、1.9倍和4.5倍,Mg和Fe的浓缩倍数均达到10以上,氨基酸浓度提高了8.8倍,而且纳滤产生的透过液基本可以达到农田灌溉水水质标准。该研究结果为沼液的处理利用提供了参考。 相似文献
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基于正渗透技术的沼液浓缩工艺优化 总被引：2，自引：1，他引：1
为解决沼液体积过大,难以实际应用的问题,采用正渗透技术对沼液进行浓缩。通过对不同条件下沼液正渗透浓缩工艺运行性能的研究,发现较优的膜朝向为活性层朝向沼液;错流速度宜采用20.5 cm/s;汲取液宜选择浓度为2 mol/L的MgCl_2溶液。在上述优化条件下将沼液浓缩至5倍。浓缩后的沼液中溶解性有机物、总磷、总氮、氨氮和总钾浓度均显著提高。正渗透膜对上述物质的截留率均达到80%以上。该研究为沼液正渗透浓缩技术的广泛应用提供了一定的技术基础。 相似文献