畜禽养殖场沼液的负压浓缩与纳滤膜浓缩研究

【摘要】尽管沼液还田是我国当前沼液处置的主流途径,但传统的沼液施肥受沼液储存、运输的影响,服务半径不可能很大,而且沼液施肥还存在着季节限制,长期大容量灌溉又会导致土壤、地表水、地下水的污染风险,加之我国尚未出台有关沼液还田的标准。因此,研发沼液的高值化综合利用技术,扩大沼液的利用半径,提升沼液的增效价值,尤为重要。本研究主要是从扩大沼液的利用半径,提升沼液的增效价值的角度出发,通过负压蒸发浓缩和纳滤膜浓缩试验,为重庆市规模化畜禽养殖场沼液的高值化提供科学依据。负压蒸发浓缩法浓缩畜禽沼液的试验发现,沼液的浓缩效果随真空度的升高呈升高趋势；在相同浓缩时间内冷凝液体积随着真空度的升高呈增大趋势；真空度小于60%时,冷凝液水质随真空度的上升变差,真空度大于70%时冷凝液水质呈波动变化,且只有真空度为90%时冷凝液水质能达到《畜禽养殖行业废水排放标准(GB18596-2001)》。在考虑沼液的浓缩效果、浓缩速度和冷凝水水质达到GB18596的情况下,确定负压蒸发浓缩法浓缩畜禽沼液的最适宜的试验真空度为90%。在以真空度为90%进行试验时,发现：从沼液的浓缩效果来看,负压蒸发浓缩在此真空度下,对沼液COD、TP浓缩效果较好,对TN的浓缩效果较差,且只有当体积浓缩倍数大于3时TN才可达到浓缩的效果,而对NH4+-N没有实现浓缩,在实际的负压蒸发浓缩法浓缩沼液的操作中,需采取在浓缩完成后人工添加NH4Cl的方法来弥补NH4+-N无法实现浓缩的问题。纳滤膜浓缩法浓缩畜禽沼液的单因素试验发现,随着操作压力的升高,沼液的浓缩速率呈升高趋势,沼液的浓缩效果也呈上升趋势,但上升趋势逐渐变缓；随着沼液pH的升高,沼液的浓缩速率变小,浓缩效果变差；随着系统温度的升高,沼液的浓缩速率上升,浓缩效果从25。C到30℃C升高明显,从30℃到40℃出现波动,但变化不大。多因子试验发现：纳滤膜浓缩法浓缩沼液,对于浓缩效果和浓缩速率,压力均是主要因子,pH是次主要因子,系统温度是次要因子。在考虑沼液的浓缩效果、浓缩速率和透过液水质达到GB18596的情况下,确定纳滤膜浓缩畜禽沼液的最适宜试验条件是：操作压力为0.6MPa、pH为5、系统温度为40℃C。研究沼液浓度对纳滤膜浓缩沼液的影响发现：透过液流速随沼液浓度的升高而降低,当沼液浓度极高时,降低趋势变缓,沼液的浓缩效果随沼液原液浓度的升高呈下降趋势。比较两种浓缩方法的优缺点：负压蒸发浓缩法对沼液COD、TP的浓缩效果很好,而对沼液TN和NH4+-N的浓缩效果极差,纳滤膜浓缩对沼液COD、TN、TP、NH4+-N的浓缩效果都较好；纳滤膜浓缩不适用于浓缩浓度很高的畜禽沼液,而负压蒸发浓缩对畜禽沼液的浓度没有要求；纳滤膜浓缩沼液时应随着浓缩的进行不断添加新的畜禽沼液以保证纳滤膜对畜禽沼液的有效浓缩,而负压蒸发浓缩只需在准备工作时一次性加入所需浓缩的畜禽沼液的量即可。在纳滤膜的浓缩范围内(即体积浓缩倍数小于4时),纳滤膜浓缩法较负压蒸发浓缩节能的多。在实际应用中,可采取先采用纳滤膜浓缩沼液到一定浓度后再采用负压蒸发浓缩沼液。
【作者】邓蓉；
【导师】陈玉成；
【作者基本信息】西南大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】沼液；负压；纳滤膜；浓缩；

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