一种提高猪场沼液磷回收效率的方法及其系统技术方案

本发明专利技术属于养殖业废弃物中营养物质回收技术领域，公开一种提高猪场沼液磷回收效率的方法及其系统。该方法将含沼渣的猪场沼液泵入超声预处理池中，在搅拌状态下对猪场沼液沼渣混合液超声处理，得上清液A和沉淀物A；将上清液A泵入MAP处理池中，通过底部的微孔曝气管道进行曝气，投加氧化镁脱硫废渣作为镁源，并通过碱溶液调节pH至9.5～10，通过曝气后，进行MAP沉淀反应，得上清液B和沉淀物B；将上清液B泵入后续生化池作为后续生化处理的进水，结晶沉淀后泵入MAP沉淀干燥池，通过生物干化，产物可作MAP磷肥产品。该方法释磷效果提高109.31％；PO4

A Method and System for Improving Phosphorus Recovery Efficiency of Piggery Biogas Liquor

The invention belongs to the technical field of nutrient recovery from aquaculture wastes, and discloses a method and system for improving phosphorus recovery efficiency of pig farm marsh liquid. The method pumps the biogas slurry containing biogas residue into the ultrasonic pretreatment pond, and the supernatant A and sediment A are obtained by ultrasonic treatment of the mixed liquid of biogas residue in the stirred state. The supernatant A is pumped into the MAP treatment pond, aerated through the bottom micro-porous aeration pipe, adding magnesium oxide desulfurization waste residue as magnesium source, and adjusted the pH to 9.5-10 through alkali solution, and then proceeded through aeration. The supernatant B and sediment B were obtained by the precipitation reaction of MAP. The supernatant B was pumped into the subsequent biochemical pond as the influent of the subsequent biochemical treatment. After crystallization and precipitation, the supernatant B was pumped into the MAP precipitation drying pond. Through biological drying, the product could be used as the product of MAP phosphorus fertilizer. The phosphorus release efficiency was increased by 109.31% and PO4 by this method.

【技术实现步骤摘要】
一种提高猪场沼液磷回收效率的方法及其系统
本专利技术属于养殖业废弃物中营养物质回收
，更具体地，涉及一种提高猪场沼液磷回收效率的方法及其系统。
技术介绍
地球上可开采磷资源正在逐渐减少，猪场沼液中含有大量的磷和氮，同时也是污染元素。因此，研究猪场废水氮磷去除和回收技术对于环境保护和资源化再利用具有双重意义。目前，磷酸铵镁沉淀法是被认为最有前景的磷回收工艺，因为在去除磷的同时，还产生一种有价值的缓释肥料鸟粪石结晶。国内外用磷酸铵镁沉淀法从猪场沼液中回收磷的相关研究已经有很多，其中Songetal(Nutrientsremovalandrecoveryfromanaerobicallydigestedswinewastewaterbystruvitecrystallizationwithoutchemicaladditions)的研究中，磷回收效率为85％；Liuetal(Recoveryofnitrogenandphosphorusbystruvitecrystallizationfromswinewastewater)回收效率为65％；Ichihashi和Hirooka(Removalandrecoveryofphosphorusasstruvitefromswinewastewaterusingmicrobialfuelcell)的研究也是在79-82％，这些研究中都只是利用了沼液上清液中的磷，并没有把沼渣中的磷所利用起来，造成沼液磷回收利用率偏低，而且试验中通常通过添加NaOH来调节pH值并采用MgCl2和MgSO4等这些纯化学药品作为镁源，从而造成磷回收成本高，限制了MAP工艺的实际应用。超声波是一种能够在水中产生声空化，形成高剪切力作用于水中物质的辅助技术，通常应用于剩余污泥的减量化。相关研究表明经过超声波处理能够有效的破坏污泥结构，释放胞内和胞外物质，从而使磷酸盐从固相中释放出来。但超声应用于猪场沼液(含沼渣污泥)中使沼渣释放更多的磷到上清液中以增强磷回收，在国外研究中都没有相关报道；镁源的选择上，研究人员也找到了一些低品位含镁材料，如菱镁矿热解产物、卤水、海水NF浓缩物、菱镁矿、氧化镁等，但是这些镁源替代品在反应操作过程中会出现各种问题，如更多的固体残渣、新的离子污染、Mg2+含量较低等。氧化镁脱硫废渣(MDWR)来源于燃煤电厂烟气氧化镁脱硫工艺，现在是作为固体废物被填埋或倾倒，但其主要成分是MgSO3和MgSO4，是一种用于磷回收的很好的镁源。其中我们团队中林焕嘉就曾把MDWR作为镁源用于脱氨氮预处理，氨氮去除率能达到60％，化学成本节省29.17％，效果很好，但是用于磷回收未见报道。因此，选择MDWR作为镁源既能够提供大量镁源降低成本，又可以防止MDWR二次污染，废物利用。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本专利技术的首要目的在于提供一种提高猪场沼液磷回收效率的方法，该方法利用超声波预处理把沼渣中的磷释放出来，用氧化镁脱硫废渣(MDWR)作为镁源，并通过曝气，提高其pH值，降低碱溶液的投加量，进行MAP反应回收沼液中的磷资源。主要目的在于提高猪场沼液磷的回收率，降低磷回收工艺成本、为MAP工艺实际应用提供一种经济上可行的低成本创新新型工艺。本专利技术的另一目的在于提供实现上述提高猪场沼液磷回收效率的方法的系统。本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：一种提高猪场沼液磷回收效率的方法，包括以下步骤：S1.将含沼渣的猪场沼液泵入超声预处理池中，在搅拌状态下对猪场沼液沼渣混合液进行超声处理，得到上清液A和沉淀物A；S2.将步骤S1所得的上清液A泵入MAP处理池中，通过底部的微孔曝气管道进行曝气，投加氧化镁脱硫废渣作为镁源，并通过碱溶液调节pH至9.5～10，通过曝气后，进行MAP沉淀反应，得到上清液B和沉淀物B；S3.将步骤S2所得的上清液B泵入后续生化池作为后续生化处理的进水，结晶沉淀物B泵入MAP沉淀干燥池，通过生物干化，产物可作MAP磷肥产品。优选地，步骤S1中所述超声的声能密度为1000～1200W·L-1，所述超声的时间为80～85min。优选地，步骤S2中所述碱溶液为NaOH溶液或Ca(OH)2溶液；所述碱溶液的质量浓度为20～25％。优选地，步骤S2中所述曝气的时间为2～2.5h。优选地，步骤S2中所述氧化镁脱硫废渣的质量和上清液A的体积比为(0.08～0.1)g：1L。所述的提高猪场沼液磷回收效率的回收方法的系统，所述系统依次包括超声预处理池、MAP处理池和MAP沉淀干燥池。进一步地，所述超声预处理池包括超声预处理池体，所述的超声预处理池体上方设置有超声装置；所述的超声预处理池体上方设置有排水泵及排水管，所述排水管与排水泵相连；所述的超声预处理池体的底部设置有搅拌器控制混合液搅拌；所述的超声预处理池体的底部设置有排泥管，所述的排泥管通过所述排泥泵控制。进一步地，所述的MAP处理池包括MAP处理池体，所述的MAP处理池体内设置滗水器，所述的滗水器的下方设置有微孔曝气管道，所述MAP处理池体的底部设置有排泥管，所述排泥管受排泥泵控制，所述排泥管外接MAP沉淀干燥池收集MAP结晶沉淀。进一步地，所述超声装置、排水泵、排泥泵、搅拌器的用电均采用猪场内部黑膜沼气池中沼气发电提供。猪场废水传统磷回收工艺主要是采用MAP法回收上清液中磷，而对沼渣中大量的磷未被利用，造成磷回收率低；本专利技术以超声波预处理沼渣释放磷，利用氧化镁脱硫废渣(MDWR)作为低成本镁源，通过曝气吹脱去除CO2提高体系pH值，减少NaOH用量。利用超声预处理沼渣释放磷，并通过曝气及添加氧化镁脱硫废渣作为低成本镁源对猪场沼液进行MAP处理回收磷。说明在新型磷回收工艺中，猪场沼液经超声波预处理后能够最大限度的回收废水中的磷，同时采用MDWR处理成本低，将含沼渣的猪场沼液泵入超声预处理池内超声时间为80min，声能密度为1000W·L-1进行超声预处理，释磷效果可提高109.31％；然后上清液再泵入MAP处理池中，在MDWR添加量0.08g·L-1，pH值9.5，曝气时间2h的条件下进行MAP处理，PO43--P回收率可达98.90％，磷的回收效果明显。说明在新型磷回收工艺中，猪场沼液经超声波预处理后能够最大限度的回收废水中的磷，同时采用MDWR处理成本低，废物综合再利用，应用前景广阔。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术通过超声预处理猪场沼液(含沼渣)，超声破碎沼渣的絮体结构和胞外聚合物，释放出PO43--P，同时使细胞壁破碎，胞内物质及磷脂双分子层中的磷得到释放。最大限度地促进沼渣中的水溶性磷释放，从固体进入到液体中，便于后续MAP磷回收处理。2.本专利技术不仅提高了猪场沼液磷的回收率，同时降低了磷回收工艺成本，释磷效果提高109.31％；PO43--P回收率可达98.9％，磷的回收效果明显，为MAP工艺实际应用提供一种经济上可行的低成本创新新型工艺。3.本专利技术通过利用富含MgSO3和MgSO4的氧化镁脱硫废渣作为MAP磷回收处理中的镁源，既能够提供大量镁源降低处理成本，又可以防止MDWR二次污染，废物利用。4.本专利技术系统通过曝气吹脱去除CO2提高体系pH值，减少NaOH用量，减少了运营成本和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高猪场沼液磷回收效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将含沼渣的猪场沼液泵入超声预处理池中，在搅拌状态下对猪场沼液沼渣混合液进行超声处理，得到上清液A和沉淀物A；S2.将步骤S1所得的上清液A泵入MAP处理池中，通过底部的微孔曝气管道进行曝气，投加氧化镁脱硫废渣作为镁源，并通过碱溶液调节pH至9.5～10，通过曝气后，进行MAP沉淀反应，得到上清液B和沉淀物B；S3.将步骤S2所得的上清液B泵入后续生化池作为后续生化处理的进水，结晶沉淀物B泵入MAP沉淀干燥池，通过生物干化，产物可作MAP磷肥产品。

【技术特征摘要】
1.一种提高猪场沼液磷回收效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将含沼渣的猪场沼液泵入超声预处理池中，在搅拌状态下对猪场沼液沼渣混合液进行超声处理，得到上清液A和沉淀物A；S2.将步骤S1所得的上清液A泵入MAP处理池中，通过底部的微孔曝气管道进行曝气，投加氧化镁脱硫废渣作为镁源，并通过碱溶液调节pH至9.5～10，通过曝气后，进行MAP沉淀反应，得到上清液B和沉淀物B；S3.将步骤S2所得的上清液B泵入后续生化池作为后续生化处理的进水，结晶沉淀物B泵入MAP沉淀干燥池，通过生物干化，产物可作MAP磷肥产品。2.根据权利要求1所述的提高猪场沼液磷回收效率的方法，其特征在于，步骤S1中所述超声的声能密度为1000～1200W·L-1，所述超声的时间为80～85min。3.根据权利要求1所述的提高猪场沼液磷回收效率的方法，其特征在于，步骤S2中所述碱溶液为NaOH溶液或Ca(OH)2溶液。4.根据权利要求1所述的提高猪场沼液磷回收效率的方法，其特征在于，步骤S2中所述碱溶液的质量浓度为20～25％。5.根据权利要求1所述的提高猪场沼液磷回收效率的方法，其特征在于，步骤S2中所述曝气的时间为2～2.5h。6.根据权利要求1所述的提高猪场沼液磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德汉，罗子锋，曾维深，杨洁，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44