基于CaO调节的太阳能辅助加热猪粪沼液氨吹脱工艺研究

作     者：张浩睿 张唐娟 尹鹏 王媛媛 姚义清 孟亮 艾平 ZHANG Haorui;ZHANG Tangjuan;YIN Peng;WANG Yuanyuan;YAO Yiqing;MENG Liang;AI Ping

作者机构：华中农业大学工学院武汉430070 武汉市农业科学研究院武汉430300 西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2023年第39卷第17期

页      面：209-217页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(31972611)。 

主　　题：太阳能 沼液 CaO 絮凝 氨吹脱 

摘      要：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。