本发明专利技术公开了一种畜禽粪污中磷素高效回收的调控方法。该调控方法包括如下步骤：将畜禽粪污引入微波诱导氧化控制反应槽，加入氧化剂溶液和氧气，微波调控器脉冲式微波作用；将处理后的畜禽粪污上清液引入微波结晶过程控制反应槽，加入镁剂溶液、pH值调控剂，机械搅拌混合液，微波调控器脉冲式微波作用；将反应后的上清液引入沉淀池，采用滗水器溢流出水；将鸟粪石晶泥采用间歇式排泥控制，晶泥采用袋式过滤器回收。本发明专利技术方法可提高畜禽粪污磷素回收效能，磷素回收率大于99%；本发明专利技术可以实现畜禽粪污中有机形态磷高效快速转化为无机形态磷，有机磷转化率大于99%，转化时间小于60分钟；本发明专利技术可以调控鸟粪石结晶介稳区宽度和位置，实现鸟粪石高效结晶造粒。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。该调控方法包括如下步骤：将畜禽粪污引入微波诱导氧化控制反应槽，加入氧化剂溶液和氧气，微波调控器脉冲式微波作用；将处理后的畜禽粪污上清液引入微波结晶过程控制反应槽，加入镁剂溶液、pH值调控剂，机械搅拌混合液，微波调控器脉冲式微波作用；将反应后的上清液引入沉淀池，采用滗水器溢流出水；将鸟粪石晶泥采用间歇式排泥控制，晶泥采用袋式过滤器回收。本专利技术方法可提高畜禽粪污磷素回收效能，磷素回收率大于99%；本专利技术可以实现畜禽粪污中有机形态磷高效快速转化为无机形态磷，有机磷转化率大于99%，转化时间小于60分钟；本专利技术可以调控鸟粪石结晶介稳区宽度和位置，实现鸟粪石高效结晶造粒。【专利说明】
本专利技术涉及一种畜禽粪污中磷素回收的调控方法，属于农业资源环境
。
技术介绍
磷是生命过程中的必需元素，但是，磷素在世界范围内面临资源匮乏的矛盾。与此同时，大量磷素从环境过程中流失，不仅导致水体富营养化污染，也使磷素不可再生。近年，畜禽粪污污染问题日益凸显，特别是畜禽粪污中磷的过量排放，迫切需要进行合理的处理和利用。因此，回收畜禽粪污中的磷素资源，将磷的养分人工循环与环境污染治理相结合，具有重要的研究价值。磷回收的主要方法有结晶法、化学沉淀法、生物摄磷法和吸附法等。化学沉淀法存在成本过高、沉淀不完全、化学污泥量大等问题；生物摄磷法利用聚磷菌过量吸收磷并贮存于细胞体内，产生高磷污泥回收磷，但会面临碳源不足和菌群纯培养等难题；吸附法存在吸附材料价格高、吸附效能低的问题。结晶法是通过投加镁盐结晶剂，与养分磷、氮发生结晶反应，生成鸟粪石。基于鸟粪石可作为缓释肥农业利用的特点，鸟粪石结晶法回收磷素被认为是一种可持续发展新技术。国内外学者在鸟粪石法回收畜禽粪污中磷素的技术参数、工艺条件、回收产物资源化等方面开展深入的研究工作。但是，鸟粪石结晶法回收磷效能较低，制约该法的实际推广，原因主要有两方面:其一，畜禽粪污中磷素以有机磷和无机磷两种形态存在，而有机形态磷难以直接与结晶剂反应，仅有无机形态磷可生成鸟粪石晶体；其二，畜禽粪污中大量有机杂质，会造成鸟粪石结晶过程中形成大量微晶，易随上清液出水流失而无法有效回收。为解决有机形态磷向无机形态磷转化的难题，国内外学者开发微生物菌剂促使磷形态的转化，专利CN102010840A和CN102010841A公开了微生物功能菌剂，可将难溶性有机磷分解为可溶性无机磷，但由于`微生物菌剂转化磷素形态的速率较慢、转化不完全、且对环境条件要求严格，无法满足鸟粪石结晶回收畜禽粪污中磷素的实际需要，对提高磷素回收效能作用不明显。为解决大量鸟粪石微晶流失的难题，国内外学者开发加晶种技术以实现结晶造粒而避免形成微晶，专利CN202297252U公开了一种低能耗一体化氮磷回收装置，利用晶种颗粒促进鸟粪石晶体生长，提高磷回收效果，但由于畜禽粪污有机杂质组分和浓度变化波动较大，晶种颗粒无法动态调控鸟粪石结晶介稳区位置和宽度，难以避免鸟粪石微晶形成，实际应用时提高磷素回收效果不明显。近年，微波化学技术受到广泛关注，在微波诱导氧化控制、微波结晶过程控制等方面的应用逐渐受到重视。因此，开发一种畜禽粪污磷素高效回收的调控方法，利用微波化学技术，实现有机形态磷向无机形态磷的快速高效转化和鸟粪石高效结晶造粒，成为研究与实践的重点内容，且现有技术没有公开上述内容。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种畜禽粪污中磷素回收的调控方法，本专利技术利用微波化学原理，实现微波诱导氧化控制和微波结晶过程控制，克服了有机形态磷向无机形态磷转化能力有限、鸟粪石结晶造粒过程动态控制困难的难点，避免了畜禽粪污磷素回收效能低的问题。本专利技术所提供的，包括如下步骤:( I)将畜禽粪污和氧化剂溶液加入至微波诱导氧化控制反应槽中，并通入氧气得到反应体系；用脉冲式微波作用所述反应体系；(2)将步骤(1)处理后的上清液、镁剂溶液和pH值调控剂加入至微波结晶过程控制反应槽中得到混合液；用脉冲式微波作用所述混合液；(3)将步骤(2)处理后的上清液引入沉淀池中，经静置沉淀得到上清液。上述的调控方法中，步骤(1)中，所述畜禽粪污的质量含水率可为30%~70%，具体可为 30% ~50%、30%、40%、50%、60% 或 70% ；所述氧化剂溶液可为H2O2水溶液，所述H2O2水溶液的摩尔浓度可为0.5mol/L~2mol/L,具体可为 0.5mol/L ~1.5mol/L、0.5mol/L、lmol/L、1.5mol/L 或 2mol/L,可米用质量浓度为30%的H2O2进行配制。上述的调控方法中，步骤(1)中，所述氧气的通入量与所述畜禽粪污的体积比可为0.5 ~2:1，具体可为 0.5 ~1.5:1、0.5:1、1:1、1.5:1 或 2:1 ;所述氧化剂溶液的加入量与所述畜禽粪污的体积比可为I~5:100，具体可为`I~3:100U:100,2:100,3:100、4:100 或 5:100 ；可利用插入式文丘里管加入所述氧化剂溶液，该加料方式可达到快速、高效、完全混合的效果。上述的调控方法中，步骤(1)中，所述脉冲式微波的条件如下:功率可为100W~500W，具体可为 1001~4001、1001、2001、3001、4001或5001，频率可为 500MHz ~1000MHz，具体可为 500MHz ~700MHz、500MHz、700MHz 或 1000MHz ；所述脉冲式微波在温度可为30°C~50°C的条件下作用10分钟~60分钟，如在30°C的条件下作用60分钟、30°C的条件下作用30分钟、50°C的条件下作用10分钟、50°C的条件下作用20分钟、40°C的条件下作用10分钟或40°C的条件下作用60分钟，且每个脉冲周期包括运行I~2分钟和停止I~2分钟。上述的调控方法中，步骤(2)中，所述镁剂溶液为含有镁离子的水溶液，其中所述续离子的摩尔浓度可为lmol/L~5mol/L,具体可为lmol/L~3mol/L、lmol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L或5mol/L,可米用苦齒进行配制；所述pH值调控剂为含有氢氧根离子的水溶液，所述氢氧根离子的摩尔浓度可为lmol/L~3mol/L,具体可为lmol/L、2mol/L或3mol/L,可米用烧碱进行配制；可利用插入式文丘里管加入所述镁剂溶液和所述pH值调控剂，该加料方式可达到快速、高效、完全混合的效果。上述的调控方法中，步骤(2)中，所述上清液中磷素的浓度可为10~200mg/L，具体可为 10 ~100mg/L、10mg/L、50mg/L、100mg/L 或 200mg/L ；所述镁剂溶液中所述镁离子与所述上清液中磷素的摩尔比可为I~2:1，具体可为 I ~1.5:1、1:1U.5:1 或 2:1 ;所述混合液的pH值可为8~10，具体可为8、9或10。上述的调控方法中，步骤(2)中，所述脉冲式微波的条件如下:功率可为IOW~100W,具体可为IOW~50W、10W、50W或100W，频率可为500MHz~1000MHz，具体可为500MHz ~700MHz、500MHz、700MHz 或 1000MHz ；所述脉冲式微波在温度可为10°C~30°C的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，江荣风，方慈，李平，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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