添加含鎂廢渣對(duì)牛糞堆肥及沼液中氨氮的影響研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)向規(guī)模化、集約化迅猛發(fā)展，產(chǎn)生的畜禽廢棄物的數(shù)量迅速增加，其中含有大量的氮、磷、有機(jī)物及致病菌，若這些廢棄物不經(jīng)過(guò)處理而隨意向周邊環(huán)境排放，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染并影響人體健康。當(dāng)前該類(lèi)廢棄物較為普遍和有效的處理模式是固廢堆肥化和液廢沼氣化。
　　好氧堆肥是畜禽糞便無(wú)害化、減量化、資源化的主要處理方法。傳統(tǒng)的堆肥處理往往造成氮素的大量損失，不僅降低堆肥產(chǎn)品的肥效，而且產(chǎn)生臭氣，影響周邊環(huán)境。有研究表明，鎂鹽作為

2、固定劑減少堆肥過(guò)程中氮素的揮發(fā)，其瓶頸是藥劑成本較高。
　　利用厭氧發(fā)酵技術(shù)處理養(yǎng)殖廢水，具有回收沼氣資源，降低化學(xué)/生物需氧量等優(yōu)勢(shì)。但沼氣池產(chǎn)生的具有高氨氮、低 C/N比的沼液難以直接采用生化處理。磷酸銨鎂（MAP）沉淀法去除廢水中的氨氮具有快速高效的優(yōu)點(diǎn)，然而沼液中鎂、磷濃度遠(yuǎn)低于氮，需要添加大量的鎂鹽和磷酸鹽，導(dǎo)致藥劑成本較高，限制MAP沉淀法的推廣與應(yīng)用。
　　鎂鹽在畜禽廢棄物處理中具有廣闊的應(yīng)用前景，傳統(tǒng)所采用的

3、鎂鹽主要是氯化鎂和硫酸鎂藥劑，藥劑成本較高。含鎂廢渣是鎂法煙氣脫硫的副產(chǎn)物，其主要成分是硫酸鎂和亞硫酸鎂。目前我國(guó)針對(duì)含鎂廢渣的處理處置方法是以?huà)仐壏橹?，這不僅是一種資源浪費(fèi)，也容易造成二次污染。
　　基于此，本文主要研究含鎂廢渣在畜禽廢棄物處理中利用的可行性。主要研究?jī)?nèi)容是含鎂廢渣在牛糞堆肥中的固氮效果及作為廉價(jià)鎂鹽在MAP沉淀法處理豬場(chǎng)沼液中的應(yīng)用研究：（1）高溫期是堆肥過(guò)程中氮素?fù)p失的主要階段。在恒溫培養(yǎng)箱模擬堆肥高溫期，

4、通過(guò)添加磷酸二氫鉀、磷酸二氫鉀+硫酸鎂、磷酸二氫鉀+硫酸鉀研究影響MAP法中各離子的相關(guān)性機(jī)制。（2）在（1）的基礎(chǔ)上以含鎂廢渣作為堆肥固定劑，硫酸鎂為對(duì)照，研究含鎂廢渣的固氮效果。（3）采用白蘿卜種子測(cè)定堆肥產(chǎn)品種子發(fā)芽指數(shù)（GI），檢驗(yàn)添加含鎂廢渣對(duì)堆肥產(chǎn)品品質(zhì)的影響（4）以含鎂廢渣作為添加劑，采用 MAP沉淀法預(yù)處理豬場(chǎng)沼液，以降低沼液中氨氮對(duì)微生物的抑制作用，與氯化鎂作處理效果及藥劑成本比較。本研究結(jié)果如下：
　　（1）經(jīng)

5、過(guò)15 d的高溫培養(yǎng)，與對(duì)照相比，添加2％（質(zhì)量比，下同）磷酸二氫鉀、2%磷酸二氫鉀+5%硫酸鎂、2%磷酸二氫鉀+3.5%硫酸鉀三個(gè)處理的固氮率分別為10.11%、20.19%、11.77%。說(shuō)明單獨(dú)添加磷酸二氫鉀可有效減少堆肥高溫期的氮素?fù)]發(fā)，與單獨(dú)添加磷酸二氫鉀相比，添加硫酸鎂處理可大大提高其固氮效果，而添加硫酸鉀并不能有效提高其固氮效果，說(shuō)明鎂離子在堆肥過(guò)程中具有固氮作用，且在添加磷源條件下，固氮效果更好，可能是由于形成 MAP結(jié)

6、晶而起到固氮效果。
　?。?）含鎂廢渣具有與硫酸鎂相近的固氮效果，且隨著含鎂廢渣用量越來(lái)越多，固氮效果越好，添加質(zhì)量比為2%、4%、8%含鎂廢渣的固氮率分別為6.15%、10.13%、19.51%。添加含鎂廢渣和硫酸鎂可顯著降低堆體中的pH值，提高堆體中的氨氮濃度，添加2%、4%、8%含鎂廢渣處理中氨氮濃度比對(duì)照處理提高分別提高了6.85%、57.55%、77.11%；而添加2%、4%硫酸鎂處理中氨氮濃度提高了14.47%、54.

7、81%，表明利用含鎂廢渣代替硫酸鎂作為堆肥氮素固定劑具有環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
　?。?）對(duì)照的種子發(fā)芽指數(shù)（GI）為113%，其他處理的GI值均小于80%，說(shuō)明添加鎂鹽一定程度降低了種子發(fā)芽指數(shù)。一方面可能是添加固定劑提高堆肥的電導(dǎo)率（EC），高溫期結(jié)束時(shí)，對(duì)照、2%的硫酸鎂、4%的硫酸鎂、2%的含鎂廢渣、4%的含鎂廢渣、8%的含鎂廢渣處理的EC值分別為0.97、1.32、1.69、1.44、1.91、2.72 ms·cm-1；另

8、一方面可能是由于添加鎂鹽顯著提高了堆體中的NH4+-N濃度而抑制種子發(fā)芽。
　?。?）通過(guò)研究pH值、n(P):n(Mg):n(N)和HRT三個(gè)主要因素對(duì)MAP沉淀反應(yīng)的影響，將豬場(chǎng)沼液中的NH3-N濃度從440.39 mg/L降為200 mg/L以下，并得出最優(yōu)處理方案。結(jié)果表明：當(dāng) pH值為9.5、HRT為10 min時(shí)、n(P):n(Mg):n(N)=0.6:0.7:1時(shí)，沼液中的NH3-N、PO43--P、Mg2+殘留量分

9、別為183.20 mg/L、3.64 mg/L、67.17 mg/L。同時(shí)與氯化鎂對(duì)比，減少了29%的藥劑成本。通過(guò)對(duì)反應(yīng)沉淀物進(jìn)行SEM-EDS及XRD分析證明得出，該沉淀物含有MAP沉淀。
　　綜上，在牛糞堆肥高溫期添加含鎂廢渣可有效減少堆肥過(guò)程中的氮素?fù)]發(fā)，具有較好的固氮效果；在沼液預(yù)處理中，添加含鎂廢渣可回收沼液中的氮、磷元素，提高沼液可生化性。添加含鎂廢渣可顯著降低堆肥化和沼液預(yù)處理過(guò)程中的藥劑成本，具有較好的環(huán)境效益和