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沼液纳滤膜浓缩技术及其液体有机肥开发研究

作　者: 徐国锐
导　师: 石伟勇；王伟国
学　校: 浙江大学
专　业: 农业资源利用
关键词: 沼液纳滤膜浓缩液体有机肥无土栽培营养液
分类号: X713
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来,随着我国规模化养殖场数量的增加及集约化程度的不断提高,畜禽粪污导致的环境污染问题日益严重。据统计,至2007年全国畜禽粪污总排放量达30亿t以上,总COD排放量7700万t以上,是全国工业和生活污水COD排放总量的5倍多。对于畜禽粪污污染的控制,以厌氧发酵为主要技术单元的畜禽粪污沼气工程逐渐得到广泛应用及关注,至2010年底全国大中型沼气工程达66978.5万立方米。随着大型沼气工程的建设,必然伴随着大量沼液的出现。沼液虽然富含总氮、总磷、钾离子、有机质等物质,但是作为肥料沼液具有的养分含量低、使用量大、使用不便的特点,这些因素严重制约着沼液资源化利用。特别是规模化养殖场沼气工程每天所产生的大量沼液,无法及时消纳就会造成严重的环境问题。本文结合沼液特点进行纳滤膜浓缩实验。重点研究纳滤膜浓缩工艺,浓缩过程对浓缩液和透过液成分的影响,并使用浓缩液配置出氨基酸水溶性肥料。在实验的过程中,主要得出如下结论：1通过对宁波鄞州区各大规模化养殖场的50多个沼气池沼液进行调查分析,发现沼液中含有丰富的氮磷钾元素、有机质和活性物质；同时发现不同沼气发酵工艺和沼气工程的不同管理对沼液成分有较大影响。2确定了较优的沼液浓缩工艺为：沼液原液—多层格栅—石英砂过滤器—保安过滤器—纳滤膜浓缩；纳滤膜截留分子量为90,牛粪沼液浓缩倍数4倍,猪粪沼液浓缩倍数5-6倍最为合适。沼液浓缩液能够满足液体有机肥开发的需要。3采用截留液全部循环的操作模式,在操作压力、流量、温度等因素不变的条件下,膜通量会随着运行时间的延长而下降。随着浓缩倍数的增加,浓缩液和透过液的pH下降,电导率上升。同时发现纳滤膜对二价Ca、Mg、Fe和Zn离子具有较高的截留效果。4通过沼液浓缩液复配技术和配方筛选,研制出沼液氨基酸水溶性肥料产品,经检测产品符合NY1429-2010标准,并有良好的施用效果。5使用猪粪浓缩液配置无土栽培营养液,并进行无土栽培小白菜的实验,发现该营养液比对照组(霍格兰营养液处理)的产量和叶绿素含量高,证明使用沼液浓缩液配置无土栽培营养液具有可行性。

全文目录

致谢  7-9
摘要  9-11
Abstract  11-13
目录  13-17
第一部分文献综述  17-40
  1 沼液利用研究概况  17-26
    1.1 沼液利用研究现状  17-21
      1.1.1 沼液的肥效利用研究  17-19
        1.1.1.1 增加作物产量  17-18
        1.1.1.2 提高农产品品质  18
        1.1.1.3 改良土壤质量  18-19
      1.1.2 沼液的药效利用研究  19
      1.1.3 沼液的重金属研究  19-20
      1.1.4 沼液生物活性成分研究  20-21
    1.2 沼液利用存在的问题  21-24
      1.2.1 传统沼液利用模式存在的困境  21-22
      1.2.2 沼液综合利用研究缺乏  22
      1.2.3 沼液处理过程中的制约因素  22-23
      1.2.4 沼液处理亟待解决的问题  23-24
    1.3 沼液高值化利用的意义  24-26
      1.3.1 为沼气工程注入新的活力  25
      1.3.2 实现了废物的无害化和资源化  25
      1.3.3 为无公害农业生产提供肥料  25-26
      1.3.4 推动沼液产业化发展  26
  2 纳滤膜技术  26-36
    2.1 纳滤的特性  26-28
      2.1.1 纳滤膜的荷电性  26-27
      2.1.2 纳滤膜对无机物的分离特性  27
      2.1.3 纳滤膜对有机物的分离特性  27-28
    2.2 纳滤分离机理  28
    2.3 纳滤膜的性能指标  28
    2.4 纳滤膜的影响因素  28-30
      2.4.1 操作时间  28
      2.4.2 操作压力  28-29
      2.4.3 溶质回收率  29
      2.4.4 溶质的分子粒径、极性和电荷  29
      2.4.5 浓差极化  29
      2.4.6 离子浓度  29
      2.4.7 溶液pH值  29-30
    2.5 纳滤膜操作模式  30-31
    2.6 纳滤膜工业中的应用研究进展  31-34
      2.6.1 纳滤膜在食品工业中的应用  31-32
      2.6.2 纳滤膜在制药工业中的应用  32-33
      2.6.3 纳滤膜在废水处理中的应用  33-34
    2.7 纳滤膜污染及其防治  34-36
      2.7.1 纳滤膜的污染及其过程  34-35
      2.7.2 纳滤膜污染的控制与防止  35-36
  3 沼液液体有机肥的研究进展  36-40
    3.1 液体有机肥研究进展  36
    3.2 沼液作为液体有机肥的发展前景  36-37
    3.3 沼液无土栽培营养液使用现状  37-38
    3.4 沼液无土栽培营养液的发展前景  38-40
第二部分绪论  40-43
  1 研究背景  40-41
  2 研究目的  41
  3 研究思路  41-42
  4 研究内容  42
  5 技术路线  42-43
第三部分沼液成分调查研究  43-46
  1 材料与方法  43
    1.1 材料  43
    1.2 测试项目及方法  43
  2 试验结果与分析  43-46
    2.1 沼液中常规成分含量  43-44
    2.2 沼液中中微量元素含量  44-46
第四部分沼液纳滤膜浓缩技术研究  46-61
  1 纳滤浓缩工艺流程  46-47
    1.1 预处理工艺流程  46
    1.2 纳滤工艺流程  46-47
    1.3 纳滤工艺组件参数  47
  2 实验设计与方法  47-48
    2.1 实验设计方案  47-48
    2.2 实验材料与方法  48
  3 试验结果与分析  48-59
    3.1 浓缩时间、操作压力对纳滤膜通量的影响  48-50
    3.2 纳滤膜浓缩对沼液氨氮、全氮浓度的影响  50-52
    3.3 浓缩过程对沼液的pH值和电导率的影响  52-53
    3.4 浓缩过程对沼液的P、K、有机质的影响  53-55
      3.4.1 浓缩过程对沼液浓缩液、透过液全磷的影响  53-54
      3.4.2 浓缩过程对沼液浓缩液、透过液K离子总量的影响  54-55
      3.4.3 沼液浓缩过程对浓缩液、透过液有机质的影响  55
    3.5 沼液浓缩过程对COD的影响  55-56
    3.6 沼液浓缩过程对Na、Ca、Mg、Al离子的影响  56-57
    3.7 沼液浓缩过程对Fe、Mn、Cu、Zn离子的影响  57-59
    3.8 沼液浓缩过程对Cr、As、Cd、Hg、Hb含量的影响  59
  4 纳滤膜清洗方案  59-61
第五部分沼液浓缩液高值化利用产品开发  61-68
  1 沼液浓缩液产品技术指标的确定  61
  2 沼液液体有机肥配制原则和方法  61-62
    2.1 沼液液体有机肥配制的原则  61-62
    2.2 沼液液体有机肥配制的方法  62
  3 有机液肥各成分含量的检测  62-63
  4 沼液浓缩液作为无土栽培营养液的开发研究  63-68
    4.1 材料与方法  63
    4.2 实验设计方案  63-65
    4.3 试验结果与分析  65-68
第六部分结论与展望  68-70
  1 主要结论  68
  2 展望  68-70
参考文献  70-77
攻读硕士期间主要成果  77

沼液纳滤膜浓缩技术及其液体有机肥开发研究

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