[发明专利]一种养殖废弃物中磷素资源化回收的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种养殖废弃物中磷素资源化回收的方法，属于农业资源与环境技术领域。

背景技术

磷既是一种不可循环、日益匮乏的宝贵资源，又是造成水体富营养化的重要因素。根据美国地质调查局2015年1月发布的《2014年矿产概要》，世界磷矿石储量为670亿吨，中国的磷矿储量为37亿吨，位居世界第二。但是，由于我国高品位磷矿资源储量所占比例低，而且近几年磷矿的年开采量占到全球磷矿开采量的三分之一，我国的优质磷矿将在不到20年的时间内消耗殆尽。因此，回收环境过程流失的磷素资源，具有重要的研究与应用价值。

集约化养殖是农业经济的支柱产业和农民增收的重要途径。但是，集约化养殖易产生大量畜禽养殖废弃物，不仅会导致水体富营养化污染，也会造成不可再生资源的浪费。据中国第一次全国污染源普查技术报告显示：农业面源污染是水体富营养化的主要原因，其中畜禽养殖业磷流失(排放)量为160400吨，占总量的34.24％。因此，回收养殖废弃物中的磷素资源，具有重要的环境、经济、社会效益。制约畜禽养殖废弃物中磷素资源回收的问题，主要有几方面：第一，养殖废弃物中的磷素多存在于固相中，且以有机磷和无机磷两种形态存在，有机形态磷难以直接进行回收；第二，养殖废弃物中有机伴存物质会干扰无机形态磷素的回收，造成大量磷素的流失。

因此，开发一种养殖废弃物中磷素资源化回收的方法，一方面实现磷从固相中的释放与有机形态磷的转化，另一方面还可实现液相中磷素的高效回收，成为研究与实践的重点内容，目前未见文献报道和专利公开。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种养殖废弃物中磷素资源化回收的方法，该方法利用超声化学和湿式化学氧化的高级氧化耦合技术，克服磷从固相中的释放与有机形态磷转化的问题；利用鸟粪石结晶和载水合氧化铁生物炭吸附耦合技术，同时在结晶之前利用微波化学原理，对体系作用脉冲式微波，克服液相中磷素容易流失与回收效能低的问题。

本发明提供的一种养殖废弃物中磷素资源化回收的方法，包括如下步骤：

(1)对待回收的养殖废弃物进行脉冲式超声；

(2)将经步骤(1)处理后的养殖废弃物引入湿式化学氧化器，在氧化剂的作用下发生氧化；

(3)在经步骤(2)处理后的养殖废弃物的上清液中加入镁剂溶液和pH值调控剂，对混合液作用脉冲式微波；

(4)将经步骤(3)处理后的混合液引入结晶床，经结晶后，得鸟粪石晶泥和上清液，收集所述鸟粪石晶泥；

(5)将步骤(4)中得到的上清液引入吸附柱，以载水合氧化铁生物炭为吸附剂，经吸附后，收集吸附后的载水合氧化铁生物炭。

上述制备方法中，步骤(1)和步骤(2)中，采用超声化学和湿式化学氧化的高级氧化耦合技术，先利用脉冲式超声处理养殖废弃物，然后进行湿式化学氧化，一方面经过脉冲式超声处理后，废弃物中磷素与有机物直接的键和作用减弱，易于提高湿式化学氧化释放磷和转化有机磷的效果，还可降低其反应能耗，同时不引入二次污染物质，环境友好。

上述制备方法，步骤(1)中：所述养殖废弃物的含固率可控制在30％～70％，具体可为30％～50％、50％～70％、30％、50％或70％；

所述脉冲式超声可在功率30～150W，频率10～50MHz的条件下进行，功率具体可为30～100W、50～120W、80～150W、30W、50W、80W、100W、120W或150W，频率具体可为10～30MHz、30～50MHz、10MHz、30MHz、50MHz；

所述脉冲式超声的温度可为20～40℃，具体可为20～30℃、30～40℃、20℃、30℃或40℃；时间可为10～120min，且每个脉冲周期包括运行1～2min和停止1～2min，时间具体可为10～80min、60～120min、10min、60min、80min或120min，每个脉冲周期具体可为运行1min和停止1min、运行1min和停止2min、运行2min和停止1min、或者为运行2min和停止2min。

上述制备方法，步骤(2)中：所述氧化的温度可为150～300℃，具体可为150～250℃、200～300℃、150℃、200℃、250℃或300℃；时间可为10～240min，具体可为10min、60min、120min、180min或240min；

所述湿式化学氧化器中的氧化剂可为氧气、臭氧或双氧水水溶液；