CN109722264B - 一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法 - Google Patents
一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109722264B CN109722264B CN201910163254.8A CN201910163254A CN109722264B CN 109722264 B CN109722264 B CN 109722264B CN 201910163254 A CN201910163254 A CN 201910163254A CN 109722264 B CN109722264 B CN 109722264B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- livestock
- manure
- hydrothermal carbonization
- poultry manure
- phosphorus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Fertilizers (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
本发明公开了一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法，包括以下步骤：(1)取畜禽粪便进行水热碳化，得到碳化产物；(2)将碳化产物进行固液分离，分别得到生物炭和液相产物；(3)将生物炭用酸浸法提取磷，过滤得到滤液；(4)往滤液中加入镁盐和铵盐，并调节pH，形成鸟粪石结晶并予回收。本发明利用水热碳化处理畜禽粪便，降解了病原体和有机污染物，而且从生物炭产物中回收了大量的磷作为磷肥的原料，满足了减量化、无害化、资源化的要求，具有很高的实用价值和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法。
背景技术
随着我国畜禽养殖业的发展，我国每年畜禽粪便产生量约为38亿吨，但是只有一半的畜禽粪便被综合利用。畜禽粪便对土壤、大气和水环境带来了严重污染。畜禽粪便含有大量对于作物生长至关重要的磷。每年畜禽粪便中所含的磷达到700万吨，相当于人类开采总量的40％左右。土地施用粪肥是一种传统的施肥方式，既可作为废物处理方案，也可作为养分循环利用方式。然而，如果在施用土地之前未对畜禽粪便进行适当处理，将会产生严重的环境问题。首先，粪便中的磷具有高度流动性，可以成为各种水体中富营养化的重要来源；其次，粪便通常含有多种病原体和有机污染物(如抗生素)，如果释放到环境中将会对人类健康和生态系统产生不利影响。磷是地球上一种不可再生、不可替代的非金属资源，而且在自然界不存在自然循环途径。在当前可持续发展的社会经济和环境压力下，磷资源枯竭，粪肥土壤施用造成污染等问题引起广泛关注，因此，亟需一项高效可持续的畜禽粪便处理技术。
近年来，水热碳化在固体生物废弃物处理领域已成为一项有巨大发展前景的处理方法。水热碳化是一种热化学过程，其中水在一定的温度和自生压力下作为反应介质。水热碳化法对原料含水率要求低，无需进行干燥，且反应时间短，反应条件温和，工艺过程简单。因此是一种在能源消耗和生产控制上具有明显优势的新技术。水热碳化兼顾资源回收和环境保护，不仅可以显著减少废物量，降解病原体和有机污染物，并能从废弃物中提取营养元素或将废弃物转化为生物燃料，吸附剂和土壤改良剂等。
目前的水热碳化专利大多集中于市政污泥和餐厨垃圾等原料的研究，而对于畜禽粪便的水热碳化处理并没有太多关注。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法，实现简单高效、低成本的畜禽粪便处理与磷回收。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法，包括以下步骤：
(1)取畜禽粪便进行水热碳化，得到碳化产物；
(2)将步骤(1)得到的碳化产物进行固液分离，分别得到生物炭和液相产物；
(3)将步骤(2)得到的生物炭用酸浸法提取磷，过滤得到滤液；
(4)往步骤(3)得到的滤液中加入镁盐和铵盐，并调节pH，形成鸟粪石结晶并予回收。
作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，畜禽粪便包括猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪、马粪和羊粪中的一种或几种。
作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，水热碳化的反应条件为：反应温度180～220℃，反应压力10～23个大气压，反应时间2～4小时。
作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，水热碳化的加热方式为微波加热、电加热、导热油加热或蒸汽加热。
作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，先调节畜禽粪便的含水率至80％～85％，再进行水热碳化。
作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，畜禽粪便先进行加热预处理，再进行水热碳化。
作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，酸浸法采用无机酸，无机酸的浓度范围为0.6～1.0mol/L；生物炭加酸浸提时，调节pH至pH≤2。
作为优选的技术方案，所述步骤(4)中，镁盐为MgCl2溶液，加入MgCl2溶液后使滤液中的Mg:P摩尔比为(1.2～1.5):1。
作为优选的技术方案，所述步骤(4)中，铵盐为NH4Cl溶液，加入NH4Cl溶液后使滤液中的N:P摩尔比为(1～4):1。
作为优选的技术方案，所述步骤(4)中，调节pH至pH＝7～9。
本发明的有益效果在于：
畜禽粪便中存在大量的Ca、Mg、Al、Fe等金属阳离子，本发明采用水热碳化法处理畜禽粪便后，畜禽粪便中80％以上的磷与这些金属阳离子以络合或吸附的方式富集在生物炭产物中，然后将富集磷的生物炭进行酸浸提、鸟粪石结晶，从而实现了畜禽粪便的处理与磷回收。因此，本发明利用水热碳化处理畜禽粪便，降解了病原体和有机污染物，而且从生物炭产物中回收了大量的磷作为磷肥的原料，满足了减量化、无害化、资源化的要求，具有很高的实用价值和经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
步骤(1)：取某养鸡场鸡粪65g(干重)，其中磷含量1.122g，固液比1：5配成含水率约为83.3％的原料；在215℃、21个大气压、4小时的反应条件下进行水热碳化。
步骤(2)：过滤步骤(1)的碳化产物进行固液分离，得到生物炭的质量42.9g，含磷量1.108g，即鸡粪中98.8％的磷转化到生物炭中。
步骤(3)：将步骤(2)中过滤后的生物炭加入0.8mol/L的硫酸，调节pH值为2.0，并通过过滤、洗涤、干燥，得到提取后的生物炭和滤液。
步骤(4)：将步骤(3)中的滤液，投加MgCl2溶液和NH4Cl溶液，使溶液中Mg:P摩尔比为1.3:1、N:P摩尔比为2:1，调节pH值为9.0，形成鸟粪石结晶并予回收，含磷量1.061g，鸡粪的磷回收率为94.6％。
本发明所称的畜禽粪便，不限定于本实例的鸡粪，可以是各种养殖场所养殖的畜禽产生的粪便，包括但不限于猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪、马粪和羊粪中的一种或几种。
本发明在实施应用中，一般的水热碳化反应条件均能达到本发明的目的，较为优选的水热碳化反应条件为：反应温度180～220℃，反应压力10～23个大气压，反应时间2～4小时。而在进行水热碳化前，先调节畜禽粪便的含水率至80％～85％，先进行加热预处理，能达到更好的效果。至于水热碳化的加热方式，可以为常规的微波加热、电加热、导热油加热或蒸汽加热等。
本发明在实施应用中，酸浸法优选采用无机酸，无机酸的浓度范围优选为0.6～1.0mol/L；生物炭加酸浸提时，最优的条件是调节pH至pH≤2。
本发明在实施应用中，镁盐优选采用MgCl2溶液，镁盐的优选配比是加入MgCl2溶液后使滤液中的Mg:P摩尔比为(1.2～1.5):1；铵盐优选采用NH4Cl溶液，铵盐的优选配比是加入NH4Cl溶液后使滤液中的N:P摩尔比为(1～4):1；最优的条件是调节pH至pH＝7～9，形成鸟粪石结晶。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (4)
1.一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）取畜禽粪便配成含水率为83.3%的原料，在215℃、21个大气压、4小时的反应条件下进行水热碳化，得到碳化产物；
（2）将步骤（1）得到的碳化产物进行固液分离，分别得到生物炭和液相产物；
（3）将步骤（2）得到的生物炭加入0.8mol/L的硫酸，调节pH值为2.0，用酸浸法提取磷，过滤得到滤液；
（4）往步骤（3）得到的滤液中投加MgCl2溶液和NH4Cl溶液，使溶液中Mg : P摩尔比为1.3: 1、N : P摩尔比为2: 1，调节pH值为9.0，形成鸟粪石结晶并予回收。
2.根据权利要求1所述的畜禽粪便水热碳化回收磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，畜禽粪便包括猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪、马粪和羊粪中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的畜禽粪便水热碳化回收磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，水热碳化的加热方式为微波加热、电加热、导热油加热或蒸汽加热。
4.根据权利要求1所述的畜禽粪便水热碳化回收磷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，畜禽粪便先进行加热预处理，再进行水热碳化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910163254.8A CN109722264B (zh) | 2019-03-05 | 2019-03-05 | 一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910163254.8A CN109722264B (zh) | 2019-03-05 | 2019-03-05 | 一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109722264A CN109722264A (zh) | 2019-05-07 |
| CN109722264B true CN109722264B (zh) | 2021-03-30 |
Family
ID=66300156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910163254.8A Active CN109722264B (zh) | 2019-03-05 | 2019-03-05 | 一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109722264B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110283636A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-09-27 | 湖北群盛环境科技发展有限公司 | 一种提升畜禽粪便制备生物质炭的发热量的方法 |
| CN110563486A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-12-13 | 天津大学 | 一种利用水体修复植物聚草制备富磷水热炭及制备方法 |
| CN110523767B (zh) * | 2019-09-05 | 2021-09-03 | 安徽科技学院 | 一种利用畜禽粪便水热炭化废液提取土壤重金属的方法 |
| CN114618433A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-14 | 青岛理工大学 | 一种镁改性牛粪生物炭及其制备方法与应用 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006062889A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-09 | Rikogaku Shinkokai | 炭素質物質およびその製造方法 |
| CN102336400B (zh) * | 2010-07-21 | 2012-11-21 | 中国地质大学（北京） | 水化硅酸钙晶种法回收污水中磷的工艺 |
| MY160306A (en) * | 2010-12-13 | 2017-02-28 | Exxonmobil Res & Eng Co | Phosphorus recovery from hydrothermal treatment of biomass |
| DE102014105471A1 (de) * | 2014-04-16 | 2015-10-22 | Ava-Co2 Schweiz Ag | Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphat aus einer Flüssigphase |
| CN105256135B (zh) * | 2014-06-13 | 2017-04-26 | 北京科技大学 | 一种球磨酸浸‑生物吸附回收高磷铁矿中磷资源的方法 |
| US11034905B2 (en) * | 2015-09-11 | 2021-06-15 | Ecap Bioenergy, Llc | Process and products using a rotary compression unit |
| CN105107828B (zh) * | 2015-09-17 | 2017-04-19 | 中国农业大学 | 一种养殖废弃物中磷素资源化回收的方法 |
| US20180016162A1 (en) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Magnetic Metal Oxide Biochar Composite Particles, and Their Use in Recovering Pollutants From Aqueous Solution |
| CN106746467A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-05-31 | 同济大学 | 一种基于消化污泥水热处理的污泥资源回收方法 |
| CN107140615B (zh) * | 2017-05-16 | 2019-06-07 | 农业部沼气科学研究所 | 一种高效磷素回收耦合厌氧发酵处理畜禽粪便的方法 |
| CN107298512B (zh) * | 2017-08-01 | 2019-09-27 | 中国农业大学 | 一种畜禽粪水重金属钝化与养分氮磷回收的集成处理方法 |
| CN107417062A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-12-01 | 复旦大学 | 一种从城市污水处理厂污泥中回收磷的方法 |
| CN108178470B (zh) * | 2018-01-10 | 2020-04-21 | 河海大学 | 一种利用超临界水气化从藻泥中一步回收磷的方法 |
| CN108558162B (zh) * | 2018-04-12 | 2021-02-12 | 大连理工大学 | 一种剩余污泥水热碳化液资源化的方法 |
| CN109305745A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-05 | 湖南农业大学 | 一种牛粪深度脱水的方法 |
-
2019
- 2019-03-05 CN CN201910163254.8A patent/CN109722264B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109722264A (zh) | 2019-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109722264B (zh) | 一种畜禽粪便水热碳化回收磷的方法 | |
| CN110270310B (zh) | 一种同步高效回收养殖场废液中氮和磷养分的富镁生物炭的制备方法及其应用 | |
| US8673046B1 (en) | Process for removing and recovering phosphorus from animal waste | |
| CN103723906B (zh) | 禽畜粪便深度脱水回收方法 | |
| CN113996643B (zh) | 一种厨余垃圾水热转换快速腐殖化方法 | |
| CN210419701U (zh) | 一种秸秆与污泥协同处理的装置 | |
| Xu et al. | Phosphorus removal and recovery from anaerobic digestion residues | |
| CN111302586A (zh) | 一种污水厂生活污泥资源化的处理方法 | |
| CN105542790A (zh) | 一种矿物源半焦生物炭土壤调理剂 | |
| CN110724014A (zh) | 一种水热炭化耦合超高温好氧发酵方法 | |
| CN111793656A (zh) | 一种农业有机废弃物的处理方法 | |
| CN111333052A (zh) | 生物质和猪粪共水热生物炭及其制备方法与应用 | |
| CN113072287A (zh) | 一种污泥水热腐殖酸生成调控及重金属钝化方法 | |
| CN108409407A (zh) | 一种从养殖场废弃物中回收磷的方法及磷肥 | |
| CN111592420A (zh) | 一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法及应用 | |
| CN105315017A (zh) | 以畜禽养殖废弃物为原料制备固体有机碳肥的方法 | |
| CN114177885A (zh) | 一种回收猪场废水中磷元素的含镁生物炭液体材料及其制备方法和应用 | |
| CN109206266B (zh) | 一种土壤污染修复剂 | |
| CN104478184B (zh) | 一种城市污泥清洁利用的方法 | |
| CN101450304A (zh) | 一种利用沼渣制备重金属吸附剂的方法 | |
| CN103923164A (zh) | 一种肠衣-肝素加工废水的资源化处理方法 | |
| CN109879325B (zh) | 一种从污泥基水热炭中回收磷及金属的方法 | |
| CN108033496B (zh) | 一种以污泥为基体的农田水增肥净化辅助剂 | |
| CN115784561A (zh) | 生活污泥一分钟制营养土的方法 | |
| CN108727098A (zh) | 利用猪养殖废水制备肥料的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |