一种用于从含有磷、氮和碳的动物粪便中除去磷的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生态环保技术领域，具体涉及一种用于从含有磷、氮和碳的动物粪便 中除去磷的方法。
【背景技术】
[0002] 随着人口的增长和经济的发展，农业废物处理是人类面临的一个大问题，畜牧产 生的粪便超过农业生产回收利用的粪便量的需要。尤其是在在高浓度畜牧业生产系统，影 响可持续发展的主要问题是氮、磷不平衡，以动物粪便作为肥料时，其所含有的营养物质与 作物所需营养物质的比例差异很大，所以当基于作物的氮要求量来施加粪便时，磷就会过 量，过量磷施加导致磷累积在土壤中，磷随着径流导致地表水的富营养化等，富营养化限制 渔业、休闲等产业用水。因此，采取有效措施控制以动物粪便为肥料的磷的含量，可以在很 大程度上避免水体的富营养化。
[0003]目前，对于城市污水、化工生产污水等的除磷技术比较多，但还没有一种比较好的 能够有效除去动物粪便中的磷的技术。
【发明内容】
[0004] 为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种用于从含 有磷、氮和碳的动物粪便中除去磷的方法。
[0005] 本发明目的通过以下技术方案实现：
[0006] -种用于从含有磷、氮和碳的动物粪便中除去磷的方法，包括以下步骤：
[0007] (1)将动物粪便过筛并用水稀释，搅拌均匀，用酸调节至pH值为3. 2~4. 0进行水 解反应，水解反应完全后，静置，进行固液分离，得到水解反应的液体部分和固体部分；
[0008] (2)将步骤⑴得到的液体部分用碱调节至pH为8.0~11.0,然后加入絮凝剂将 磷进行沉淀，得到去除磷的液体部分和沉淀的含磷固体；
[0009] (3)将步骤（2)沉淀的含磷固体进行过滤，回收过滤产生的液体部分。
[0010] 上述步骤（1)、步骤（2)和步骤（3)可以是一个连续的循环过程：即步骤（3)过滤 产生的液体部分与步骤（1)连续生产得到的水解反应的液体部分一起重复进行步骤（2)和 步骤（3)的处理过程。
[0011] 所述酸可以实现对磷的选择性水解反应，这个过程可以快速地水解有机含磷化合 物，以便于后续对磷的去除；优选地，所述酸是那些不含磷或氮的酸，如柠檬酸、草酸、苹果 酸、盐酸和硫酸中的一种或几种的混合；更优选柠檬酸。
[0012] 所述的过筛优选经5~5. 6_的筛子过筛；所述的用水稀释是指用2~4倍量的 水稀释；所述的调节PH是指调节pH值至3. 6 ;所述的静置是指静置5h以上。
[0013] 步骤（1)中所述的液体部分包含的可溶性磷不小于3. 6g/L;所述的固体部分含有 的N:P大于4,固体部分含有的磷不超过动物粪便总磷的30%。
[0014] 步骤（2)中所述的碱的作用是与磷形成含碱土金属的磷化合物，优选地，所述碱 为氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙和氧化镁中的一种或几种的混合。
[0015] 所述絮凝剂可以提高沉淀的产物的沉淀量，优选地，所述絮凝剂为聚合氯化铝、 聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺混合物；更优选聚合氯化铝、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺的质量比 9:4:1的混合物。
[0016] 所述沉淀的时间不少于40分钟。
[0017] 本发明的方法具有如下优点及有益效果：
[0018] ⑴本发明的一种用于从含有磷、氮和碳的动物粪便中除去磷的方法，整个过程采 用连续沉降操作，除磷效率高，成本低；
[0019] (2)本发明的一种用于从含有磷、氮和碳的动物粪便中除去磷的方法，在除去磷的 同时，对其他元素的含量，如氮含量无明显的影响。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0021] 实施例1
[0022] -种用于从含有磷、氮和碳的动物粪便中除去磷的方法，具体操作步骤如下：
[0023] (1)将20g动物粪便研细，经5mm的筛子过筛，加入1. 5倍量的水稀释后，搅拌均 匀，在10°C的温度下，用质量浓度为37%的乙酸、柠檬酸和盐酸将上述稀释后的粪便pH值 调节至为3. 2,在往复式摇床中震荡1小时，震荡频率约130次/分钟，进行水解反应，待水 解反应完全后，静置5h以上，用离心机1200r/min离心6分钟，进行固液分离，得到水解反 应的液体部分和固体部分，其中所述液体部分包含的可溶性磷不小于3. 6g/L，所述固体部 分含有的N:P大于4,且固体部分含有的磷不超过所述动物粪便的总磷的30%;用酸可以实 现对磷的选择性水解反应，这个过程可以快速地水解有机含磷化合物，以便于后续对磷的 去除；
[0024] (2)将步骤（1)中水解反应的液体部分用氢氧化钙、氢氧化镁和氧化钙调节至pH 为8.0,再用质量比9:4:1的聚合氯化铝、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺的混合物作为絮凝剂， 在絮凝反应池中将磷进行沉淀，沉淀时间不少于40分钟，得到去除磷的液体部分和沉淀的 含磷固体。
[0025] (3)上述步骤（1)与步骤（2)是一个连续的过程，将步骤（2)得到的沉淀的含磷固 体进入过滤器过滤，过滤产生的液体部分再次循环返回到步骤（2)的絮凝反应池中，与上 述步骤（1)连续生产得到的水解反应的液体部分一起再次用碱调节至pH为8.0,然后再用 絮凝剂进行沉淀，如此反复。
[0026] 实施例2
[0027] -种用于从含有磷、氮和碳的动物粪便中除去磷的方法，具体操作步骤如下：
[0028] (1)将20g动物粪便研细，经5. 3mm的筛子过筛，加入2. 5倍量的水稀释后，搅拌均 匀，在27°C的温度下，用质量浓度为55%的柠檬酸将上述稀释后的粪便pH值调节至为3. 6， 在往复式摇床中震荡1小时，震荡频率约130次/分钟，进行水解反应，待水解反应完全后， 静置5h以上，用离心机1350r/min离心8分钟，进行固液分离，得到水解反应的液体部分和 固体部分，其中所述液体部分包含的可溶性磷不小于3. 6g/L，所述固体部分含有的N:P大 于4,且固体部分含有的磷不超过所述动物粪便的总磷的30%;用酸可以实现对磷的选择性 水解反应，这个过程可以快速地水解有机含磷化合物，以便于后续对磷的去除；
[0029] (2)将步骤（1)中水解反应的液体部分用氢氧化钙、氢氧化镁和氧化钙调节至pH 为9. 5,再用质量比9:4:1的聚合氯化铝、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺的混合物作为絮凝剂， 在絮凝反应池中将磷进行沉淀，沉淀时间不少于40分钟，得到去除磷的液体部分和沉淀的 含磷固体。
[0030] (3)上述步骤（1)与步骤（2)是一个连续的过程，将步骤（2)得到的沉淀的含磷固 体进入过滤器过滤，过滤产生的液体部分再次循环返回到步骤（2)的絮凝反应池中，与上 述步骤（1)连续生产得到的水解反应的液体部分一起再次用碱调节至pH为9.5,然后再用 絮凝剂进行沉淀，如此反复。
[0031] 实施例3
[0032] -种用于从含有磷、氮和碳的动物粪便中除去磷的方法，具体操作步骤如下：
[0033] (1)将20g动物粪便研细，经5. 6mm的筛子过筛，加入3. 5倍量的水稀释后，搅拌均 匀，在45°C的温度下，用质量浓度为37%的乙酸、柠檬酸和盐酸将上述稀释后的粪便p