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王德汉教授团队在养殖业废弃物处理与利用研究领域取得新进展

审核发布:资源环境学院来源单位及审核人:方永立发布时间:2022-09-22浏览次数:10


上半年,资源环境学院硕士生曾维深、何林彤在导师王德汉教授指导下完成了猪场沼液废水的膜分级分类处理与氮磷养分资源回收的研究,在国际主流期刊上发表4篇高水平论文,其中曾维深2篇论文是关于猪场沼液废水膜分级处理与利用,何林彤2篇论文是关于猪场生化出水中磷回收与沼液中氮回收的研究内容。


养猪场沼液废水中类腐殖酸、类蛋白质等大分子有机物的存在是其生化处理效率差的原因之一,使得猪场污水直接生化处理出水存在不达标、色度高等问题。本研究采用超滤膜技术将沼液中的大分子与小分子组分分离开来并分类处理与利用,浓缩液制成液体肥料,滤液进行污水生化处理,这种分级利用模式可以大大减少猪场废水处理的难度,同时回收了沼液中的腐殖质类有机物,为猪场废水处理与利用提供了一种创新的方法。相关论文“An innovative method for the fractionation and pretreatment of pig farm biogas slurry by ultrafiltration”在国际主流期刊Journal of Water Process Engineering(二区,IF=7.34)上发表(https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.102859)。


沼液浓度低、数量大、存在大量的小分子量有机污染物,在还田利用过程中,土壤承载压力大,会导致地下水污染风险。利用超滤膜技术可将沼液分离出大分子与小分子组分,小分子滤液通过污水处理达标排放,大分子浓缩液还田利用。研究结果表明,沼液超滤浓缩液还田利用能减轻对地下水中有机污染风险,为沼液还田利用、减少地下水污染提供了新的科学依据。相关论文“Ultrafiltration concentrated biogas slurry can reduce the organic pollution of groundwater in fertigation ” 在国际主流期刊Science of the Total Environment(二区,IF=10.753)上发表(https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151294)。


目前,总磷已成为水质断面考核中主要污染源,广东省率先对畜禽养殖业废水中总磷的排放限值进行了修订,总磷从原来的8 mg/L降至3 mg/L,将来,养猪废水中磷的深度处理成为越来越重要的课题。本文以猪粪为原料,利用电厂的镁法脱硫废渣为镁盐,通过共热解制备镁改性生物炭,用于回收猪场废水中的磷,以及磷回收产物作为磷肥用于饲料玉米的种植试验。研究结果表明:镁改性生物炭Mg@C-16磷吸附量可达到49.37 mg/g,是未改性生物炭C-43.51倍,吸附磷的镁改性生物炭P-Mg@C-16可作为磷肥,肥效优于过磷酸钙商业肥料,对饲料玉米具有增产作用,并提高了玉米粗蛋白质含量。利用猪粪及含镁废渣共热解制得改性生物炭应用于猪场废水中的磷回收,可创建一种猪场废物资源的原位循环利用、种养结合生态农业模式,促进农业的绿色发展。相关论文“Co-pyrolysis of pig manure and magnesium-containing waste residue and phosphorus recovery for planting feed corn”Journal of Water Process Engineering(二区,IF=7.34)上发表(https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.103146)。


猪场沼液氨氮浓度很高,对废水处理系统里的微生物有毒害,一般采用磷酸铵镁(MAP)反应以降低氨氮的负荷,但由于外加磷源成本高限制其应用,本文采用Mg@C吸附生化出水中P不用作为磷肥使用,而是作为污水处理的磷源,再回流到前段沼液中以降低氨氮浓度。研究结果表明:相对于CK而言,MAP预处理的沼液经过SBR生化处理,出水水质更容易实现达标排放,本研究为养猪场废物的循环利用、氮磷回收及沼液深度处理提供了一种创新的工艺。相关论文“Magnesium-modified biochar was used to adsorb phosphorus from wastewater and used as a phosphorus source to be recycled to reduce the ammonia nitrogen of piggery digestive wastewater”Journal of Cleaner Production(二区,IF=11.072)上发表(https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132130)。


上述论文第一作者分别为资源环境学院硕士生曾维深(2篇)、何林彤(2篇),王德汉教授为论文的通讯作者。该论文分别得到国家自然基金项目(42177462)、广东省自然基金项目(2021A1515010400)、广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室(2021B1212040008)、广东省生态循环农业重点实验室(2019B030301007)的资助。(图/文 王德汉 何林彤)


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