炭化玉米秸秆处理养猪废水的研究应用

发布时间：2020-07-25 18:54

【摘要】：我国农作物秸秆产量多,秸秆多以焚烧方式解决,不仅造成了资源浪费,而且污染环境;养猪用户在逐年增加,养猪产生的废水也在逐年增加,大多是的养猪废水都未经处理直接排放,造成严重的环境污染。本课题就是在以上的俩个问题的基础上提出来的,采用玉米秸秆炭化的方式对养猪废水进行吸附实验。主要做了以下研究:根据炭化温度、炭化时间、秸秆长度这三个因素采用正交实验对于玉米秸秆进行炭化,测量不同炭化条件下玉米秸秆的相关指标,包括孔隙度、比表面积、出炭率、有机质等。将正交实验的16组玉米秸秆炭对模拟的氨氮、总磷的废水进行吸附实验,初步了解各个组合的玉米秸秆炭的吸附能力,为玉米秸秆炭对养猪废水的吸附实验做准备。通过模拟实验阶段选择出最优的4组玉米秸秆对养猪废水进行吸附实验,通过吸附实验不同的投加量确定最优的吸附组合,进而探究在最优的炭化组合条件下探究影响玉米秸秆炭与养猪废水的吸附时间、搅拌时间的吸附实验。实验的最后一个阶段是吸附后的玉米秸秆炭的处理与处置,将作为吸附剂的玉米秸秆炭制成生物基质,通过对比实验得出吸附后玉米秸秆炭的各项理化性指标,同时观察油菜的出苗率与株重确定吸附后玉米秸秆炭对于农业的作用,为吸附剂的最终的处理与处置提供新的思路。本文得出的主要研究成果如下:通过吸附实验确定的4组玉米秸秆炭的组合分别是 A(2.5h、500℃、4cm)、B(1.5h、350℃、3cm)、N(1.5h、500℃、5cm)、O(2.5h、600℃、4cm);这四组最优玉米秸秆炭在相同的投加量、吸附时间与搅拌时间的作用下,确定出最优的炭化组合A(2.5h、500℃、4cm)以及最优的投加量1:200。在最优投加量跟炭化组合下,吸附时间在90min对养猪废水的吸附效果最优,在最优投加量与炭化组合以及吸附时间下,搅拌时间为90min时对养猪废水中的氨氮、总磷、SS、COD的吸附效果最好。最终将吸附前、后的玉米秸秆炭应用在农业上测定的最优的一组出苗率为73%,株重达78.9g,出苗率高于空白对照组20%,株重高出10g左右,为吸附剂的最终处理处置开辟了新的思路,缓解了吸附剂最终处理困难的问题,进行了资源的二次利用。
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X713
【图文】：

生物炭,玉米秸秆

图２．１炭化后玉米秸秆（生物炭）逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ａｆｔｅｒｔｈｅｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｃｏｒｎｓｔｒａｗ（ｂｉｏｃｈａｒ）逡逑．１．３生物炭理化性质的测定逡逑生物炭性质包括比表面积、吸附容量、有机质、全氮、速效磷、ｐＨ值等。逡逑（１）比表面积的测量方法：ＢＥＴ容量法逡逑ＢＥＴ容量法测量物体的比表面积，主要分为两个阶段：预处理阶段和测试阶段。首先逡逑将样品上己经吸附的气体或蒸汽分子去除掉，取样品器称重，然后在样品器中加入１４０ｍｇ逡逑左右的样品再称重，然后将样品管接到ｎｎｅ－Ｓｏｒｂ－３０２０型比表面及孔隙度分析仪脱气站，逡逑打开真空栗，打开ｎｎｅ－Ｓｏｒｂ－ＳＯＳＯ软件，设置脱气时间和脱气温度，进行脱气。脱气结束逡逑后，待样品管冷却至室温时，取下样品管，称重。然后将经过预处理的样品管接到仪器分逡逑析站中，打开Ｈｎｅ－Ｓｏｒｂ－３０２０软件，设置，点击开始，进行系统检漏和抽真空，待前面操逡逑作结束后关闭软件。接着再次打开软件，进行设置，随后会进入到测试进行界面，点击开逡逑始，通入氮气。将装有液氮的杜瓦瓶慢慢放入冷阱电梯与分析站电梯托盘，检查两者的开逡逑口是否对正。当达到所需真空度后系统会自动上升冷阱电梯，分析站电梯上升。一系列的逡逑一。逡逑

玉米秸秆,炭化温度,温度,有机质

根据实验数据可以得出的结论为：玉米秸杆炭在炭化时间相同的情况下随着炭化温度逡逑的升高有机质的含量在逐渐降低，在炭化温度相同的情况下随着炭化时间的增加有机质的逡逑含量随着炭化时间的增加有机质含量在逐渐降低。如图２．３在不同炭化温度下玉米秸秆炭逡逑中的有机质平均含量百分数为６６％邋（３５０°Ｃ）邋＞６３％邋（４００°Ｃ）邋＞５４％邋（５００°Ｃ）邋＞４６．２５％逡逑（６００°Ｃ）。玉米秸秆炭中的有机质在不同的炭化时间跟炭化温度下清晰呈现随着炭化时间逡逑的增长以及炭化温度的增加而减小的规律，当玉米秸秆炭在１．５￣２ｈ时，秸秆炭中的有机质逡逑含量降低速度相对缓慢，当玉米秸杆的炭化时间在２￣２．５ｈ时，秸秆炭中的有机质含量降低逡逑显著；炭化时间大于２．５ｈ时，有机质含量的下降趋势缓慢，基本趋于平稳。影响玉米秸秆逡逑炭中的有机质含量的因素是炭化时间与炭化温度，通过实验分析表明炭化温度跟秸秆炭中逡逑的有机质的含量呈现出极其显著的关系。即在３５０°Ｃ下玉米秸秆炭中的有机质的含量累积逡逑最多，在高温６００°Ｃ下玉米秸秆炭中的有机质含量相对降低。逡逑

玉米秸杆,有机质,玉米秸秆,炭化温度

逦｜邋！Ｍ邋６００－ｃ邋ｌ逡逑■ｌｉｍｉｌ逡逑１．５ｈ逦２ｈ逦２．５ｈ逦３ｈ邋时间邋ｈ逡逑图２．２玉米秸秆炭ｐＨ值随温度时间的变化逡逑Ｆｉｇ．２．２ＰＨｃｈａｎｇｅｏｆｍａｉｚｅｓｔｒａｗｃｈａｒｃｏａｌｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｉｍｅ逡逑２．３．２玉米秸秆炭有机质含量随温度和时间的变化逡逑根据实验数据可以得出的结论为：玉米秸杆炭在炭化时间相同的情况下随着炭化温度逡逑的升高有机质的含量在逐渐降低，在炭化温度相同的情况下随着炭化时间的增加有机质的逡逑含量随着炭化时间的增加有机质含量在逐渐降低。如图２．３在不同炭化温度下玉米秸秆炭逡逑中的有机质平均含量百分数为６６％邋（３５０°Ｃ）邋＞６３％邋（４００°Ｃ）邋＞５４％邋（５００°Ｃ）邋＞４６．２５％逡逑（６００°Ｃ）。玉米秸秆炭中的有机质在不同的炭化时间跟炭化温度下清晰呈现随着炭化时间逡逑的增长以及炭化温度的增加而减小的规律，当玉米秸秆炭在１．５￣２ｈ时，秸秆炭中的有机质逡逑含量降低速度相对缓慢，当玉米秸杆的炭化时间在２￣２．５ｈ时，秸秆炭中的有机质含量降低逡逑显著；炭化时间大于２．５ｈ时，有机质含量的下降趋势缓慢，基本趋于平稳。影响玉米秸秆逡逑炭中的有机质含量的因素是炭化时间与炭化温度，通过实验分析表明炭化温度跟秸秆炭中逡逑的有机质的含量呈现出极其显著的关系。即在３５０°Ｃ下玉米秸秆炭中的有机质的含量累积逡逑最多，在高温６００°Ｃ下玉米秸秆炭中的有机质含量相对降低。逡逑

【参考文献】