牛粪基过磷酸钙制备的研究和工艺开发

论文摘要

随着我国人民生活水平的提高,畜牧业规模越来越大,使得产生的禽畜排泄物堆积问题越来越严重。2009年,全国畜禽粪便年排放量超过40亿吨,日产粪便量达到1123万吨,是工业产生有机污染物量的4.1倍。其对土壤、水资源和空气造成严重污染,对禽畜粪便的污染防治和利用已成为迫在眉睫的任务。而一方面禽畜粪便是一种很好的有机肥料来源,除富含大量有机质和氮磷钾及其它微量元素等植物必需的营养物质外,还含有各种生物酶和微生物。其制成肥料后,能起到化肥不可替代的作用,有利于提高土壤的有机质和肥力,改良土壤结构,改善土壤理化环境和微生物环境。另一方面磷肥使用我国磷肥当季利用率偏低,仅为10～25%,所施用的大部分磷肥被吸持在土壤中,提高磷肥利用效率一直是相关领域研究的热点。将磷肥与有机肥相结合形成有机磷肥,可充分发挥两者间的协同效应。本课题以牛粪为畜禽固废源、过磷酸钙为磷肥源,通过稀酸矿粉法制备含有机质的过磷酸钙,为增强畜禽固废的资源利用和提高磷肥利用效率提供理论基础和实验支撑。主要研究内容如下：(1)对过磷酸钙制备工艺条件的对照研究,通过单因素和正交实验得出优惠工艺条件为：硫酸用量为理论计算值、搅拌强度500 r/min、搅拌时间15 min、硫酸浓度65%,该条件下鲜肥转化率为84.2%。(2)对硫酸、磷酸对牛粪酸解进行研究,测定有机质含量变化。不同浓度的硫酸、磷酸对牛粪有机质的影响无显著性差异,硫酸的强氧化性导致其处理后的牛粪有机质含量均低于磷酸的处理,硫酸作用后样品颜色变黑,磷酸作用后颜色仍为黄色。中低浓度硫酸对牛粪作用后,其养分含量也有相应变化变化,酸解对粗蛋白、粗灰分、钙含量影响很小,随着硫酸浓度增大,样品中粗纤维会有一定程度变化,磷含量有增长至稳定趋势,粗脂肪含量数值严重偏大,说明其已经被酸作用炭化。(3)对矿粉与牛粪混合和分步与硫酸反应进行研究可知,牛粪和矿粉分步加入效果明显好于混合加入,磷转化率更高,游离酸含量更低。(4)对含有机质过磷酸钙制备工艺的研究,通过正交实验得出优惠工艺条件：牛粪细度0.355 mm、牛粪用量10 g、硫酸用量110%、牛粪加入时间为矿粉加入后,此时鲜肥转化率为83.9%。通过直观分析各因素的极差可以看出,影响鲜肥转化率的因素大小依次为牛粪加入时间、牛粪细度、硫酸用量、牛粪用量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 我国禽畜粪便固废物概述
• 1.1.1 禽畜粪便固废物概况
• 1.1.2 养殖场禽畜粪便的污染危害
• 1.1.3 禽畜粪便的防治利用状况
• 1.2 国内外牛粪利用研究现状分析
• 1.3 我国磷肥现状及开发新型磷肥的必要性
• 1.3.1 长期使用磷肥产生的影响
• 1.3.2 新型磷肥的开发研究现状
• 1.4 本课题研究内容
• 1.5 本章小结
• 2 过磷酸钙制备对照工艺条件研究
• 2.1 过磷酸钙制备原理及影响因素
• 2.2 实验原料、仪器及方法
• 2.2.1 实验原料及仪器
• 2.2.2 实验及分析方法
• 2.3 实验结果及讨论
• 2.3.1 搅拌强度对过磷酸钙制备中磷转化率的影响
• 2.3.2 矿粉粒度对酸法磷肥生产中磷转化率的影响
• 2.3.3 硫酸初始温度对酸法磷肥生产中磷转化率的影响
• 2.3.4 搅拌时间对酸法磷肥生产中磷转化率的影响
• 2.3.5 硫酸用量对酸法磷肥生产中磷转化率的影响
• 2.3.6 硫酸质量分数对酸法磷肥生产中磷转化率的影响
• 2.3.7 正交实验确定过磷酸钙制备工艺的优惠条件
• 2.4 本章小结
• 3 硫酸、磷酸对牛粪的降解影响
• 3.1 实验原料、仪器及方法
• 3.1.1 实验原料及仪器
• 3.1.2 实验及分析方法
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 酸与牛粪作用后有机质含量的变化
• 3.2.2 硫酸与牛粪作用后各营养成分含量的变化
• 3.3 本章小结
• 4 含牛粪有机质过磷酸钙制备工艺研究
• 4.1 实验原料、仪器及方法
• 4.1.1 实验原料及仪器
• 4.1.2 实验方法及分析方法
• 4.2 实验结果及讨论
• 4.2.1 矿粉与牛粪混合和分步加入实验
• 4.2.2 有机过磷酸钙制备实验
• 4.2.3 有机过磷酸钙中有机质含量
• 4.3 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历,在校期间发表的学术论文和研究成果