惰性填料種類對豬場沼液氨吹脫效果的影響

鄒夢圓，董紅敏，朱志平，占源航，尹福斌，張萬欽，曹起濤

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惰性填料種類對豬場沼液氨吹脫效果的影響

鄒夢圓，董紅敏，朱志平※，占源航，尹福斌，張萬欽，曹起濤

（中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所，北京 100081）

氨吹脫作為豬場沼液的預處理方法，其處理效果受填料等多種因素的影響。分別采用空心多面球、鮑爾環和流化床填料在pH值10.5，氣液比2 000，溫度30 ℃的條件下吹脫豬場沼液，結果表明：空心多面球和流化床對沼液氨氮（ammonia nitrogen，NH4+-N）的平均去除率顯著高于鮑爾環填料（<0.05），吹脫2 h，氨氮的平均去除率分別為80.7%、59.0%和77.4%。投加NaOH使沼液化學需氧量（chemical oxygen demand，COD）因壓縮雙電層和混凝而降低，總固體（total solid，TS）和揮發性固體（volatile solid，VS）因OH－對微生物結構的破壞和大分子物質的水解而增加。吹脫過程使COD部分提高，而TS和VS有所降低。3種填料的性能參數差異導致吹脫后沼液COD平均去除率的變化和VS的平均去除率不同，但不存在顯著差異（>0.05），流化床填料對TS的平均去除率顯著高于空心多面球（<0.05）。選定空心多面球吹脫20 L沼液2 h，1 L的1 mol/L硫酸吸收液對吹脫尾氣中氨氣的平均吸收率為35.8%，兼顧吸收效果和經濟性。

氨；去除效果；沼液；流化床填料；空心多面球填料；鮑爾環填料

0 引 言

隨著中國畜牧業的集約化和規模化發展，大量集中產生的養殖廢棄物使得農業生態環境被污染的風險日益加劇。近年來，利用厭氧發酵處理畜禽糞污的沼氣工程迅速發展[1]，沼氣工程不僅可以實現養殖廢棄物的資源化利用，而且能夠防治農業環境污染，同時具有較好的生態與經濟效益[2]，但是沼氣工程中產生的沼渣沼液等殘余物還需要進行后續處理與利用。沼液成分復雜，不同原料厭氧發酵后特征差異較大[3-5]。作為優質的液體肥料來源，沼液富含氮、磷、鉀等營養元素和銅、鐵、鋅、錳等微量元素，此外還有氨基酸、水解酶、維生素等微生物代謝產物以及植物病蟲害抑制物質[6]，但種養不平衡、土地緊張和運輸成本過高[7]等現實問題使沼液資源化利用受阻；沼液也是高濃度的有機廢水，其碳氮比低，氨氮濃度高，可生化性差，達標排放成本高[8-9]，如何對沼液進行深度處理已經成為大中型沼氣工程長期穩定運行的關鍵。

吹脫法是以空氣作為載體通入水中，在堿性條件下使氣水充分接觸，利用廢水中所含氨氮的實際濃度與平衡濃度的差異，氣相中氨氣濃度始終低于此條件下的平衡濃度，廢水中溶解的氨可以不斷越過氣液界面進入氣相，從而脫除氨氮的方法[10]。影響氨吹脫效率的關鍵因素包括pH值、氣液比、溫度、吹脫時間和水力負荷等[11-12]。由于脫氮率高，操作靈活且占地小，氨吹脫工藝被廣泛應用于稀土廢水[13]、垃圾滲濾液[14-15]、市政廢水[16]、養殖廢水[17-19]和焦化廢水[20]等多種類型高氨氮廢水的預處理環節。國內外學者針對單獨或以組合工藝采用氨吹脫處理畜禽養殖場沼液[21-25]也開展了一系列研究，但針對不同惰性填料對豬場沼液氨吹脫效果的研究較少。

本文分別采用空心多面球、鮑爾環和流化床填料對豬場沼液進行氨吹脫處理，研究不同惰性填料對氨的吹脫效果以及吹脫后沼液中COD、TS和VS的變化情況，選定氨吹脫的較優填料后，進一步研究不同摩爾濃度的硫酸吸收液吸收吹脫尾氣中氨氣的效果，為沼液的深度處理提供技術參數。

1 材料與方法

1.1 試驗裝置

如圖1所示，試驗裝置包括控制單元和吹脫單元，吹脫單元又包括吹脫塔、儲液池和吸收裝置?？刂茊卧捎肞LC（S7-200，德國西門子公司）編程控制，包括曝氣風機（RT-H3285AA，蘇州市貝雷克機械設備有限公司）變頻調節、pH計讀數顯示、攪拌器頻率調節板塊和10英寸彩色顯控觸摸屏（SK-102HE，深圳市顯控自動化技術有限公司）。顯控觸摸屏整合儲液池中沼液溫度的設定與數值顯示還有加熱棒、曝氣風機、沼液和加藥蠕動泵（204K，重慶市杰恒蠕動泵有限公司）以及攪拌器的開關功能。沼液溫度接近設定值后，加熱棒加熱緩慢直至溫度達到設定值后停止加熱。

吹脫塔材質為有機玻璃，高1.5 m，內徑0.15 m（高徑比10∶1），頂部有排氣口，排氣口下方是噴淋頭，內部裝填填料層，底部有曝氣頭，曝氣頭通過管路連接氣體轉子流量計（LZM-15G，余姚市工業自動化儀表廠）和曝氣風機，吹脫塔底部還有回水管路與儲液池連接。儲液池材質為不銹鋼，長0.6 m，寬0.5 m，高0.5 m，有效容積150 L，內部安裝攪拌器、pH計（PG-118，上海市經米儀器儀表有限公司）、溫度熱電偶探頭（WRN-001，泰州市昊嘉電熱電器有限公司）和加熱棒。加藥蠕動泵通過管路連接堿液罐，用于調節儲液池中沼液的pH值，堿液罐材質為有機玻璃，有效容積5 L，沼液蠕動泵通過管路一端連接儲液池，一端連接液體轉子流量計（LBZ-6，杭州市富陽華儀儀表有限公司）后連接噴淋頭，沼液和加藥蠕動泵均可調節進水量。吸收裝置包括吸收罐和中和罐，材質為有機玻璃，有效容積5 L，吸收罐通過管路連接排氣口和中和罐，中和罐通過管路接入大氣。

吹脫開始時，曝氣風機曝氣，吹脫塔中空氣由底部向上流動，沼液蠕動泵抽提，沼液自噴淋頭向下流出，到吹脫塔底部后進入儲液池，再經沼液蠕動泵抽提，循環往復?？諝夂痛得撐矚鈴呐艢饪谂懦龊?，氨氣被吸收液吸收，尾氣經過NaOH溶液中和酸性，最后排入大氣?？刂茊卧刂?套并列排放的吹脫單元，用于平行試驗。

1. 加藥蠕動泵 2. 沼液蠕動泵 3. 液體流量計 4. 排氣口 5. 吸收罐 6. 中和罐 7. 吸收裝置 8. 堿液罐 9. 曝氣頭 10. 吹脫塔 11. 氣體流量計 12. 曝氣風機 13. 加熱棒 14. pH計 15. 攪拌器 16. 溫度熱電偶 17. 儲液池

1.2 試驗水質

試驗所用沼液為河北省衡水市某規?；i場沼氣工程厭氧發酵出水，經過絮凝沉淀、固液分離和紙帶過濾預處理，試驗水質指標如表1所示。豬場沼氣工程連續運行，每次取用沼液進行試驗并完成指標檢測間隔2～ 3 d，故各批次試驗的水質存在一定差異。

1.3 試驗設計

填料是裝填于吹脫塔內的惰性固體物料，作為氣液兩相傳質的主要場所，是決定氨吹脫效果的關鍵[26]。如圖2所示，空心多面球的球心有1道繞過球面的加固環，加固環的上下各有1個半球，每個半球里都有12片球瓣沿球體中心軸呈放射狀環繞放置，具有氣速高、葉片多和阻力小的特性。鮑爾環在拉西環的基礎上改進而成，環壁有兩排帶內伸舌葉的窗孔，彎入環內指向環心的舌葉在環中心相搭，可以充分利用內表面積。流化床填料為空心結構，內外共有3層空心圓，外周邊帶齒，具有比表面積大和脫氮、分解有機物能力強的特性，常用作流化床反應器中的好氧生物載體。比表面積、孔隙率和填料因子等參數是衡量填料性能的主要依據，比表面積決定氣液接觸面積，孔隙率影響氣液流動阻力，填料因子是比表面積與孔隙率3次方的比值，干填料因子反映幾何特性，濕填料因子反映流體力學性能。試驗用填料性能參數如表2所示。

表1 氨吹脫試驗用沼液水質指標

Table 1 Water quality index of biogas slurry in ammonia stripping experiments

指標Index氨氮NH4+-N/(mg·L-1)總氮TN/(mg·L-1)化學需氧量COD/(mg·L-1)pH值pH value總固體Total solid/%揮發性固Volatile solid/% 沼液Biogas slurry649.1±60.5707.1±66.1793.4±60.57.87±0.060.34±0.080.29±0.11

a. 空心多面球a. Polyhedral hollow ballb. 鮑爾環b. Pall ringc. 流化床c. Fluidized bed

圖2 氨吹脫試驗用3種填料

Fig.2 Three types of packing materialsin ammonia stripping experiments

隋倩雯等[23]的研究表明，在pH值為10.5，氣液比為2 000～2 500，溫度為30 ℃的運行條件下吹脫豬場厭氧消化液，氨氮去除率較高為81.84%，兼顧去除率與經濟性。本試驗以此參數為基礎，在儲液池中加入50 L豬場沼液，打開攪拌器（80～120 r/min），投加NaOH調節pH值為10.5，設定曝氣風機頻率并調節沼液蠕動泵，保持氣液比為2 000，設定儲液池中沼液溫度均勻加熱至 30 ℃?？招亩嗝媲颉ⅤU爾環和流化床填料的直徑均為 25 mm，材質均為聚丙烯塑料，分別在吹脫塔中裝填3種填料至高度為1 m，吹脫5 h，間隔30 min取樣150 mL，每次試驗在3套吹脫單元中同時進行作為平行試驗。通過沼液氨氮和總氮（total nitrogen，TN）的濃度變化曲線分析不同惰性填料對氨的吹脫效果，研究加堿調節pH值對沼液COD、TS和VS的影響以及采用不同惰性填料吹脫后上述指標的變化情況。選定氨吹脫的較優填料后，在吸收罐中分別添加1 L 的1、1.5和2 mol/L硫酸吸收液，研究不同摩爾濃度的硫酸吸收液吸收吹脫尾氣中氨氣的效果。

表2 氨吹脫試驗用填料性能參數

1.4 指標檢測與數據處理

對采集樣品的NH4+-N、TN、COD、pH值、TS和VS等主要水質指標進行測定分析。NH4+-N、TN和COD分別采用水楊酸-次氯酸鈉分光光度法、過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法和重鉻酸鉀法，測試儀器為HACH COD Reactor Model DR 6000（HACH Company，USA），pH值采用METTLER TOLEDO FiveGo F2-Standard便攜式pH計（METTLER TOLEDO Company，CH）測定，TS采用烘干稱質量法測定，VS采用灼燒稱質量法測定。

試驗數據采用 Microsoft Excel 2016處理，采用SAS 9.2統計軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 填料種類對沼液氨氮和總氮去除率的影響

吹脫塔中分別裝填空心多面球、鮑爾環和流化床 填料，試驗結果表明，經過5 h吹脫，沼液氨氮的平均質量濃度分別由（626.7±38.4）、（655.3±92.5）和（665.3± 12.5）mg/L降為（73.0±1.0）、（151.0±19.0）和（64.7± 18.9）mg/L（圖3a），平均去除率分別為88.4%、77.0%和90.3%（圖3b）；總氮的平均質量濃度分別由（660.0± 66.0）、（665.0± 15.0）和（766.7±61.8）mg/L降為（120.0± 12.0）、（160.0± 16.0）和（113.3±34.0）mg/L（圖3c），平均去除率分別為81.8%、75.9%和85.2%（圖3d）。空心多面球和流化床填料對沼液氨氮的去除率顯著高于鮑爾環填料（<0.05），相比鮑爾環，空心多面球和流化床填料的比表面積與堆積密度更大，從而增大吹脫塔中的氣液接觸面積和填充率，延長沼液的停留時間，提高氨氮的平均去除率。當沼液吹脫2 h時，沼液氨氮的平均去除率已經分別達到80.7%、59.0%和77.4%，總氮的平均去除率已經分別達到78.3%、62.7%和72.2%。采用空心多面球和流化床填料吹脫150 min時，氨氮和總氮的平均質量濃度高于120 min，采用空心多面球吹脫240和300 min時，總氮的平均質量濃度分別高于210和270 min，相鄰取樣時間采集的樣品中氨氮和總氮的平均質量濃度并不存在顯著差異（>0.05），可能是因為吹脫塔中氣液分布不均產生返混現象或者取樣不均勻等偶然因素造成。綜合考慮運行能耗以及氨氮和總氮的去除效果，本試驗將空心多面球作為優選的吹脫填料，吹脫時間控制在2 h以內。本試驗結果與其他氨吹脫試驗結果具有可比性，龔川南[25]報道在溫度為30 ℃，氣液比為4 000，pH值分別為9、10和11的條件下吹脫奶牛養殖場沼液，吹脫柱中分別裝填直徑為25 mm，材質為聚丙烯塑料的空心多面球和鮑爾環填料，裝填空心多面球填料的吹脫柱中沼液氨氮的平均去除率均高于鮑爾環填料，pH值為11時，采用空心多面球和鮑爾環填料吹脫后，沼液氨氮的平均去除率分別為88%和76%。

圖3 采用不同惰性填料沼液中氨氮和總氮的質量濃度與去除率隨吹脫時間的變化

2.2 填料種類對吹脫后沼液COD變化的影響

調節廢水pH值常用的堿有NaOH和Ca（OH）2等[12, 27]，由于添加Ca(OH)2后廢水在吹脫過程中容易產生堵塞填料和設備管道的沉淀物，并且NaOH破壞廢水緩沖體系的能力更強[28]，本試驗采用NaOH調節沼液的pH值。當NaOH的平均投加量為3.7 g/L時，吹脫液原液的pH值平均由7.87升高到10.52。如表3所示，加堿調節pH值后，吹脫液原液的COD分別由（756.0±38.9）、（860.0±32.4）和（834.7±28.7）mg/L下降為（495.0±7.1）、（593.0±14.0）和（573.5±23.5）mg/L，平均去除率分別為34.5%、31.0%和31.3%。這可能是因為投加NaOH不僅使沼液中電解質的濃度增大，膠體雙電層的厚度被壓縮，顆粒之間吸引聚集沉淀[29-30]，還可以促進沼液中的Ca+和Mg+形成CaCO3和Mg(OH)2[31]，具有一定的混凝效果。Braz等[32]對釀酒廢水進行混凝處理，在投加Ca（OH）2調節pH值為6.0時，COD的去除率為29.7%。龍瀟等[33]投加NaOH澄清電廠循環排污水，混凝澄清后出水中CODMn的去除率為50%～60%。隋倩雯等[23]向豬場厭氧消化液中投加5 g/L的Ca（OH）2時，COD的去除率最高為30.13%。

表3 加堿與吹脫后化學需氧量COD的變化

吹脫塔中分別裝填空心多面球、鮑爾環和流化床填料，試驗結果表明，經過5 h吹脫，加堿后吹脫液的COD分別升高到（550.0±25.6）、（676.3±35.8）和（637.3± 7.1）mg/L，這可能是因為吹脫過程不斷消耗沼液中的NH4+和OH－形成NH3，沼液中電解質的濃度降低，膠體雙電層的厚度增加，顆粒之間凝聚力減弱[30]，混凝效果減弱。Raboni等[34]采用鮑爾環填料吹脫垃圾滲濾液，混凝階段加入質量分數35%的NaOH和41%的FeCl3溶液，COD的去除率達50%以上，吹脫階段COD的去除率繼續提高不足5%，與本試驗的結果不符，可能是因為垃圾滲濾液與本試驗吹脫的豬場沼液成分不同，FeCl3的加入也強化了混凝效果。最終，經過加堿和吹脫后，沼液COD的平均去除率分別為27.2%、21.4%和23.6%。相比加堿，吹脫過程中沼液COD的平均去除率分別降低了7.3%、9.6%和7.6%，3種填料對于加堿與吹脫后沼液COD平均去除率的變化不存在顯著差異（>0.05）。投加NaOH可以降低沼液的部分COD，但吹脫過程又使沼液的COD有所提高。

2.3 填料種類對吹脫后沼液pH值變化的影響

吹脫塔中分別裝填空心多面球、鮑爾環和流化床填料，如表4所示，試驗結果表明，經過5 h吹脫，沼液的pH值分別由（10.51±0.03）、（10.54±0.01）和（10.50±0.02）降為（10.17±0.03）、（10.27±0.05）和（10.01±0.04），平均降幅分別為0.34、0.27和0.49。流化床填料對于沼液吹脫后pH值的降幅極顯著高于空心多面球和鮑爾環填料（<0.01），空心多面球對于沼液吹脫后pH值的降幅顯著高于鮑爾環填料（<0.05）。在吹脫過程中，吹脫塔形成的錯流環境使得氣液接觸時間依然較短，無法有效地去除沼液中含有的CO2和VFA等酸性物質[25]，隨著吹脫的持續進行，NH3不斷逸出，沼液中氨氮的質量濃度也不斷降低，導致吹脫后沼液的pH值有一定程度的降低，有利于后續沼液pH值的調節。

表4 吹脫前后沼液pH值、TS和VS的變化

2.4 填料種類對吹脫后沼液TS和VS變化的影響

吹脫塔中分別裝填空心多面球、鮑爾環和流化床填料，試驗結果表明，投加NaOH調節沼液pH值為10.5后，沼液TS的平均值分別由0.29%、0.36%和0.35%增加到0.76%、0.90%和0.92%，分別增加166%、153%和162%（表4）。沼液VS的平均值分別由0.24%、0.31%和0.29%增加到0.25%、0.32%和0.30%，這可能是因為大量的 OH－可以破壞沼液中微生物的細胞結構，使胞內物質釋放到胞外環境，同時水解沼液中纖維素等大分子物質，將部分有機物轉化為可溶性物質[35]。Valo等[36]采用3.65 g/L的KOH溶液在170 ℃的條件下熱處理市政與釀酒廢水混合活性污泥，60 min后污泥中TS和VS的融出率分別為51%和94%。劉曉玲[35]用8 mol/L的NaOH調節城市污泥混合液pH值為12.0，堿處理后污泥中TS和VS的融出率分別高于37.0%和60.0%。

經過5 h吹脫，沼液TS的平均值分別下降至0.70%、0.75%和0.73%，吹脫過程中TS的平均去除率分別為7.2%、16.3%和20.7%，流化床填料對沼液中TS的平均去除率顯著高于空心多面球填料（<0.05）。沼液VS的平均值分別下降至0.20%、0.20%和0.18%，吹脫過程中VS的平均去除率分別為20.5%、36.6%和41.5%，3種填料對沼液中VS的平均去除率不存在顯著差異（>0.05）。這可能是因為吹脫過程不斷消耗沼液中的OH－，部分固體沉淀脫穩破壞，而且錯流環境也使部分有機物逸散，由于不同惰性填料的吹脫效果不同，導致沼液吹脫后TS和VS的去除率存在差異。Laureni等[37]發現硫酸吸收瓶前引入的一個pH值>12的基礎瓶可以截留豬場沼液氨吹脫尾氣中超過60%的有機質和少于3%的氨氣。投加NaOH可以增加沼液的TS和VS，但吹脫過程又使沼液的TS和VS都降低。

2.5 不同摩爾濃度硫酸吸收液對吹脫氨氣的吸收效果

選定空心多面球作為吹脫填料，吸收罐中分別添加1 L的1、1.5和2 mol/L硫酸吸收液，儲液池中添加20 L沼液，投加NaOH調節pH值為10.5，設定曝氣風機頻率并調節沼液蠕動泵，保持氣液比為2 000，設定溫度均勻加熱至30 ℃。3次重復試驗結果表明，經過2 h吹脫，沼液氨氮的平均質量濃度分別由（566.0±16.0）、（599.3±25.8）和（578.7±59.9）mg/L降為(189.3±28.1)、（150.7±25.0）和（182.0±25.5）mg/L，平均減少的氨氮總質量分別為7 533.3、8 973.3和7 933.3 mg，完成吸收后，1 mol/L的硫酸吸收液中氨氮的質量分別為2 680.0、2 470.0和3 590.0 mg，1.5 mol/L的硫酸吸收液中氨氮的質量分別為2 700.0、1 750.0和4 530.0 mg，2 mol/L的硫酸吸收液中氨氮的質量分別為1 700.0、3 730.0、2 490.0 mg。如圖4所示，1、1.5和2 mol/L的硫酸吸收液對沼液吹脫尾氣中氨氣的平均吸收率分別為35.8%、36.7%和32.4%。3種摩爾濃度的硫酸吸收液對吹脫尾氣中氨氣的平均吸收率不存在顯著差異（>0.05），綜合考慮吸收效果和經濟性，將1 mol/L的硫酸吸收液作為較優吸收液。Jiang等[38]采用質量分數92.5%的硫酸吸收牛糞發酵沼液吹 脫氨氣，吸收液通過蠕動泵泵入吸收塔，進酸量為 327 ml/min時，2 L硫酸對氨的吸收率為73.8%。龔川 南[25]以溫度40 ℃、氣液比50和pH值10.5的試驗參 數吹脫奶牛養殖場沼液，將一定量硫酸銨固體溶于 0.4 mol/L硫酸溶液中作為吸收液，氨回收率基本達到70%左右。本試驗硫酸吸收液對氨氣的平均吸收率不足40%，可能是因為吸收液體積不足或吹脫時氣液比較大，導致氨氣與吸收液接觸時間較短。針對不同氣液比下與不同體積硫酸吸收液對吹脫尾氣中氨氣的吸收效果可以進一步開展研究。

圖4 不同摩爾濃度硫酸吸收液對吹脫氨氣的吸收率

3 結 論

本試驗以豬場沼液為原料，研究了不同惰性填料對氨的吹脫效果以及加堿和吹脫后沼液COD、TS和VS的變化情況，還研究了不同摩爾濃度的硫酸吸收液吸收空心多面球填料吹脫尾氣中氨氣的效果，主要結論如下：

1）空心多面球和流化床填料對氨氮的平均去除率顯著高于鮑爾環（<0.05），裝填空心多面球、鮑爾環和流化床填料吹脫2 h，氨氮的平均去除率分別為80.7%、59.0%和77.4%。選定空心多面球吹脫沼液2 h以內，氨氮的去除效果較好且能耗較低。

2）投加NaOH后，沼液的COD因壓縮雙電層和混凝作用而降低，吹脫后COD部分提高，3種填料對COD在加堿與吹脫后平均去除率的變化不存在顯著差異（>0.05）。OH－對微生物結構的破壞和大分子物質的水解作用使加堿后沼液的TS和VS增加，不同惰性填料的吹脫效果使TS和VS在吹脫后的平均去除率存在差異，流化床填料對TS的平均去除率顯著高于空心多面球（<0.05），但3種填料對VS的平均去除率差異不顯著（>0.05）。

3）1、1.5和2 mol/L的硫酸吸收液對氨氣的平均吸收率分別為35.8%、36.7%和32.4%，吸收效果不存在顯著差異（>0.05）。綜合考慮吸收效果和經濟性，1 mol/L的硫酸吸收液為較優選擇。

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Effect of different types of sluggishness packings on ammonia stripping of piggery biogas slurry

Zou Mengyuan, Dong Hongmin, Zhu Zhiping※, Zhan Yuanhang, Yin Fubin, Zhang Wanqin, Cao Qitao

(,,100081,)

The treatment effect of ammonia stripping which is a pretreatment method of piggery biogas slurry is affected by many factors including pH value, temperature, air liquid ratio and packings etc. On the basis of previous studies, ammonia stripping effects of piggery biogas slurry in polyhedral hollow ball, pall ring and fluidized bed packing were studied in this article. Effects of adding sodium hydroxide and stripping in different types of packings on chemical oxygen demand, total solid and volatile solid of biogas slurry were also discussed. 50 L piggery biogas slurry which had been pretreated by flocculation, solid-liquid separation and paper tape filtration in turn was added to each tank. The same volume of polyhedral hollow ball packing, pall ring packing and fluidized bed packing were loaded in the air stripping tower respectively. The packings material are polypropylene plastics, whose diameter are both 25 mm. Biogas slurry was stripped for 5 hours under the conditions with pH value of 10.5, air liquid ratio of 2 000 and temperature of 30 ℃. 150 mL sample was taken from the tank every half hour during the stripping process. The stripping effects in different types of packings were analyzed. The results showed that the ammonia nitrogen average removal rates in polyhedral hollow ball packing and fluidized bed packing were significantly higher than that of pall ring packing (<0.05) and the ammonia nitrogen average removal rates were 80.7%, 59.0% and 77.4%, respectively, when the air stripping tower ran for 2 hours. Considering the operational energy consumption and ammonia nitrogen and total nitrogen removal effects, polyhedral hollow ball packing was selected as the preferred material. The operation time should be controlled within 2 hours. The chemical oxygen demand of biogas slurry partial decreased on account of the compression of the twin electrical layer and coagulation after adding sodium hydroxide. The total solid and volatile solid of biogas slurry both increased because of the destruction of microorganism structure and the hydrolysis of macromolecular matters after adding sodium hydroxide. The chemical oxygen demand of biogas slurry partial increased, meanwhile, the total solid and volatile solid both decreased after ammonia stripping. The variations of chemical oxygen demand average removal rates and volatile solid average removal rates were different as a result of the differences in performance parameters of three types of packings, but they had no significant differences in three types of packings (>0.05). The total solid average removal rate in fluidized bed packing was significantly higher than that of polyhedral hollow ball packing (<0.05). 20 L piggery biogas slurry was stripped for 2 hours under the conditions with pH value of 10.5, air liquid ratio of 2 000 and temperature of 30 ℃ in polyhedral hollow ball packing and stripped ammonia was absorbed by 1 L sulfuric acid of 1, 1.5 and 2 mol/L, respectively. The average absorption rates were 35.8%, 36.7% and 32.4%, respectively, and they had no significant differences (>0.05). Considering the absorption effect and economy, 1 mol/L sulfuric acid was selected as the preferred absorbent to absorb stripped ammonia.

ammonia; removal efficiency; biogas slurry; fluidized bed packing; polyhedral hollow ball packing; pall ring packing

鄒夢圓，董紅敏，朱志平，占源航，尹福斌，張萬欽，曹起濤.惰性填料種類對豬場沼液氨吹脫效果的影響[J]. 農業工程學報，2018，34(23)：186－192. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.23.023 http://www.tcsae.org

Zou Mengyuan, Dong Hongmin, Zhu Zhiping, Zhan Yuanhang, Yin Fubin, Zhang Wanqin, Cao Qitao. Effect of different types of sluggishness packings on ammonia stripping of piggery biogas slurry[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(23): 186－192. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.23.023 http://www.tcsae.org

2018-09-10

2018-10-22

農業廢棄物厭氧發酵及資源化成套技術與設備研發項目（2017YFD0800804）資助

鄒夢圓，研究方向：農業廢棄物處理與利用。 Email：zoumengyuan1228@sina.com

朱志平，博士，研究員，研究方向：畜禽環境效用機理及調控方法。Email：zhuzhiping@caas.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.23.023

X713

A

1002-6819(2018)-23-0186-07