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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

磷（p）是农业、畜牧业和现代工业发展中的重要元素。磷参与了生命化学中蛋白质、遗传物质、新陈代谢和atp的合成，是组成生命活体至关重要的元素^[1]。现代农业的高产离不开磷肥的投入。此外，磷的流向是由陆地到水体的单向迁移，因此，磷是难再生的宝贵资源^[2]。根据美国地质调查局(usgs)近几年的预测，现存磷储量最多可用四十年（忽略人口增长因素）。磷资源的逐步性匮乏将是人类资源短缺的危机之一。

同时，流失的磷会造成严重的环境问题，其中最直接的表现就是水体的富营养化。根据中国第二次湖泊水体调查，在中国138个面积大于10平方千米的湖泊中，有85.4%的湖泊超过了富营养化标准^[3]，而解决水体富营养化的关键就在于解决水体中磷元素的超标问题。从源头截留回收磷，一方面可以缓解资源不足的局面，另一方面也能减轻日益脆弱的环境压力。集约化养殖行业为达到要求畜禽快速生长的目的，会在饲料中足量添加含磷矿物等添加剂，这样未能吸收的磷就随粪便排出。因此，养猪场就是典型的重要的磷排放源。养猪场未处理的废水中，cod常在1000～2000 mg?l^-1以上，氨氮浓度约为300～1500 mg?l^-1，总磷浓度往往高达80～100 mg?l^-1[4]。我国是世界第一养猪大国，根据国家统计局的最新资料，2017年生猪出栏头数达7亿头，养猪废水日排放量高达600万立方米。如果可以采取有效的方法回收其中的磷元素（50%再利用），每日可回收磷元素30万千克，占磷肥日用量的7%，同时还可以保护环境。传统厌氧生物处理主要以去除cod为主，氮、磷去除效率不高^[4]。

目前关于猪排泄物的处理方法大致分为以下3种:堆肥^[5],热化处理^[6]以及化学沉淀^[7]的方法。堆肥因其技术要求低，应用范围广成为最常见的畜禽粪便中的磷资源回收技术。但现在猪粪中n：p低，再加上堆肥n的损失，堆肥产品的n：p会更低。这样有机肥的施用（一般都以n为基准），会造成磷的累积与流失，水溶态磷（wep）的含量会显著增高^[8]。通常作物中的氮需求量为磷需求量的6倍，这样就会导致磷元素的过度使用，过量的磷元素随地表径流和下渗作用进入水体，不仅浪费了磷资源，而且会直接导致水体的富营养化。因此，如何提高堆肥过程中肥料的氮磷比，降低水溶态磷的含量，成为了堆肥研究的难点之一。化学沉淀的方法可以先回收磷降低猪粪的磷含量，剩余的猪粪理论上应具有更好的堆肥性能，这一方向是解决这个难题的思路之一。目前关于猪场废水中磷回收的方法主要有磷酸钙（calcium phosphates，cp）沉淀法和磷酸铵镁（magnesium ammonium phosphate，map）结晶法。钙磷沉淀是磷矿石的主要成分，其中主要包括ca₁₀(po₄)₆f₂（fluoraoatite，fap）和ca₁₀(po₄)₆(oh)₂（hydroxyapatite，hap）^[9],从养猪废水中回收的磷钙矿物沉淀可直接作化肥施用^[10]。磷酸铵镁(struvite)又称鸟粪石，是一种缓释磷肥，可以代替磷矿石用于工业生产和作为化肥使用。map结晶工艺因可以同时去除和回收氮磷两种元素而在近年来被广泛重视，但经济成本是其广泛使用的限制因素

2. 研究的基本内容

通过对猪粪浸提液的PH,电导率以及氮磷含量的变化，结合经济效益的对比，寻找出最合适的猪粪中氮磷回收处理方式，为猪粪中磷元素回收提供借鉴。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案:

4. 参考文献

[1] 周国萍. 磷在生命化学过程中的作用[j]. 贵州化工, 2008, 33(6):41-44.

[2] 宋永会, 钱锋, 向连城. 磷酸钙沉淀法去除猪场废水中磷的实验研究[j]. 环境科学, 2011, 32(6):1679-1686.

[3] 吴锋, 战金艳, 邓祥征,等. 中国湖泊富营养化影响因素研究——基于中国22个湖泊实证分析[j]. 生态环境学报, 2012, 21(1):94-100.