当前世界上氮磷资源短缺,尤其是磷资源。近年来,畜禽养殖废水的资源化利用已经成为社会各界关注的焦点。经厌氧发酵后的畜禽粪水不仅产生沼气,还会产生大量的沼液和沼渣。其中鸡粪沼液的COD和氨氮负荷量是猪粪等沼液的数倍,造成了鸡粪沼液处理难度提升。目前,鸡粪沼液的资源化处理利用少见报道,为了使沼液体积减小、营养成分富集、方便运输及降低成本,浓缩工艺成为资源化利用和达标排放的一个关键工艺。电渗析工艺是受广泛关注和应用的浓缩方法之一,鸟粪石法因其可以回收磷也常用于氮磷的去除。为此,本课题以鸡粪沼液为研究对象,组合电渗析+电化学+鸟粪石沉淀工艺体系,形成一种浓缩并去除鸡粪沼液中氮磷养分的新型高效方法,为鸡粪沼液的资源化利用和鸟粪石等氮磷资源的回收提供了指导性方案。首先,采用电渗析工艺对鸡粪沼液开展浓缩试验研究,利用Design-Expert设计Box-Behnken实验方案,用响应面法分析循环流量、电压、pH对氮磷浓缩率效果的影响,实验结果显示在循环流量为20～60 L/h、电压为10～18 V,pH为6～8的条件下,3个因素对氨氮和磷酸盐浓缩率的影响顺序为循环流量＞电压＞pH。建立了回归模型方程,得到最佳工艺条件为:A1SL膜、循环流量为40 L/h、电压为14V,pH为8。实验验证结果:磷酸盐浓缩率为84.4%,氨氮浓缩率为329.18%,与预测值误差分别为1.33%、0.92%。其次,采用电化学的方法,去除鸡粪沼液中的氮磷营养物质并回收鸟粪石,利用Design-Expert设计Box-Behnken实验方案,用响应面法分析初始pH值、反应时间和电流密度对氮磷去除效果的影响,实验结果表明初始pH值是电化学MAP反应的主要影响因素,3个影响因素对磷酸盐去除率的影响顺序为:初始pH值＞反应时间＞电流密度;对氨氮去除率的影响顺序为:初始pH值＞电流密度＞反应时间。建立了回归模型方程,得到最佳工艺条件为:初始pH值为6.5,反应时间为35min,电流密度为20 m A·cm-2,验证试验结果:磷酸盐去除率为96.9%,氨氮去除率为33.4%,与预测结果误差分别为0.81%和1.83%。试验得到的沉淀进行XRD分析,其特征峰与标准磷酸铵镁沉淀特征峰基本吻合,说明所得沉淀鸟粪石含量较高,但沼液成分复杂,还生成了其他杂质沉淀。最后进行超滤和电渗析系统的中试试验。分别使用聚磁膜、PVDF膜和陶瓷膜进行超滤试验,通过对比超滤前后COD等水质指标的变化,确定陶瓷膜对沼液的过滤稳定性最佳。在电压为120V、浓室、淡室和极室的流量分别为4、4、1.5 m~3·h-1的条件下,用电渗析工艺浓缩5次,第一次浓缩后磷酸盐浓缩率为44.47%,5次浓缩后磷酸盐浓缩率上升为201.75%;第一次浓缩后氨氮浓缩率为91.94%,5次浓缩后上升至469.32%,和小试结果基本一致。