氨吹脱与酸吸收一体酒糟沼液处理试验装置研究
摘 要：针对酒糟沼液氨氮浓度高，采用氨吹脱技术回收氮养分存在碱剂利用率低、气液接触效果差和氨吸收率低等问题。为提高酒糟沼液氨回收效率和工艺经济性，对酒糟沼液氨吹脱工艺进行了条件优化，探索了不同温度、Ca(OH)2投加和填料种类对氨吹脱与酸吸收一体试验装置运行效果的影响，并进行了酒糟沼液氨吹脱工艺经济性评价。结果表明，经正交试验得到影响因素重要性由强到弱依次为：投碱量、气流量、温度，较优工艺参数组合为Ca(OH)2投加量6.6 g/L、气流量6 L/min和温度52℃，相应的氨氮去除率为99.0%；Ca(OH)2对SCOD和TP有较好的去除效果，投碱量6.6 g/L条件下对应的SCOD和TP去除率分别为32.5%和65.7%。氨氮吹脱与酸吸收一体试验中，相对于不投碱情景，投加Ca(OH)2大幅提高了吹脱过程中氨氮、TN、EC、SCOD和TP去除率，分别达97.4%~97.7%、79.8%~84.2%、68.3%~77.4%、36.8%~45.3%和77.1%~91%。对比不同温度、填料和投碱条件下，获得较适宜氨吹脱参数为多面空心球填料、温度37℃、两次（吹脱8 h投9.9 g/L和30 h投7.4 g/L）投加Ca(OH)2，其氨氮去除率达到了97.4%，出水氨氮质量浓度低（100 mg/L左右），氨回收量达1.22 kg/m3。对氨吹脱与酸吸收一体试验装置处理酒糟沼液工艺运行进行比较，相比于不投碱和一次投碱情景，两次投碱方案达到97%氨氮去除率需要的工艺运行时间短，处理成本为9.75元/m3，具有较好的经济性。因此，氨吹脱对于高氨氮浓度的酒糟沼液处理体现出较好的适宜性，通过氨吹脱高效回收氮养分可缓解沼液农田利用压力，对沼液资源化利用具有重要的意义。
关键词:酒糟沼液;氨氮吹脱;酸吸收;经济性评价;
Study on Ammonia Stripping and Acid Absorption Integrated Test Device for Vinasse Slurry Treatment
LIU Shan LIU Sheng GUO Baoshou ZHANG Ziqiang HE Rongyu DONG Renjie
College of Engineering, China Agricultural University
Yantai Research Institute, China Agricultural
University CECEP Green Carbon Environment Protection
Abstract：
The ammonia nitrogen concentration in vinasse slurry is high, and the use of ammonia stripping technology to recover nitrogen nutrients has problems such as low utilization rate of alkali agent, poor gas-liquid contact effect and low ammonia absorption effect. In order to improve the ammonia recovery efficiency and process economy of vinasse slurry, this study optimized the conditions of the vinasse slurry ammonia stripping process, and explored the effects of different temperatures, Ca(OH)2 dosage and filler types on ammonia stripping and acid absorption. The influence of the operation effect of the integrated test device was evaluated, and the economical evaluation of the ammonia stripping process from the vinasse slurry was carried out. The results show that the order of importance of influencing factors is obtained by orthogonal test is alkali dosage, air flow and temperature. The optimal process parameter combination is Ca(OH)2 dosage of 6.6 g/L, gas flow of 6 L/min and at a temperature of 52℃, the corresponding ammonia nitrogen removal rate was 99.0%; Ca(OH)2 had a good removal effect on SCOD and TP, and the corresponding SCOD and TP removal rates were 32.5% and 65.7% under the condition of 6.6 g/L alkali dosage. In the integrated test of ammonia nitrogen stripping and acid absorption, the ammonia nitrogen removal rate reached 9.9 g/L and 7.4 g/L Ca(OH)2 under the conditions of polyhedral hollow ball packing, temperature 37℃, and stripping for 8 h and 30 h respectively. 97.4%, ammonia recovery amounted to 1.22 kg/m3. Compared with the scenario of no alkali addition and one-time alkali addition, the ammonia nitrogen removal rate can exceed 97% in the two-time alkali addition process scenario. The effluent ammonia nitrogen concentration is low (about 100 mg/L), and the treatment cost is 9.75 yuan/m3, which has a relatively good economy. Therefore, ammonia stripping has good suitability for the treatment of scenario with high ammonia nitrogen concentration. The efficient recovery of nitrogen nutrients through ammonia stripping can relieve the pressure of biogas slurry farmland utilization, which is of great significance for the resource utilization of biogas slurry.
Keyword：
Distillers' grains biogas slurry; Ammonia nitrogen stripping; Acid absorption; Economic evaluation;
0 引 言
酒糟是高梁、大麦、米等酿酒后形成的副产物。2021年我国酒产量超过4.32×107 t，按酒糟产量与酒产量比例为3:1~8:1计，我国酒糟年产量超过1.30×108~3.46×108 t[1,2]。酒糟中有机物质量分数占40.2%~44.5%，粗蛋白含量高，可作为蛋白饲料或者沼气生产原料[3]。贵州某大型沼气工程采用厌氧消化技术年处理1.0×105 t酒糟与5×104 t高浓度废水，产生的沼液具有高氨氮、高有机物等特性。当前，沼气工程沼液消纳主要有两种途径[4]，一是沼液作为有机肥料直接农田利用，但存在运输成本高、需要足够的土地消纳等问题无法有效实施；二是沼液进行深化处理达标排放的方式，但是经济成本高且产生的污泥还需要进一步资源化处理与利用。因此，沼液的处理与利用是当前沼气行业面临的痛点，严重制约沼气工程的可持续发展。
废水养分回收技术主要有氨吹脱、微藻生物利用[5,6]、磷酸铵镁等方法，其中氨吹脱是较为经济且高效的技术，是在曝气、碱性条件下通过气液传质原理将废水中的NH4+-N转化为游离态的NH3分子并将其用酸吸收，从而达到脱除废水中氨氮和养分回收目的的技术[7] 。氨氮吹脱的效率主要受到温度、初始pH值和气液比等因素影响；同时，废水的理化性质及氨吹脱反应器设计与类型也对脱氮效果产生较大的影响[8]。目前，氨吹脱主要用于处理低氨氮浓度的废水或沼液，对于高氨氮浓度沼液（>2000 mg/L）的氨吹脱研究较少[9]；另外，碱剂投加是提高氨吹脱效率的有效途径之一，常用的碱剂有NaOH和Ca(OH)2，NaOH调节pH值效率高，但成本也高，而Ca(OH)2具有成本低的优势，但存在着溶解度低，不易调节pH值，易堵塞反应器的局限性，本课题组前期为克服Ca(OH)2溶解度低、碱剂利用率低的问题，提出采用湿法投加Ca(OH)2[10]能够减少投碱量，减少药剂成本；最后氨吹脱反应器存在气液接触效果差和氨吸收效果低等问题，并且氨氮吹脱的经济性限制了其产业化应用。
因此，本文采用氨吹脱与酸吸收一体试验装置处理高氨氮浓度酒糟沼液，通过批式试验对氨吹脱主要影响因素温度、投碱量和气流量进行工艺条件优化，研究氨吹脱与酸吸收一体试验装置中温度、Ca(OH)2投加量和填料种类对酒糟沼液氨吹脱运行效果的影响，并对不同Ca(OH)2投加量情景下的酒糟沼液氨氮吹脱工艺经济性进行评价，以期为沼液的资源化处理和沼液氮养分回收技术的推广应用供数据参考。
1 材料与方法
1.1 酒糟沼液原料
酒糟沼液取自于贵州省遵义市某酒糟沼气工程，该沼气工程采用中温全混式厌氧发酵系统，沼液为酒糟发酵剩余物固液分离后的液体，取回后储存于4℃的冷库中备用。沼液的原料特性如表1所示。
1.2 试验处理
1.2.1 酒糟沼液氨吹脱条件优化
该试验包括单因素试验和正交试验两部分，主要对氨吹脱影响因素投碱量、温度和气流量进行优化。单因素试验在有效容积为1.5 L玻璃瓶（总体积1L）中进行，利用恒温水浴锅进行加热并控制温度，通过气泵调节气流量进行曝气，使用1 mol/L的硫酸作为酸吸收液，酸吸收瓶的有效容积为1 L。① 温度为影响因素的单因素试验中，结合沼气工程类型（常温、中温和高温）对温度要求的范围，以及沼液等余热利用可减少维持温度所需热量的额外投入，本试验设定沼液氨吹脱温度梯度为25℃、37℃和52℃，气泵曝气流量为1 L/min，起始pH值为8.17（不投加碱），曝气吹脱时间为72 h。② 投碱量为影响因素的单因素试验中，以不投加碱为对照组，酒糟沼液曝气48 h后投加不同梯度Ca(OH)2调节pH值，Ca(OH)2投加量分别为2.6 、6.6 、9.2 和11.9 g/L，使得沼液pH值分别提升到9.5、10.5、11.5和12.5，随后在37℃和1 L/min气流量下吹脱24 h。③ 气流量为影响因素的单因素试验中，设置气流量为0.5、1、1.5、3、4.5、6 L/min 6个梯度，沼液在37℃和初始pH值8.17（不加碱）条件下吹脱72 h。以上所有处理设置3个重复，每隔12 h取样20 mL用于测定NH4+-N、TN、SCOD和TP浓度。
根据单因素试验结果确定三因素三水平的正交试验，试验设计见表2，吹脱时间72 h，试验过程中每隔12 h取样20 mL用于测定NH4+-N、TN、SCOD和TP浓度。
1.2.2 酒糟沼液处理试验
氨吹脱与酸吸收一体试验装置可实现氨氮吹脱同步酸吸收，且沼液循环回流吹脱提高运行效率。该氨氮吹脱与酸吸收一体试验装置主要由3部分组成：曝气室、酸吸收室和外接部分。试验装置的整体结构如图1所示，曝气室与酸吸收室呈一体上下安装，曝气室从上到下依次装有液体分布器、带孔隔板、填料层（上）、曝气盘（上）、集液分布器、填料层（下）和曝气盘（下），曝气室与酸吸收室通过一根出气管连接；酸吸收室内装有中间隔板、酸入口、出气口以及铵盐排放口，酸吸收室的底板通过法兰与曝气室连接；曝气室底部是一圆盘底座以保证试验装置的稳定性，外面有循环水层，通过热水循环实现控制反应器温度，曝气室侧面与2个填料层顶部连接处均装有螺旋柱塞便于装填料，曝气室外面贴有保温棉以减少散热。试验装置的外接部分包括气泵、蠕动泵、储液桶、气体玻璃转子流量计、循环水泵、恒温水浴锅以及气液管路。
具体氨吹脱装置工作流程为：沼液通过蠕动泵输送到液体分布器并向下喷淋，在曝气室中与气泵输送进来的空气进行逆流接触，吹脱一段时间后，向沼液中投加Ca(OH)2调节pH值并继续吹脱，产生的氨气不断随着气流进入酸吸收室被硫酸吸收，吹脱后的沼液经出水口通过管路再次流回储液桶中进行循环吹脱。
该试验分别研究温度、Ca(OH)2投加量和填料种类对酒糟沼液氨吹脱运行效果的影响，沼液处理量为6 L，先通过离心处理沼液以防止堵塞填料。温度主要考虑实际沼气工程运行温度（37℃和52℃），由于沼液中pH值和CO2浓度在曝气吹脱至8 h左右分别趋于稳定值和0 mg/L，可在8 h以后设置Ca(OH)2的投碱量和投碱次数，填料选用多面空心球、鲍尔环和流化床。具体试验方案如表3所示，试验过程中测定不同运行参数下的氨氮去除效果以及分析吹脱后沼液SCOD、TP、EC值等的变化情况，每次试验进行3次重复。
1.3 理化指标测试及分析方法
pH值采用Orion 5-Star型pH计测定；TS、VS采用重量法检测；EC采用电导仪测定；NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法(HJ 535-2009)测定；TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ 636-2012型)测定；COD、SCOD采用快速消解分光光度法测定；TP采用钼酸铵分光光度法(GB 11893-89)测定。
氨氮去除率计算式为
式中，—氨氮去除率，%；C0—吹脱前的初始氨氮质量浓度，mg/L；Ct—t时刻的剩余氨氮质量浓度，mg/L。其他指标，如TN、SCOD和TP的去除率也是参照式（1）计算。
氨吸收效果通过计算氨氮回收率来确定，氨氮回收率计算式为
式中，w—氨氮回收率，%；Vb—吹脱沼液体积，L；Va—硫酸溶液体积，L；C1—吹脱前沼液的初始氨氮质量浓度，mg/L ；C2 —吹脱后沼液的剩余氨氮质量浓度，mg/L；—硫酸溶液的初始氨氮质量浓度，mg/L；—酸吸收后的氨氮质量浓度，mg/L。
1.4 数据分析方法
试验数据采用Microsoft Excel 2016处理并制图，采用SPSS统计软件对数据进行显著性分析。
2 试验结果与分析
2.1 酒糟沼液氨吹脱工艺条件优化
2.1.1 温度、投碱量和气流量对氨吹脱的影响
在温度分别为25℃、37℃和52℃，投碱量为0 g/L和气流量为1 L/min条件下，由图2a可知，氨氮去除率随着温度的升高而增大，温度从25℃升高到37℃时，氨氮去除率显著增加（P<0.05），而温度从37℃升高到52℃时，氨氮去除率有所提升，氮吹脱72 h后氨氮去除率由73%提高至81.5%。试验结果表明提高温度能有效促进氨氮去除效果，主要由于NH4+的解离反应是一个吸热过程，提高温度可以促进NH4+向游离态氨的转化；同时在一定压力下，氨分子在水中的溶解度会随着温度的升高而降低[11]。然而，当温度继续从37℃提高到52℃氨吹脱促进效果不显著（P＞0.05），主要是由于氨氮的解离速率随着温度或pH值升高而逐渐趋于平衡[12]。现有文献也有类似的报道，隋倩雯等[13]通过试验发现猪场沼液温度从30℃提高至50℃，氨氮去除率提高 7.69%；龚川南等[14]也发现奶牛养殖场沼液温度从30℃提高至40℃，氨氮去除率仅提高5.5%。另外，随着氨吹脱温度的提高，需要大量的能量投入并显著增加成本[13,15]。因此，实际工程中需要综合考虑氨吹脱效率和能耗投入进行温度选择。
在投碱量分别为0、2.6 、6.6 、9.2 、11.9 g/L，温度37℃和气流量为1 L/min条件下，由图2b可知，投碱量由0增加到6.6 g/L，氨氮去除率增加较显著（P<0.05），而当投碱量由6.6 g/L增加到9.2 g/L时，氨氮去除率差异不显著（P>0.05）。投碱量6.6 g/L对应的pH值为10.5，酒糟沼液氨氮去除率为83%，这一结果与HASAR等[16]采用氨吹脱工艺处理垃圾渗滤液试验结果相一致，氨氮去除率随着pH值的升高而增加，调节pH值分别为10、11和12时获得的氨氮去除率分别达到76.4%、90.6%和93.2%，得到pH值为10.5左右是较适于氨氮吹脱的结论一致。由此可见，该试验选取对应调节pH值至10.5的6.6 g/L Ca(OH)2投加量为较适投碱量。
在气流量分别为0.5、1、1.5、3、4.5、6 L/min，投碱量为0 g/L和温度37℃条件下，由图2c可知，气流量从0.5 L/min增加到4.5 L/min，氨氮去除率增加较显著（P<0.05），而当气流量由4.5 L/min增加到6 L/min时，氨氮去除率差异不显著（P>0.05），这表明增大气流量能有效促进氨氮去除，但到4.5 L/min以上促进效果不再显著。该结果与其他的氨吹脱研究有可比性，金明军[17]在持续搅拌情况下，进行厌氧消化液氨氮吹脱影响因素研究，得到较适气流量为4.5 L/min。该试验综合考虑经济性，确定较适宜的气流量为4.5 L/min。
2.1.2 氨吹脱影响因素重要性分析
基于单因素试验结果，分别选取投碱量、气流量和温度3个影响因素在较优工艺参数附近的3个水平值进行三因素三水平的正交试验以得到工艺参数的重要性排序和最优的工艺组合。
由表4极差R可以确定各因素的重要性由强到弱依次为投碱量、气流量、温度。这与GUSTIN等[18]研究结论一致。
各因素的水平选择是根据表4中每个因素k1、k2、k3的最大水平，故可得出最优组合为：A2B3C3，即对应参数为：投碱量6.6 g/L、曝气量6 L/min和温度52℃，该条件下的氨氮去除率为99.0%。
2.1.3 Ca(OH)2投加对氨吹脱SCOD、TP的影响
不同Ca(OH)2投加量对37℃下曝气1 L/min的吹脱试验过程中SCOD、TP浓度的变化如表5所示。随着Ca(OH)2投加量的增加，SCOD、TP去除率在逐渐升高，Ca(OH)2投加量为6.6 g/L时趋于稳定，投碱量在6.6~11.9 g/L时，SCOD、TP去除率差异不显著(P>0.05)。较佳投碱量为6.6 g/L时对应的SCOD、TP去除率分别为32.5%和65.7%。在氨氮吹脱过程中加入Ca(OH)2对沼液具备混凝作用，其混凝作用主要是通过压缩沼液中胶体微粒的双电层，使得沼液中的有机物、悬浮物等产生凝聚、絮凝沉淀的现象，从而将它们去除[19]；同时在碱性条件下，Ca2+与PO43-形成羟基磷酸钙(Ca5(PO4)3(OH))沉淀，去除沼液中的磷[20]。该结果与其他的氨吹脱研究有可比性，金要勇[21]在氨吹脱处理奶牛场养殖废水时发现，在Ca(OH)2最佳投加量为4.5 g/L时，pH能调节至11，CODCr去除率为38.6%；隋倩雯[22]对猪粪沼液进行氨吹脱试验中，进行了投加Ca(OH)2对有机物和TP去除的研究，得到最佳投碱量为5.0 g/L，此条件下COD、TP去除率分别为30.1%和97.4%。
对于不加碱直接进行氨吹脱，SCOD、TP去除率分别为2.5%和1.6%。龚川南[23]进行奶牛养殖场沼液氨吹脱试验，沼液不加碱进行吹脱，COD、TP去除率分别为3.7%和0.8%。说明直接进行氨氮吹脱对SCOD、TP影响很小，而氨吹脱过程中挥发性有机物，如挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids，VFAs)等会随着气流出。
2.2 酒糟沼液处理的运行特性
2.2.1 温度对酒糟沼液氨吹脱运行效果的影响
不同温度对沼液氨吹脱效果影响的试验结果如图3a所示，当温度为52℃时，沼液氨氮浓度由(5398±267) mg/L 降至(45.6±3.2) mg/L，氨氮去除率达到99.2%；当温度为37℃时，沼液氨氮浓度由初始的(5338±267) mg/L 降至(122±6.1) mg/L，氨氮去除率达到 97.7%。温度从37℃升至52℃，氨氮去除率仅增大了1.5%，该结果与其他研究者具有可比性，金要勇等[24]使用氨吹脱柱对奶牛养殖废水进行氨吹脱处理，研究温度对去除氨氮的影响时发现，从30℃升至35℃氨氮去除率仅提高了1.1%；马凯歌[25]对煤化工废水进行氨吹脱试验，发现温度从40℃提升至60℃，氨氮去除率仅提升4.4%左右。以上结果同样说明过高的温度对氨氮去除影响不大。除了氨氮的变化，其它指标如EC、SCOD、TN、TP 等（图3b），在投碱量和气流量相同情况下，37℃和52℃各指标对比相差不大，不存在显著差异（P>0.05）。另外经过经济性核算，当温度从37℃升至52℃所需要的电耗较大，并且该酒糟沼液为中温（37±2℃）厌氧发酵罐的副产物，后端采用与中温发酵相近的温度进行吹脱是符合工程实际的。综合考虑选择37℃作为适于氨吹脱装置性能的合适温度。
2.2.2 Ca(OH)2投加对酒糟沼液氨吹脱运行效果的影响
不同Ca(OH)2投加方案对沼液氨吹脱效果影响试验结果如图4a所示，酒糟沼液在不投加碱吹脱48 h时氨氮浓度基本保持稳定，对应的氨氮去除率为78.1%。投加一次碱方案（8 h处投碱量9.9 g/L）下，沼液吹脱64 h后氨氮浓度降至(134±9.4) mg/L，氨氮去除率达到97.5%；相比于吹脱48 h处投碱方案，达到氨氮去除率最大值所需的吹脱时间缩短了8 h；投加两次碱方案（8 h处投碱量9.9 g/L和30 h处投碱量7.4 g/L）下，吹脱40 h后沼液氨氮浓度降至(135±8.1) mg/L，氨氮去除率达到97.4%，比在48 h处投碱达到相同氨氮去除率缩短了32 h。由于吹脱过程前期沼液浓度高，故反应速率快，但随着吹脱的进行，沼液的浓度会降低，此时反应速率会减慢，故在吹脱前期和后期单独加碱只是暂时的增加反应速率，对于整体的吹脱进程影响不大。而试验中分别在前期和后期各加一次碱，既能使前期沼液浓度高时速率快，又能保证后期沼液浓度降低时速率快，这样会使整体进程明显缩短。经过显著性分析可知，8 h处投碱以及48 h处投碱，达到接近氨氮去除率所需时间不存在显著差异（P>0.05），在8 h和30 h处进行两次投碱与其他两种情形相比显著差异（P<0.05）。因此，投加两次碱在达到相同氨氮去除效果条件下能显著缩短吹脱时间，这能大大减少试验装置运行过程的电能等消耗。
如图4b所示，相对于不投碱，投加Ca(OH)2大幅提高了吹脱过程中TN、EC、SCOD和TP去除率。3种投碱方案情景下TN去除率为79.8~84.2%，不存在显著差异（P>0.05）。3种投碱方案下TP和SCOD去除率分别为77.1%~91%和36.8%~45.3%，显著高于不投碱吹脱48 h条件下TP去除率（2.2%）和SCOD去除率（3.4%）。8 h和30 h两次投碱方案下去除EC、SCOD和TP去除率最高。故综合考虑确定Ca(OH)2投加方案为8 h和30 h两次投碱。
2.2.3 填料种类对酒糟沼液氨吹脱运行效果的影响
试验装置中分别装填多面空心球、鲍尔环和流化床填料，在温度37℃，气流量24 L/min，分别在8 h和30 h处投碱，试验结果如图5a所示，经过40 h吹脱后，3种填料氨氮浓度大幅下降，氨氮浓度分别由5355 mg/L、5354.8 mg/L和 5353.1 mg/L降至135 mg/L、677.5 mg/L和194.5 mg/L，氨氮去除率分别为97.4%、87.3%和96.4%。对3种填料进行方差分析，多面空心球和流化床填料对氨氮的去除效果无显著差异（P>0.05），且这两种填料的氨氮去除率显著高于鲍尔环填料（P<0.05），主要是由于多面空心球和流化床填料的比表面积和堆积密度均大于鲍尔环填料，这就增大了试验装置中的气液接触面积和填充率，沼液在填料中容易形成液膜，延长了气液接触的时间，提高传质效率，从而提高氨氮去除效果[26]。该试验结果与其他氨吹脱研究具有可比性，龚川南[23]在进行吹脱柱试验时，使用多面球和鲍尔环填料研究填料对氨吹脱的影响，当条件为温度30℃、气液比4000和pH值11时，多面球填料氨氮去除率为88%，显著高于鲍尔环填料的氨氮去除率76%；邹梦圆等[27]对猪场沼液采用空心多面球、流化床和鲍尔环3种填料在pH值10.5、气液比2000和温度30℃条件下进行氨吹脱试验，吹脱时间为2 h后3种填料对应的氨氮去除率分别为80.7%、77.4%和59.0%。此外，多面空心球填料的SCOD和TN略优于另外两种填料（图5b）。故综合考虑确定较适填料为多面空心球填料。
2.3 酒糟沼液氨吹脱工艺经济性评价
2.3.1 不同投加Ca(OH)2情景下氨吹脱经济性比较
氨吹脱与酸吸收一体试验装置处理酒糟沼液试验研究中，Ca(OH)2投加能够缩短吹脱时间并提高氨氮去除率，但同时也增加了投碱量。因此，对3情景下沼液吹脱工艺特性进行经济性比较分析，如图6所示。
对各情景处理成本按照工业污水处理成本计算方法计算。工业上污水处理的处理成本包括运行成本、财务成本和折旧费等几部分[28]，其计算公式为[29]：
C=A+W+P+M+R+Q
式中，C——污水月处理总成本；
A——折旧费；
W——人员费；
P——动力费；
M——维修费；
R——药剂成本；
Q——其他费用，根据前5项费用的5%估算。
折旧费、人员费和维修费是工程实际需要考虑的，往往是按照实际情况有较大的变化，因此该部分不做讨论。成本核算主要考虑运行成本，包括：药剂投加成本和动力费，即物耗和能耗两部分。药剂消耗主要是投加碱剂Ca(OH)2的用量；动力费包括：气泵（功率0.2 kW）、蠕动泵（功率50 W）和加热装置（额定功率1.8 kW）的能耗。动力费按0. 85元/kW∙h（工业用电）计算。各项按照处理1 m3沼液计算，成本和收益情况如图7所示。
由图7对比了3种情景成本和氨回收收益，情景3（投加两次碱）兼具处理成本低和氨回收收益高的特点，投入成本与回收价值相抵后总成本为9.75元/m3。
2.3.2 不同氨氮沼液资源化利用途径经济性比较
沼液资源化利用途径主要包括：还田处理（直接还田处理、其他工艺与还田组合处理）、物化处理（未达标处理）、生物处理（未达标处理）、达标排放（工艺组合达标处理）。
将沼液氨吹脱与其它资源化利用途径进行对比分析（见表6），沼液直接还田的成本主要包括人工费和运输费，是目前资源化利用最为广泛且较为经济的方式之一，但随着运输半径的增加，成本也随之增加；另外，各种处理方式的成本差异较大。其中生物处理的成本是较低的，主要是生物法不需要外加化学药剂，但对于低碳氮比的氨氮废水的处理需要加入一定的碳源而增加处理成本；达标排放处理成本高是由于需要几种工艺组合处理，且随着药剂的投入而增加成本；氨吹脱工艺简单、去除效果好并且有较好的氨氮回收效益，相较于化学沉淀法和膜处理成本低。
酒糟沼液通过氨氮吹脱处理，总成本为9.75元/m3，经济性较好，处理后剩余氨氮浓度较低，但未能达到排放标准，可选择对其进行后续净化处理出水达标排放。隋倩雯[22]采用氨吹脱和膜生物反应器组合处理猪场沼液，得到组合工艺的处理成本为7.76元/m3，说明氨吹脱和生物法组合处理方式有较好的经济性。另外，经氨吹脱后的沼液总氮质量浓度为962 mg/L，总磷质量浓度42 mg/L，且含有一定的腐殖质等物质，仍可作为液态有机肥灌溉于农田。因此，为缓解当前沼液还田压力，可采用氨吹脱+还田或氨吹脱+生物法辅助处理沼液。
3 结 论
(1)对酒糟沼液氨吹脱影响因素投碱（Ca(OH)2）量、温度和气流量进行正交试验优化，影响因素重要性由强到弱依次为：投碱量、气流量、温度，在较优工艺参数为投碱量6.6 g/L、气流量6 L/min和温度52℃条件下氨氮去除率为99.0%；另外，投加Ca(OH)2调节pH值能够对沼液中的有机物等起到了混凝沉淀作用，进而促进SCOD和TP的去除，Ca(OH)2投加量6.6 g/L对SCOD和TP去除率分别为32.5%和65.7%。
（2）采用氨吹脱酸吸收一体试验装置处理酒糟沼液，采用多面空心球填料、温度37℃、两次投加Ca(OH)2（吹脱8 h投加9.9 g/L、30 h投加7.4 g/L）条件下氨吹脱试验装置运行效果最好，氨氮去除率达到了97.4%。投加Ca(OH)2大幅提高了吹脱过程中TN、EC、SCOD和TP去除率。
（3）对酒糟沼液氨吹脱工艺进行经济性评价，两次投加Ca(OH)2情景下氨氮去除率超过97%，出水氨氮质量浓度低（100 mg/L左右），运行处理成本为9.75元/m3，具有较好的经济性；经氨氮吹脱回收养分后的沼液，可进行还田利用或者进一步深度处理出水达标排放。
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