專利名稱：用改性粉煤灰處理畜禽養(yǎng)殖場污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高含量氨、氮、磷畜禽養(yǎng)殖場污水處理、特別是用改性粉煤灰處理畜禽養(yǎng)殖場污水的方法。
背景技術(shù)：
過量氨、氮、磷元素排入自然水體中將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，能引起水體發(fā)黑發(fā)臭，降低水體觀賞價值，使各種藻類出現(xiàn)爆發(fā)式生長，減少水中含氧量，威脅其他水體生物的生長和生存，減少水體的自凈能力；并且氨、氮容易被氧化生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，這些物質(zhì)會影響水生生物甚至人類的健康。同時，畜禽養(yǎng)殖場污水中氨、氮、磷含量過高，會抑制沼氣的厭氧發(fā)酵，嚴(yán)重影響沼氣的產(chǎn)量和有機(jī)物的降解。磷是造成水體被富營養(yǎng)化的主要原因，根據(jù)實(shí)驗(yàn)若環(huán)境水中總磷濃度達(dá)到O. 02mg/L，水環(huán)境的生態(tài)平衡就極易破壞，因此其 排放受到嚴(yán)格控制。據(jù)有關(guān)資料，我國水體富營養(yǎng)化污染的情況已經(jīng)很嚴(yán)重。2004年我國監(jiān)測27個重點(diǎn)湖庫中，V類水質(zhì)湖庫占22. 2% ；IV類水質(zhì)湖庫占37. 0%。其中太湖、滇池、巢湖的富營養(yǎng)的面積占77%。另外，對238座水庫進(jìn)行評價，有超過67%的水庫處于中營養(yǎng)狀態(tài)，33%的水庫處于富營養(yǎng)狀態(tài)；控制排放污水中的磷含量已經(jīng)刻不容緩。因此畜禽養(yǎng)殖場污水如何同時進(jìn)行脫氮、脫氨、脫磷處理，引起了廣泛關(guān)注。目前，常規(guī)主要的脫氮、脫氨、脫磷方法有生物硝化、反硝化、空氣吹脫法、化學(xué)沉淀法、吸附法等?？諝獯得摲ㄊ菍U水pH值調(diào)節(jié)至堿性，然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽，通過氣液接觸，將廢水中的游離氨、氮吹脫至大氣中，伴隨著吹脫出大量揮發(fā)性氣體，并具有惡臭和毒性。吹脫法是處理高濃度氨氮污水的常用方法，但容易造成二次污染。生物法是利用硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌，將水中的氨轉(zhuǎn)變成氮?dú)?。這項(xiàng)工藝主要用于含有機(jī)物的低氨、氮濃度化工廢水和生活污水處理?；瘜W(xué)沉淀法是向高含氨、氮、磷污水中加入某種化學(xué)藥劑，使之與污水中的氨、氮、磷形成難溶性結(jié)晶復(fù)鹽，化學(xué)吸沉淀方法若處理不當(dāng)也很容易對環(huán)境造成二次污染，化學(xué)藥劑的成本相對也比較昂貴，操作相對較復(fù)雜，且只能除去污水氨、氮、磷中的一種，不能達(dá)到同時除去的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有畜禽養(yǎng)殖場污水處理技術(shù)的不足，提供一種用改性粉煤灰處理畜禽養(yǎng)殖場污水的方法。本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題本發(fā)明的工藝步驟是I.對污水進(jìn)行固液分離用固液分離機(jī)把固體物分離出來；液體排入沉降池沉淀，進(jìn)行進(jìn)一步分離；2.用污水泵將污水送入內(nèi)設(shè)多層固定床層的固定床反應(yīng)塔，固化床上鋪滿改性粉煤灰；3.經(jīng)過固定床反應(yīng)塔吸附后的污水進(jìn)入灰水分離器進(jìn)行灰水分離，分離出的污水送入?yún)捬醢l(fā)酵工藝，固形物送粉煤灰?guī)臁９潭ù卜磻?yīng)塔有2 3個，每個反應(yīng)塔內(nèi)有3-4層固定床層。各反應(yīng)塔的固定床層上分別裝有經(jīng)堿改性的粉煤灰或經(jīng)酸改性的粉煤灰。固化床層上鋪滿的改性粉煤灰厚度為2(T40cm。本發(fā)明具有以下有益效果I.改性后的粉煤灰吸附效果明顯優(yōu)于沒有經(jīng)過改性的粉煤灰，粉煤灰表面變得非常粗糙，經(jīng)過堿改性的粉煤灰比表面積為112. 62m2/g，孔隙率為83. 1%，分別是改性前的40. 22倍和I. 67倍，大大增加了其吸附能力。磷除去效果可達(dá)8(Γ90%，氨、氮除去效果達(dá)到 7(Γ80%，出水質(zhì)量可以適合于厭氧發(fā)酵的工藝要求，以便沼氣發(fā)酵處理的順利進(jìn)行。經(jīng)過酸改性的粉煤灰比表面積為6. 23m2/g，孔隙率為81. 6%，分別是原來的3. 668和I. 36倍，大大提高了吸附能力，磷除去效果可達(dá)8(Γ85%，氨、氮除去效果達(dá)到7(Γ80%，出水質(zhì)量可以適合于厭氧發(fā)酵的工藝要求，以便沼氣發(fā)酵處理的順利進(jìn)行。2.操作簡單，成本低，吸附效果好，不受溫度等方面的影響，不僅能同時高效的除去氨、氮、磷，而且并具以廢治廢、節(jié)約資源和經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景。3.吸附后的含銨粉煤灰可作為復(fù)合肥的載體，在提高復(fù)合肥產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性及農(nóng)作物的生長方面都具有明顯效果，還有助于提高土壤質(zhì)量。


圖I是用改性粉煤灰處理畜禽養(yǎng)殖場污水的方法工藝流程示意圖。圖中FI為流量監(jiān)測和控制器。
具體實(shí)施例方式在污水處理過程中、特別是畜禽養(yǎng)殖場污水處理中，如果不對高含量的氨、氮、磷畜禽養(yǎng)殖場污水預(yù)處理，會給后續(xù)的厭氧發(fā)酵處理含有機(jī)物的污水工藝帶來困難。這是因?yàn)楦邼舛劝?、氮、磷污水，會抑制厭氧發(fā)酵反應(yīng)的進(jìn)行，如果不對畜禽養(yǎng)殖場富含有機(jī)物污水進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，就無法提高出水質(zhì)量，所以在進(jìn)行厭氧發(fā)酵工藝處理前，首先就要降低氨、氮、磷在污水中的含量。本發(fā)明采用的吸附劑是選用對氨、氮、磷離子有很強(qiáng)選擇性的多孔吸附材料，以實(shí)現(xiàn)同時吸附污水中的氨、氮、磷、達(dá)到除去氨、氮、磷的目的。粉煤灰的主要成分為硅、鋁、鐵氧化物以及一定的鈣、鎂、硫氧化物，其氧化硅、氧化鋁、氧化鐵總質(zhì)量約占粉煤灰總質(zhì)量的85%，氧化鈣、氧化鎂、氧化硫含量相對較低；粉煤灰表面具有大量Si —O — Si通過化學(xué)吸附機(jī)理吸附畜禽養(yǎng)殖場高含量磷，可以除去畜禽養(yǎng)殖場污水中的高含量氨、氮、磷物。使用改性粉煤灰通過陽離子交換作用吸附畜禽養(yǎng)殖場高含量氨、氮、磷污水，能同時吸附除去污水中的氨、氮、磷物，有效降低畜禽養(yǎng)殖場污水處理成本，工藝也簡單。粉煤灰可以從燃煤電廠粉煤燃燒排放的廢棄物中得到，經(jīng)過酸或堿改性后，提高粉煤灰的比表面積。粉煤灰經(jīng)酸改性的過程為將粉煤灰用lmol/L的硫酸溶液在50°C下浸泡20h，然后用蒸餾水多次洗滌，再過濾，過濾后的粉煤灰在100°c下烘干，再將粉煤灰過500目的分離篩，最終得到酸改性粉煤灰。粉煤灰經(jīng)堿改性的過程為粉煤灰經(jīng)采用30% Cm)的NAOH溶液和10% Cm)的KOH的對粉煤灰浸泡20h的堿改性后，多次用蒸餾水洗滌后過濾，過濾后粉煤灰在100°C下烘干，再將粉煤灰過500目的分離篩，最終得到堿改性粉煤灰。以下結(jié)合工藝流程示意圖說明本發(fā)明用改性粉煤灰處理畜禽養(yǎng)殖場污水的方法的工藝步驟從養(yǎng)殖場出來的污水首先經(jīng)過液固分離機(jī)a進(jìn)行液固分離，把固體物和污水分離，液體進(jìn)入沉降池b進(jìn)一步分離固體物和污水，使得懸浮物沉降下來，通常需要進(jìn)行2h。完成沉降后，液體經(jīng)過污水泵c和流量控制儀表FI由下而下先進(jìn)入I號吸附塔，后進(jìn)入II號吸附塔。各吸附塔內(nèi)均有3-4層固定床層，固化床層上都鋪滿改性粉煤灰吸附劑，每相鄰的兩個吸附塔內(nèi)都是一個裝經(jīng)堿改性的粉煤灰，另一個裝經(jīng)酸改性的粉煤灰；經(jīng)過2 3級吸附塔吸附，液體從最后一個吸附塔底部流出，經(jīng)污水泵d進(jìn)入灰水分離器e中進(jìn)行灰水分離，分離后的污水進(jìn)入下一步污水厭氧發(fā)酵工藝，固體送入粉煤灰倉。 液固分離機(jī)可以是離心分離機(jī)或壓濾機(jī)。下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳述本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于下述的具體實(shí)施例實(shí)施例I廣西某養(yǎng)豬場排放的污水pH值為6. (Γ6. 8 ；(排放物主要成分豬糞便、少量飼料殘?jiān)?、青飼料殘?jiān)约皼_洗豬場的污水)，固體含量達(dá)35 45%(m)，污水流量為20m3/h。首先經(jīng)過固液分離，進(jìn)入沉淀池，靜置60min，然后經(jīng)泵送入固定床吸附塔，經(jīng)過兩級吸附塔(一級吸附塔內(nèi)固定床層鋪設(shè)的是堿改性粉煤灰，二級吸附塔內(nèi)固定床層鋪設(shè)的是酸改性粉煤灰)，塔內(nèi)設(shè)定三層固定床，每床層厚度控制在25cm厚,床層間距為Im,塔內(nèi)污水流速控制在O. 3m/s，經(jīng)過兩級吸附塔后，再經(jīng)過灰水分離器處理。處理后的污水磷去除率達(dá)85%(m)，氨、氮去除率達(dá)到75% (m)。實(shí)施例2貴州某大型養(yǎng)牛場，排除的污水pH值為6. 4^6. 6 ；(主要含牛糞、飼料殘?jiān)?、干草飼料殘?jiān)约皼_洗牛欄的污水)，固體含量達(dá)3(T40% (m)，污水流量為25m3/h。首先經(jīng)過固液分離，進(jìn)入沉淀池，靜置60min，然后經(jīng)泵送入固定床吸附塔，經(jīng)過兩級吸附塔(一級吸附塔內(nèi)固定床層鋪設(shè)的是堿改性粉煤灰，二級吸附塔內(nèi)固定床層鋪設(shè)的是酸改性粉煤灰)，塔內(nèi)設(shè)三層固定床，每床層厚度控制在20cm厚，床層間距為O. 8m,塔內(nèi)污水流速控制在O. 3m/s,再經(jīng)過灰水分離器處理。磷去除率達(dá)86% (m)，氨、氮去除率達(dá)到75% (m)0
權(quán)利要求
1.一種用改性粉煤灰處理畜禽養(yǎng)殖場污水的方法，其特征是工藝步驟是 (1)對污水進(jìn)行固液分離采用固液分離機(jī)把固體物分離出來；液體排入沉降池沉淀，進(jìn)行進(jìn)一步分離； (2)用污水泵將固液分離后的污水送入內(nèi)設(shè)多層固定床層的固定床反應(yīng)塔進(jìn)行吸附，固定床上鋪滿改性粉煤灰； (3)經(jīng)過固定床反應(yīng)塔吸附后的污水進(jìn)入灰水分離器進(jìn)行灰水分離，分離出的污水送入?yún)捬醢l(fā)酵工藝，固形物送粉煤灰?guī)臁?br> 2.如權(quán)利要求I所述的用改性粉煤灰處理畜禽養(yǎng)殖場污水的方法，其特征是固定床反應(yīng)塔有2 3個，每個反應(yīng)塔內(nèi)有3-4層固定床層。
3.如權(quán)利要求I所述的用改性粉煤灰處理畜禽養(yǎng)殖場污水的方法，其特征是各反應(yīng)塔的固定床層上分別裝有經(jīng)堿改性的粉煤灰或經(jīng)酸改性的粉煤灰。
4.如權(quán)利要求I所述的用改性粉煤灰處理畜禽養(yǎng)殖場污水的方法，其特征是固化床層上鋪滿的改性粉煤灰厚度為2(T40cm。
全文摘要
一種用改性粉煤灰處理畜禽養(yǎng)殖場污水的方法，首先對污水進(jìn)行固液分離，再將固液分離后的污水送入內(nèi)設(shè)多層固定床層的固定床反應(yīng)塔進(jìn)行吸附，固定床上鋪滿改性粉煤灰；經(jīng)過吸附后的污水進(jìn)入灰水分離器分離，分離出的污水送入?yún)捬醢l(fā)酵工藝，固形物送粉煤灰?guī)?。本發(fā)明使用的改性后的粉煤灰吸附能力大大增加，比表面積和孔隙率分別為改性前的40.22倍和1.67倍，出水質(zhì)量可以適合于厭氧發(fā)酵的工藝要求。且操作簡單，成本低，以廢治廢、經(jīng)濟(jì)高效，有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C02F9/14GK102874979SQ20121035777
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者黃福川, 盧朝霞, 莫宇飛, 梁景, 粟滿榮, 唐興中, 田宗義, 肖友程, 藍(lán)明新, 唐彩珍, 李勝, 李宏君, 梁慧, 趙鐘興, 廖丹葵, 劉琨 申請人:廣西大學(xué)