CN102874979A - 用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法 - Google Patents

Abstract

一种用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法，首先对污水进行固液分离，再将固液分离后的污水送入内设多层固定床层的固定床反应塔进行吸附，固定床上铺满改性粉煤灰；经过吸附后的污水进入灰水分离器分离，分离出的污水送入厌氧发酵工艺，固形物送粉煤灰库。本发明使用的改性后的粉煤灰吸附能力大大增加，比表面积和孔隙率分别为改性前的40.22倍和1.67倍，出水质量可以适合于厌氧发酵的工艺要求。且操作简单，成本低，以废治废、经济高效，有广阔的应用前景。

Description

用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法

技术领域

本发明涉及高含量氨、氮、磷畜禽养殖场污水处理、特别是用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法。

背景技术

过量氨、氮、磷元素排入自然水体中将导致水体富营养化，能引起水体发黑发臭，降低水体观赏价值，使各种藻类出现爆发式生长，减少水中含氧量，威胁其他水体生物的生长和生存，减少水体的自净能力；并且氨、氮容易被氧化生成硝酸盐和亚硝酸盐，这些物质会影响水生生物甚至人类的健康。同时，畜禽养殖场污水中氨、氮、磷含量过高，会抑制沼气的厌氧发酵，严重影响沼气的产量和有机物的降解。磷是造成水体被富营养化的主要原因，根据实验：若环境水中总磷浓度达到0.02mg/L，水环境的生态平衡就极易破坏，因此其排放受到严格控制。据有关资料，我国水体富营养化污染的情况已经很严重。2004年我国监测27个重点湖库中，V类水质湖库占22.2%；IV类水质湖库占37.0%。其中太湖、滇池、巢湖的富营养的面积占77%。另外，对238座水库进行评价，有超过67%的水库处于中营养状态，33%的水库处于富营养状态；控制排放污水中的磷含量已经刻不容缓。因此畜禽养殖场污水如何同时进行脱氮、脱氨、脱磷处理，引起了广泛关注。

目前，常规主要的脱氮、脱氨、脱磷方法有生物硝化、反硝化、空气吹脱法、化学沉淀法、吸附法等。

空气吹脱法是将废水pH值调节至碱性，然后在汽提塔中通入空气或蒸汽，通过气液接触，将废水中的游离氨、氮吹脱至大气中，伴随着吹脱出大量挥发性气体，并具有恶臭和毒性。吹脱法是处理高浓度氨氮污水的常用方法，但容易造成二次污染。

生物法是利用硝化细菌和反硝化细菌，将水中的氨转变成氮气。这项工艺主要用于含有机物的低氨、氮浓度化工废水和生活污水处理。

化学沉淀法是向高含氨、氮、磷污水中加入某种化学药剂，使之与污水中的氨、氮、磷形成难溶性结晶复盐，化学吸沉淀方法若处理不当也很容易对环境造成二次污染，化学药剂的成本相对也比较昂贵，操作相对较复杂，且只能除去污水氨、氮、磷中的一种，不能达到同时除去的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有畜禽养殖场污水处理技术的不足，提供一种用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明的工艺步骤是：

1.对污水进行固液分离：用固液分离机把固体物分离出来；液体排入沉降池沉淀，进行进一步分离；

2.用污水泵将污水送入内设多层固定床层的固定床反应塔，固化床上铺满改性粉煤灰；

3.经过固定床反应塔吸附后的污水进入灰水分离器进行灰水分离，分离出的污水送入厌氧发酵工艺，固形物送粉煤灰库。

固定床反应塔有2～3个，每个反应塔内有3-4层固定床层。

各反应塔的固定床层上分别装有经碱改性的粉煤灰或经酸改性的粉煤灰。

固化床层上铺满的改性粉煤灰厚度为20~40cm。

本发明具有以下有益效果：

1.改性后的粉煤灰吸附效果明显优于没有经过改性的粉煤灰，粉煤灰表面变得非常粗糙，经过碱改性的粉煤灰比表面积为112.62m²/g，孔隙率为83.1%，分别是改性前的40.22倍和1.67倍，大大增加了其吸附能力。磷除去效果可达80~90%，氨、氮除去效果达到70~80%，出水质量可以适合于厌氧发酵的工艺要求，以便沼气发酵处理的顺利进行。经过酸改性的粉煤灰比表面积为6.23m²/g，孔隙率为81.6%，分别是原来的3.668和1.36倍，大大提高了吸附能力，磷除去效果可达80~85%，氨、氮除去效果达到70~80%，出水质量可以适合于厌氧发酵的工艺要求，以便沼气发酵处理的顺利进行。

2.操作简单，成本低，吸附效果好，不受温度等方面的影响，不仅能同时高效的除去氨、氮、磷，而且并具以废治废、节约资源和经济高效等优点，有广阔的应用前景。

3.吸附后的含铵粉煤灰可作为复合肥的载体，在提高复合肥产品质量稳定性及农作物的生长方面都具有明显效果，还有助于提高土壤质量。

附图说明

图1是用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法工艺流程示意图。图中FI为流量监测和控制器。

具体实施方式

在污水处理过程中、特别是畜禽养殖场污水处理中，如果不对高含量的氨、氮、磷畜禽养殖场污水预处理，会给后续的厌氧发酵处理含有机物的污水工艺带来困难。这是因为高浓度氨、氮、磷污水，会抑制厌氧发酵反应的进行，如果不对畜禽养殖场富含有机物污水进行厌氧发酵处理，就无法提高出水质量，所以在进行厌氧发酵工艺处理前，首先就要降低氨、氮、磷在污水中的含量。本发明采用的吸附剂是选用对氨、氮、磷离子有很强选择性的多孔吸附材料，以实现同时吸附污水中的氨、氮、磷、达到除去氨、氮、磷的目的。粉煤灰的主要成分为硅、铝、铁氧化物以及一定的钙、镁、硫氧化物，其氧化硅、氧化铝、氧化铁总质量约占粉煤灰总质量的85%，氧化钙、氧化镁、氧化硫含量相对较低；粉煤灰表面具有大量Si一O一Si通过化学吸附机理吸附畜禽养殖场高含量磷，可以除去畜禽养殖场污水中的高含量氨、氮、磷物。使用改性粉煤灰通过阳离子交换作用吸附畜禽养殖场高含量氨、氮、磷污水，能同时吸附除去污水中的氨、氮、磷物，有效降低畜禽养殖场污水处理成本，工艺也简单。粉煤灰可以从燃煤电厂粉煤燃烧排放的废弃物中得到，经过酸或碱改性后，提高粉煤灰的比表面积。

粉煤灰经酸改性的过程为：将粉煤灰用1mol/L的硫酸溶液在50℃下浸泡20h，然后用蒸馏水多次洗涤，再过滤，过滤后的粉煤灰在100℃下烘干，再将粉煤灰过500目的分离筛，最终得到酸改性粉煤灰。

粉煤灰经碱改性的过程为：粉煤灰经采用30%（m）的NAOH溶液和10%（m）的KOH的对粉煤灰浸泡20h的碱改性后，多次用蒸馏水洗涤后过滤，过滤后粉煤灰在100℃下烘干，再将粉煤灰过500目的分离筛，最终得到碱改性粉煤灰。

以下结合工艺流程示意图说明本发明用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法的工艺步骤：

从养殖场出来的污水首先经过液固分离机a进行液固分离，把固体物和污水分离，液体进入沉降池b进一步分离固体物和污水，使得悬浮物沉降下来，通常需要进行2h。完成沉降后，液体经过污水泵c和流量控制仪表FI由下而下先进入I号吸附塔，后进入II号吸附塔。各吸附塔内均有3-4层固定床层，固化床层上都铺满改性粉煤灰吸附剂，每相邻的两个吸附塔内都是一个装经碱改性的粉煤灰，另一个装经酸改性的粉煤灰；经过2~3级吸附塔吸附，液体从最后一个吸附塔底部流出，经污水泵d进入灰水分离器e中进行灰水分离，分离后的污水进入下一步污水厌氧发酵工艺，固体送入粉煤灰仓。

液固分离机可以是离心分离机或压滤机。

下面结合实施例进一步详述本发明的技术方案，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施例：

实施例1

广西某养猪场排放的污水pH值为6.0~6.8；（排放物主要成分：猪粪便、少量饲料残渣、青饲料残渣以及冲洗猪场的污水），固体含量达35~45%（m），污水流量为20m³/h。首先经过固液分离，进入沉淀池，静置60min，然后经泵送入固定床吸附塔，经过两级吸附塔（一级吸附塔内固定床层铺设的是碱改性粉煤灰，二级吸附塔内固定床层铺设的是酸改性粉煤灰），塔内设定三层固定床，每床层厚度控制在25cm厚，床层间距为1m，塔内污水流速控制在0.3m/s，经过两级吸附塔后，再经过灰水分离器处理。处理后的污水磷去除率达85%（m），氨、氮去除率达到75%（m）。

实施例2

贵州某大型养牛场，排除的污水pH值为6.4~6.6；（主要含牛粪、饲料残渣、干草饲料残渣以及冲洗牛栏的污水），固体含量达30~40%（m），污水流量为25m³/h。首先经过固液分离，进入沉淀池，静置60min，然后经泵送入固定床吸附塔，经过两级吸附塔（一级吸附塔内固定床层铺设的是碱改性粉煤灰，二级吸附塔内固定床层铺设的是酸改性粉煤灰），塔内设三层固定床，每床层厚度控制在20cm厚，床层间距为0.8m，塔内污水流速控制在0.3m/s，再经过灰水分离器处理。磷去除率达86%（m），氨、氮去除率达到75%（m）。

Claims (4)

1.一种用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法，其特征是工艺步骤是：

(1)对污水进行固液分离：采用固液分离机把固体物分离出来；液体排入沉降池沉淀，进行进一步分离；

(2)用污水泵将固液分离后的污水送入内设多层固定床层的固定床反应塔进行吸附，固定床上铺满改性粉煤灰；

(3)经过固定床反应塔吸附后的污水进入灰水分离器进行灰水分离，分离出的污水送入厌氧发酵工艺，固形物送粉煤灰库。

2.如权利要求1所述的用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法，其特征是固定床反应塔有2～3个，每个反应塔内有3-4层固定床层。

3.如权利要求1所述的用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法，其特征是各反应塔的固定床层上分别装有经碱改性的粉煤灰或经酸改性的粉煤灰。

4.如权利要求1所述的用改性粉煤灰处理畜禽养殖场污水的方法，其特征是固化床层上铺满的改性粉煤灰厚度为20~40cm。

Images