CN102924152B - 一种从沼液中回收氮磷的方法 - Google Patents

Abstract

一种从沼液中回收氮磷的方法，其工艺步骤为：(1)混合吸附剂的制备：将目数为50～200粉煤灰和目数为50～200稻壳粉按比例为1:1或7:3混合；(2)沼液的吸附：沼液与稻壳粉和粉煤灰的混合吸附剂按照比例混合，混合吸附剂的使用量为沼液的5％-10％，水力停留时间为5小时，过滤吸附过程中，颗粒物及腐植酸类物质等大分子物质优先被混合吸附剂吸附，随着时间延长，沼液中氮磷等物质也将被吸附。采用本方法氮磷的回收量有较大提高，减少环境污染，达到变废为宝的目的。

Description

一种从沼液中回收氮磷的方法

技术领域

本发明涉及一种从沼液中回收氮磷元素的技术，尤其涉及一种采用粉煤灰和稻壳粉作为混合吸附材料回收沼液中氮磷的方法，属于废弃资源化利用和肥料制备领域。

技术背景

规模化养殖场产生大量的畜禽养殖废水，这些畜禽养殖废水多采用沼气发酵处理，随之而来的是沼液处置问题。尽管沼液含有多种营养成分，但沼液产生量大，就地消纳利用有一定难度；远距离输送，能耗大、成本高，建设单位难以承受；随意排放，易造成水体和土壤环境污染。倘若将沼液低耗处理与综合利用结合起来，作物需肥时生态利用，不需肥时则采用达标处理，是具有广阔前景的沼液处置途径。

粉煤灰是电厂的主要固体废弃物，可被用作吸附材料，一些研究表明，粉煤灰对许多污染物都有很好的吸附能力。如刘方等研究显示，粉煤灰吸附200mg/L和500mg/L的氨氮浓度的工业废水，其吸附容量在0.42-0.68mg/g之间，而活性炭的吸附容量在0.15-0.60mg/g之间；曾正中等研究显示，渗滤液初始氨氮浓度为2756.08mg/L时，粉煤灰的单位吸附量为8.74mg/g，氨氮去除率可达到63.44％。研究表明，粉煤灰对磷离子也有一定的吸附能力，其吸附主要通过粉煤灰中所含的铁铝等氧化物进行。但由于粉煤灰主要成分为氧化硅，表面所带电荷主要为负电荷，一定程度阻碍了粉煤灰对磷的高效吸附。

稻壳是农业加工废弃物，富含木质素和硅质，具有不溶于水、良好的化学稳定性、多孔性、密度小、质地粗糙、高机械强度等性能。通过简单改性的稻壳吸附剂对多种有机化合物都有强吸附能力，且不含有害杂质(如铅、砷)，所以开发稻壳生物质吸附剂用于多种行业的污水处理，具有巨大的市场潜力。加之稻壳资源非常丰富、价格低廉，利用稻壳或改性稻壳做吸附剂去除污染废水中的氮磷，既可解决环境污染问题又可实现废物资源化，符合可持续发展要求。

基于以上背景，针对沼液中氮磷的回收提供一种简单高效的方法。采用电厂废弃物粉煤灰与农林废弃物稻壳作为混合吸附剂，不仅沼液中腐植酸，不溶性有机物可有效被截留，还可对沼液中氮磷达到高效吸附的目的。

发明内容

针对沼液中氮磷元素丰富、排放对环境污染大等问题，本发明提供了一种从沼液中简单有效回收氮磷的方法。

其技术方案是：采用粉煤灰和稻壳粉混合吸附材料从沼液中提取氮磷，包括下述步骤：将沼液经粉煤灰和稻壳粉混合吸附剂处理，去除其中的悬浮物质，并吸附氨基氮、磷酸盐等物质，分离得到的沼液中氮磷含量大量减少，加快环境对沼液的消纳，降低沼液直接排放的污染危害。同时粉煤灰和稻壳粉混合物吸附含有氮磷及部分腐植酸等有机物质，可作为优质有机肥用于绿色有机种植，使得废物得到利用。

所述粉煤灰目数为50～200，稻壳粉目数为50～200，二者混合比例为1:1或7:3。

所述吸附过程条件为温度25℃～45℃，处理时间250min～300min。

所述混合吸附剂与沼液分离采用过滤方式实施。

本发明的具体工艺步骤如下：

(1)混合吸附剂的制备：将目数为50～200粉煤灰和目数为50～200稻壳粉按比例为1:1或7:3混合；

(2)沼液的吸附：沼液与稻壳粉和粉煤灰的混合吸附剂按照比例混合，混合吸附剂的使用量为沼液的5％-10％，水力停留时间为5小时，过滤吸附过程中，颗粒物及腐植酸类物质等大分子物质优先被混合吸附剂吸附，随着时间延长，沼液中氮磷等物质也将被吸附；吸附过程中，沼液初始浓度氨氮浓度为100mg/L～1000mg/L，磷酸盐初始浓度为30mg/L～300mg/L，吸附温度为25℃～45℃，处理时间250min～300min。

与现有技术相比，本发明的方法有如下优势：

1、利用粉煤灰和稻壳粉作为吸附剂，相比较单一的粉煤灰或稻壳粉吸附，氮磷的回收量有较大提高。

2、选择的混合吸附剂均为固废弃物，来源广，排放量大，通过资源回收再利用，达到减少环境污染，变废为宝的目的。

3、本发明充分利用粉煤灰和稻壳粉的吸附分离特性，二者优势互补，有效结合，既解决了沼液中氮磷吸附量不高的问题，又实现了混合吸附剂作为一种优质有机肥的资源化利用。

表1混合吸附剂与单体吸附剂的比较情况

具体实施方式

本发明利用粉煤灰与稻壳粉混合物的吸附特性，回收沼液中的氮磷等物质。通过混合吸附剂的比例、吸附温度，吸附时间等一系列的工艺优化，提高回收氮磷的效率，同时能够从沼液中分离腐植酸。

工艺步骤如下：

(1)混合吸附剂的制备：将目数为50～200粉煤灰和目数为50～200稻壳粉按比例为1:1或7:3混合；

(2)沼液的吸附：沼液与稻壳粉和粉煤灰的混合吸附剂按照比例混合，混合吸附剂的使用量为沼液的5％-10％，水力停留时间为5小时，过滤吸附过程中，颗粒物及腐植酸类物质等大分子物质优先被混合吸附剂吸附，随着时间延长，沼液中氮磷等物质也将被吸附；吸附过程中，沼液初始浓度氨氮浓度为100mg/L～1000mg/L，磷酸盐初始浓度为30mg/L～300mg/L，吸附温度为25℃～45℃，处理时间250min～300min。

沼液经过与粉煤灰和稻壳粉混合吸附剂的充分混合，氮磷等物质被大量回收，其它杂质如腐植酸等也得到吸附。然后通过过滤池，分离固液相，沼液经过处理后氮磷等物质大量减少，加快环境对沼液的消纳，降低沼液直接排放的污染危害。固相混合吸附剂富含氮磷等元素，并含有部分腐植酸，可作为一种缓释有机肥，有利于农林作物的有机种植。

实施例1

粉煤灰吸附氮磷实验：

粉煤灰取自江西丰城电厂，是以煤为燃料，从烟道气体中捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废弃物，研磨后过100目筛备用。沼液NH₄ ⁺-N初始浓度为220.5mg/L，PO₄ ^--P初始浓度为36.4mg/L，粉煤灰用量为5％，吸附时间270分钟。粉煤灰对氨基氮的吸附量为0.622mg/g，对磷酸盐的吸附量为0.341mg/g。

实施例2

稻壳粉吸附氮磷实验：

稻壳粉为市购，研磨后均过100目筛备用。沼液NH₄ ⁺-N初始浓度为220.5mg/L，PO₄ ^--P初始浓度为36.4mg/L，稻壳粉用量为5％，吸附时间270分钟。稻壳粉对氨基氮的吸附量为0.152mg/g，对磷酸盐的吸附量为0.044mg/g。

实施例3

粉煤灰和稻壳粉按1:1混合后吸附氮磷实验：

粉煤灰和稻壳粉按1:1混合，沼液NH₄ ⁺-N初始浓度为220.5mg/L，PO₄ ^--P初始浓度为36.4mg/L，粉煤灰和稻壳粉混合吸附剂用量为5％，吸附时间270分钟。混合吸附剂对氨基氮的吸附量为0.803mg/g，对磷酸盐的吸附量为0.516mg/g。

实施例4

优化粉煤灰和稻壳粉比例、吸附剂量、pH等条件后吸附氮磷实验：

经过优化后的粉煤灰和稻壳粉比例为7:3，混合吸附剂使用量为5％，沼液pH调节至7-8左右，吸附温度为25℃～30℃，吸附时间为270min，混合吸附剂的氨氮吸附量达到0.903mg/g，磷酸盐吸附量达到0.666mg/g。

Claims (1)

1.一种从沼液中回收氮磷的方法，其特征是：

(1)混合吸附剂的制备：将目数为50～200粉煤灰和目数为50～200稻壳粉按比例为1:1或7:3混合；

(2)沼液的吸附：沼液与稻壳粉和粉煤灰的混合吸附剂按照比例混合，混合吸附剂的使用量为沼液的5％-10％，水力停留时间为5小时，过滤吸附过程中，颗粒物及腐植酸类物质等大分子物质优先被混合吸附剂吸附，随着时间延长，沼液中氮磷等物质也将被吸附；吸附过程中，沼液初始浓度氨氮浓度为100mg/L～1000mg/L，磷酸盐初始浓度为30mg/L～300mg/L，吸附温度为25℃～45℃，处理时间250min～300min。