CN104445497B - 一种利用组合吸附剂回收沼液中营养物质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用组合吸附剂回收沼液中营养物质的方法，首先利用5A分子筛对氨氮的选择吸附性回收沼液中的氨氮，再利用二氧化钛对有机物的光催化特性将沼液中的大分子有机物分解，最后利用高岭土吸附回收沼液中的有机物和磷；5A分子筛脱附后的浓缩液用于制备液态氮肥，高岭土脱附后的浓缩液用于制备液态有机肥；吸附剂废弃后用于制备土壤改良剂。本发明利用吸附剂的选择性，用不同吸附剂吸附不同营养物质，不仅避免了竞争吸附导致吸附剂吸附能力下降的问题，还能同时回收沼液中有机物、氮、磷等营养物质，缓解了生物燃气工程中沼液处理难的困境。

Description

一种利用组合吸附剂回收沼液中营养物质的方法
技术领域：
本发明涉及废弃资源化利用领域，具体涉及一种利用组合吸附剂回收沼液中营养物质的方法。
背景技术：
生物燃气(沼气)是一种清洁可再生能源，在我国被列为主要的可再生能源进行重点发展。利用厌氧发酵技术制备生物燃气不仅是治理有机废弃物的有效手段，还是缓解我国能源紧张的重要举措。目前，大中型工程已逐步用于畜禽粪便、农产品加工废弃物等领域，取得良好的能源、环保和经济效益。但是有机废弃物厌氧消化产生大量沼液，这些经厌氧发酵处理的沼液具有化学耗氧量高，生物耗氧量低，可生化性差，处理难度大的特点。与此同时，沼液中仍含有高浓度的氮磷钾和腐殖酸、氨基酸等营养成份，如果直接排放必然造成资源浪费，且极有可能形成水体富营养化，若加以回收利用，则可减少沼液处理的难度。虽然沼液还田利用是最简单的方法，但大量沼液运输成本极高，经济性较差。因此，如何对沼液进行低成本的深度处理，并将沼液资源化、商品化，是一个亟待解决的问题。
目前，采用吸附法回收沼液中营养物质主要存在以下问题：(1)多为单一吸附剂，回收的物质也为单一营养物质；(2)沼液中成分复杂，吸附剂在在吸附时存在竞争吸附现象，影响吸附能力；(3)针对大分子有机物吸附的新型吸附剂制备工艺复杂，价格昂贵且不易获得；(4)废弃的吸附剂未能回收利用，易造成二次污染。
发明内容：
本发明的目的是提供一种利用组合吸附剂回收沼液中营养物质的方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种利用组合吸附剂回收沼液中营养物质的方法，包括以下步骤：
a、将固液分离后的沼液依次通过5A分子筛、二氧化钛和高岭土进行吸附，吸附时间分别为10～20分钟、50～60分钟和15～25分钟，吸附温度为25℃～35℃；
b、5A分子筛脱附后的浓缩液用于制备液态氮肥，高岭土脱附后的浓缩液用于制备液态有机肥；
c、吸附剂废弃后用于制备土壤改良剂。
步骤a中二氧化钛和高岭土的质量比为1:5，5A分子筛与高岭土的质量比例根据沼液中各营养物质的含量确定，计算公式如下：
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)利用吸附剂的选择性，用不同吸附剂吸附不同营养物质，不仅避免了竞争性吸附导致的吸附能力下降问题，同时还分别形成富氮和富有机物脱附浓缩液，便于调配液态肥营养比例；
(2)利用二氧化钛光催化性能，将沼液中的大分子有机物光降解为小分子有机物，利于有机物在高岭土上的吸附，部分有机物降解为无机物，减轻吸附阶段压力；
(3)吸附剂经济易得，且为沸石类和粘土类物质，环境友好，废弃时可作为土壤改良剂加以利用。
总之，本发明首先利用5A分子筛对氨氮的选择吸附性回收沼液中的氨氮，再利用二氧化钛对有机物的光催化特性将沼液中的大分子有机物分解，最后利用高岭土吸附回收沼液中的有机物和磷；5A分子筛脱附后的浓缩液用于制备液态氮肥，高岭土脱附后的浓缩液用于制备液态有机肥；吸附剂废弃后用于制备土壤改良剂。本发明利用吸附剂的选择性，用不同吸附剂吸附不同营养物质，不仅避免了竞争吸附导致吸附剂吸附能力下降的问题，还能同时回收沼液中有机物、氮、磷等营养物质，缓解了生物燃气工程中沼液处理难的困境。
附图说明：
图1是5A分子筛单位吸附量的示意图；
图2是高岭土在含氨氮沼液中和无氨氮沼液中的吸附性能对比图。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
如图1所示，5A分子筛对有机物的单位吸附量为0.9mg/g，对氨氮的单位吸附量为7.8mg/g，可见5A分子筛对沼液中的氨氮具有良好的选择吸附性。
如图2所示，高岭土在含氨氮沼液中(也就是在未经5A分子筛去除氨氮的沼液中)吸附时，高岭土对有机物的单位吸附量为5.4mg/g，对总磷单位吸附量0.555mg/g，对氨氮的单位吸附量为2.03mg/g，在无氨氮沼液中(也就是经5A分子筛去除氨氮的沼液中)吸附时，高岭土的有机物单位吸附量提高至21.56mg/g，总磷单位吸附量也提高至1.56mg/g，可见高岭土在非竞争吸附时，单位吸附量有很大提升。
实施例1：利用组合吸附剂回收果蔬废弃物厌氧发酵沼液中营养物质的方法
对广州能源研究所果蔬废弃物厌氧发酵中试系统沼液进行固液分离，所得沼液COD为700mg/L、氨氮810mg/L、总磷95mg/L。根据上述沼液特性确定组合吸附剂的质量比为：5A:高岭土:TiO2＝3:1:0.2；将1L上述沼液依次通过90g 5A分子筛、30g高岭土、6g二氧化钛进行吸附，通过三种吸附剂的停留时间分别为10分钟、50分钟和15分钟，吸附温度为25℃～30℃；吸附后沼液中COD为0mg/L、氨氮48mg/L、总磷0mg/L。5A分子筛脱附后的浓缩液富含氨氮，可用于制备液态氮肥，高岭土脱附后的浓缩液富含有机物，可用于制备液态有机肥。沸石和高岭土均是良好的土壤改良剂，吸附剂性能大幅下降后可用于制备土壤改良剂。
实施例2：利用组合吸附剂回收牛粪厌氧发酵沼液中营养物质的方法
对牛粪厌氧发酵沼液(参见江苏省大型沼气工程沼液理化特性分析，农业工程学报，第27卷，第1期)进行固液分离，所得沼液COD为1480mg/L、氨氮576mg/L、总磷82mg/L。根据上述沼液特性确定组合吸附剂的质量比为：5A:高岭土:TiO2＝1:1:0.2。将1L上述沼液依次通过70g 5A分子筛、70g高岭土、14g二氧化钛进行吸附，通过三种吸附剂的停留时间分别为15分钟、55分钟和20分钟，吸附温度为25℃～30℃，吸附后沼液中COD为0mg/L、氨氮30mg/L、总磷0mg/L。5A分子筛脱附后的浓缩液富含氨氮，可用于制备液态氮肥，高岭土脱附后的浓缩液富含有机物，可用于制备液态有机肥。沸石和高岭土均是良好的土壤改良剂，吸附剂性能大幅下降后可用于制备土壤改良剂。
实施例3：利用组合吸附剂回收秸秆厌氧发酵沼液中营养物质的方法
对广东博罗县梅花林场厌氧发酵示范工程沼液进行固液分离，所得沼液COD为1000mg/L、氨氮460mg/L、总磷58mg/L。根据上述沼液特性确定组合吸附剂的质量比为：5A:高岭土:TiO2＝1.3:1:0.2。将1L上述沼液依次通过60g 5A分子筛、45g高岭土、9g二氧化钛进行吸附，通过三种吸附剂的停留时间分别为20分钟、60分钟和25分钟，吸附温度为30℃～35℃，吸附后沼液中COD为29.8mg/L、氨氮0mg/L、总磷0mg/L。5A分子筛脱附后的浓缩液富含氨氮，可用于制备液态氮肥，高岭土脱附后的浓缩液富含有机物，可用于制备液态有机肥。沸石和高岭土均是良好的土壤改良剂，吸附剂性能大幅下降后可用于制备土壤改良剂。

Claims (1)

1.一种利用组合吸附剂回收沼液中营养物质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将固液分离后的沼液依次通过5A分子筛、二氧化钛和高岭土进行吸附，吸附时间分别为10～20分钟、50～60分钟和15～25分钟，吸附温度为25℃～35℃；二氧化钛和高岭土的质量比为1:5；5A分子筛与高岭土的质量比例根据沼液中各营养物质的含量确定，计算公式如下：
b、5A分子筛脱附后的浓缩液用于制备液态氮肥，高岭土脱附后的浓缩液用于制备液态有机肥；
c、吸附剂废弃后用于制备土壤改良剂。
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