CN107487903A

CN107487903A - 一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法

Info

Publication number: CN107487903A
Application number: CN201710927115.9A
Authority: CN
Inventors: 杨平; 李大荣; 米政; 韩水平; 严国燕
Original assignee: CHONGQING RONG JI ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: CHONGQING RONG JI ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2017-09-30
Filing date: 2017-09-30
Publication date: 2017-12-19

Abstract

本发明涉及废水处理领域，具体公开了一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法，本方法中的步骤c）、步骤d）和步骤e）中的交换剂和氨氮解析液能充分的对畜禽养殖废水中的大部分的氨氮进行回收，同时交换剂和氨氮解析液中回收的氨氮可以根据需要制成产品，如氯化铵、硫酸铵等，也可作为农业秸秆发酵的氮源，且将畜禽养殖废水中的大部分的氨氮回收后，畜禽养殖废水内的C/N的比例提高便于后期对畜禽养殖废水进行生化处理，能有效的降低畜禽养殖废水处理的成本。本方案能降低畜禽养殖废水中氨氮回收的成本。

Description

一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法。

背景技术

在畜禽养殖废水处理中，经过干湿、固液、沼液池处理后，废水中的COD、氨氮、悬浮物都得到了明显的下降，从而是使极大地降低了后工序的处理负荷。但在现有的畜禽养殖废水处理方法中，后工序都是采用生化处理的，其根本的本质就是脱氮除磷。但畜禽养殖废水是典型的低BOD/N比的废水，其比例一般在2:1～3:1之间，有时候接近于1:1的比例，按照现在污水处理生化段的基本要求其C:N:P应该控制在100:5:1，从生化反应的角度来看，要提高其脱氮效果，BOD/N比至少应该控制在4以上，要具有良好的除磷效果，BOD/P至少在15以上，这就导致废水在生化处理过程中营养比例的失衡，所以对于畜禽养殖废水的处理，很多处理效果都不理想，关键就在于生化处理效果不好。

针对该问题也出现了很多新技术，如：通过外加碳源提高C/N比，提高生化段的处理效果；短程硝化反硝化生物脱氮技术、厌氧氨氧化生物脱氮技术、同步硝化反硝化生物脱氮技术等等，外加碳源就存在碳源的来源问题，直接影响废水处理的成本，而其他的技术很多都还在研究阶段，或者只是小部分在使用，其控制要求、操作人员的技能要求、自动化要求等都比较好、而且有的技术启动时间很长，在控制条件满足的情况下都需要至少三个月的时间，而且抗负荷冲击性也比较低。

发明内容

本发明意在提供一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法，以降低畜禽养殖废水中氨氮回收的成本。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法，包括以下步骤：

步骤a)废水调节：将沼液池中的畜禽养殖废水通入到初沉池，将畜禽养殖废水在初沉池内的静置时长大于24H；然后将静置后的畜禽养殖废水通入调节池中，向调节池中加入碱性物质或酸性物质，使畜禽养殖废水的pH值在8.2～8.6之间，并让畜禽养殖废水在调节池中静置3～6H；

步骤b)过滤：将步骤a)中调节池的上层废水通入砂滤池，砂滤池内铺设有过滤材料，且过滤材料的厚度为150mm～300mm，过滤材料的中部设置一层锰砂过滤材料，锰砂过滤材料的厚度为200～350mm；经砂滤池过滤后的畜禽养殖废水流入集水池中；

步骤c)氨氮吸附：将步骤b)中集水池内的畜禽养殖废水通入到氨氮吸附装置中，氨氮吸附装置中吸附罐内畜禽养殖废水的流速为5～40BV/h；氨氮吸附装置内的交换剂能对畜禽养殖废水内的氨氮进行吸附；

步骤d)氨氮解析：当氨氮吸附装置内流出的畜禽养殖废水中的氨氮浓度大于等于300mg/L时，停止氨氮吸附装置的废水进入，氨氮解析液以逆流的方式通入氨氮吸附装置中，让氨氮解析液在氨氮吸附装置内的停留时间大于3H；当解析液解析出的氨氮含量大于吸附装置所吸附的氨氮含量的95％时，氨氮解析液停止进入氨氮吸附装置，氨氮吸附装置再次吸入步骤b)中集水池内的畜禽养殖废水；

步骤e)：重复步骤d)，直至氨氮解析液内的氨氮浓度大于等于8000mg/L时，氨氮解析液与氨氮混合形成了高氨氮母液，然后将高氨氮母液通入母液槽，对高氨氮母液进行收集。

基础方案的原理及其优点：1、步骤a)，将畜禽养殖废水通入到初沉池中，对通入初沉池进行初步沉淀24H以上，便于将初沉池内的畜禽养殖废水进行固液分离；在对畜禽养殖废水的PH进行调节后，能使畜禽养殖废水中的悬浮物更容易沉降，减少后续步骤中生化降解的处理负荷，而且能保证废水中的80％以上氨氮以NH4+的形式存在，进而便于对畜禽养殖废水中的氨氮进行分解。

2、步骤b)中，砂滤池中设置有过滤材料和锰砂过滤材料，当畜禽养殖废水进入到砂滤池中时较大的悬浮物会被过滤材料过滤，进而让畜禽养殖废水充分的与中部的锰砂过滤材料接触，锰砂过滤材料能充分的去除畜禽养殖废水中的铁离子和锰离子，能避免锰砂过滤材料直接被悬浮物包裹，将低其去除铁离子和锰离子的能力；同时位于锰砂过滤材料下放的过滤材料能对锰砂过滤材料进行支撑，进而降低锰砂过滤材料的流失，延长锰砂过滤材料的使用寿命；过滤材料和锰砂过滤材料的厚度和厚度材料厚度的设置，能够保证畜禽养殖废水穿过整个砂滤池有足够的停留时间，此过程中能进一步降低废水中的悬浮物和重金属。

3、步骤c)中，将氨氮吸附装置中吸附罐内畜禽养殖废水的流速控制在5～40BV/h之间，便于氨氮吸附装置内的交换剂能对畜禽养殖废水内的氨氮进行吸附回收。

4、步骤d)中，当步骤c)中交换剂对对畜禽养殖废水内的氨氮进行吸附回收后，若氨氮吸附装置内流出的畜禽养殖废水中的氨氮浓度大于等于300mg/L时，氨氮吸附装置中的氨氮解析液能够运转起来，对畜禽养殖废水内残留的氨氮进行分解，让畜禽养殖废水内残留的氨氮达标；

5、步骤e)中，当氨氮解析液内的氨氮浓度大于等于8000mg/L时，即可更换氨氮解析液，实现对氨氮解析液的充分利用，同时对使用后的氨氮解析液进行收集，以待作为含氮物质的原料或者作为生物质发酵的氮源供给，实现对畜禽养殖废水内氮源的充分利用。

综上所述，本方法中的步骤c)、步骤d)和步骤e)中的交换剂和氨氮解析液能充分的对畜禽养殖废水中的大部分的氨氮进行回收，同时交换剂和氨氮解析液中回收的氨氮可以根据需要制成产品，如氯化铵、硫酸铵等，也可作为农业秸秆发酵的氮源，且将畜禽养殖废水中的大部分的氨氮回收后，畜禽养殖废水内的C/N的比例提高便于后期对畜禽养殖废水进行生化处理，能有效的降低畜禽养殖废水处理的成本。

进一步，所述步骤b)中，所述步骤b)中，过滤材料包括第一层鹅卵石、第二层石英砂、第三层锰砂、第四层石英砂和第五层河沙，且第一层鹅卵石、第二层石英砂、第三层锰砂、第四层石英砂和第五层河沙由下至上依次水平铺设在砂滤池内；所述第一层鹅卵石的规格为8～16mm，第二层石英砂的规格为1～2mm，第三层锰砂的规格为0.5～1mm，第四层石英砂为40～80目，第五层河沙为80～120目；第二层石英砂可用规格为1～2mm的鹅卵石代替，第四层石英砂可用规格为40～80目的鹅卵石来代替。第一层鹅卵石、第二层石英砂、第三层锰砂、第四层石英砂和第五层河沙的规格不同，进而第一层鹅卵石、第二层石英砂、第三层锰砂、第四层石英砂和第五层河沙颗粒之间形成的间隙大小也不同，能让畜禽养殖废水内的杂质被分层次的过滤，让畜禽养殖废水内的杂质被充分过滤。

进一步，所述步骤a)中，所述步骤a)中，向调节池中加入碱性物质为氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钙。氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钙均能对畜禽养殖废水的PH进行快速的调节，均为无毒的、易溶于水的碱性物质，能让畜禽养殖废水内的杂质快速沉淀，在调节畜禽养殖废水内PH的同时，能进一步降低废水中的悬浮物和重金属；其中氧化钙最为便宜，易于保藏，现场使用十分的较安全。

进一步，所述步骤c)中，氨氮吸附装置内的交换剂包括大孔径型丙烯酸系阳离子交换树脂和大孔径型胺基羧酸系阳离子交换树脂，且大孔径型丙烯酸系阳离子交换树脂与大孔径型胺基羧酸系阳离子交换树脂的体积比例为：4:1。氨氮吸附装置中采用了两种离子交换树脂，其中大孔径型丙烯酸系阳离子交换树脂的再生率高、酸耗低和交换容量大，大孔径型胺基羧酸系阳离子交换树脂具有高的交换能力、高再生效率、低再生废液的特点，同时大孔径型胺基羧酸系阳离子交换树脂能借助大孔径型丙烯酸系阳离子交换树脂产生的废酸来进行再生，实现对废酸的充分利用，两者离子交换树脂的配比让大孔径型胺基羧酸系阳离子交换树脂与大孔径型丙烯酸系阳离子交换树脂之间的协同作用达到最佳。

进一步，所述步骤b)和步骤c)之间设有步骤f)，所述步骤f)为交换剂预处理步骤：用软水对交换剂进行清洗，直至交换剂出水清澈；然后用1mol/L氢氧化钠对交换剂进行清洗，控制其清洗流速为8～20BV/h，清洗时长大于等于2H，且氢氧化钠的体积为交换剂体积的2～4倍；然后再用软水对交换剂清洗，直至出水使酚酞指示剂显无色；然后用1mol/L盐酸对交换剂进行清洗，控制其清洗流速为8～20BV/h，清洗时长大于等于2H，且盐酸的体积为交换剂体积的2～4倍；然后再用软水清洗，直至出水使甲基橙指示剂显黄色。实现对交换剂的充分清洗。

附图说明

图1为本发明一种畜禽养殖废水中氨氮的回收流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例中的畜禽养殖废水中氨氮的回收流程基本如附图1所示：

步骤a)废水调节：将畜禽养殖废水的沼液池通入初沉池，将畜禽养殖废水在初沉池内的静置时长大于24H；然后将静置后的畜禽养殖废水通入调节池中，向调节池中加入碱性或酸性物质，使畜禽养殖废水的pH值在8.2～8.6之间，并让畜禽养殖废水在调节池中的静置5H；

步骤b)过滤：将步骤a)中调节池中畜禽养殖废水的上层废水通入砂滤池，砂滤池内设有厚度为150mm～300mm的过滤材料，过滤材料包括规格为8～16mm的第一层鹅卵石、规格为1～2mm的第二层石英砂、规格为0.5～1mm的第三层锰砂、规格为40～80目的第四层石英砂和规格为80～120目的第五层河沙，且第一层鹅卵石、第二层石英砂、第三层锰砂、第四层石英砂和第五层河沙由下至上依次水平铺设在砂滤池内；砂滤池的中部设置一层锰砂过滤材料，锰砂过滤材料的厚度为200～350mm；经砂滤池过滤后的畜禽养殖废水流入集水池中；

步骤f)交换剂预处理：用软水对交换剂进行清洗，直至交换剂出水清澈；然后用1mol/L氢氧化钠对交换剂进行清洗，控制其清洗流速为10BV/h，清洗时长大于等于2H，且氢氧化钠的体积为交换剂体积的2～4倍；然后再用软水对交换剂清洗，直至出水使酚酞指示剂显无色；然后用1mol/L盐酸对交换剂进行清洗，控制其清洗流速为10BV/h，清洗时长大于等于2H，且盐酸的体积为交换剂体积的2～4倍；然后再用软水清洗，直至出水使甲基橙指示剂显黄色；

步骤c)氨氮吸附：将步骤b)中集水池内的畜禽养殖废水通入到氨氮吸附装置中，氨氮吸附装置中吸附罐内畜禽养殖废水的流速为30BV/h；氨氮吸附装置内的硫酸溶液能对畜禽养殖废水内的氨氮进行吸附，且氨氮吸附装置内硫酸溶液的流速为5m/h；

步骤d)氨氮解析：当氨氮吸附装置内流出的畜禽养殖废水中的氨氮浓度大于等于300mg/L时，停止氨氮吸附装置的废水进入，氨氮解析液以逆流的方式通入氨氮吸附装置中，让氨氮解析液在氨氮吸附装置内的停留时间大于3H；当解析液解析出的氨氮含量大于吸附装置所吸附的氨氮含量的95％时，氨氮解析液停止进入氨氮吸附装置，氨氮吸附装置再次吸入步骤b)中集水池内的畜禽养殖废水；经过氨氮回收后，废水中的C/N比＞5，更有利于后面生化处理。

实验：

将的72L的畜禽养殖废水均匀的分为12组，并分别对12组畜禽养殖废水分别进行氨氮的回收处理，在对12组畜禽养殖废水进行氨氮回收时，采用实施例中的回收方法进行处理。在对12组畜禽养殖废水进行氨氮回收时，采用同一氨氮吸附装置对12组畜禽养殖废水进行处理，处理的过程中不对交换剂进行更换。

采用的实施例中的氨氮的回收方法进行处理，处理前先对每组畜禽养殖废水的氨氮总含量进行检测。当畜禽养殖废水的氨氮吸附共组完成后，对交换剂吸附的氨氮量进行检测；然后对交换剂进行氨氮解析处理，交换剂中的氨氮会进入到氨氮解析液中，然后对氨氮解析液中的氨氮含量进行检测。

将交换剂吸附的氨氮量和氨氮解析液吸附的氨氮量进行记录，得到表1中的相应数据。

表1

如表1中的数据所示，交换剂的能够重复利用，且在该交换剂重复利用的过程中，不会随着交换剂的重复利用次数的增加而吸附率降低，其中吸附率数值的波动是由于其他的工序带来的误差造成的；同时可以看出氨氮解析液能对交换剂内的氨氮进行充分的解析，解析率都在95％以上，能有效的降低交换剂中氨氮的残留量，进而让交换剂能够有效的投入到下一次的氨氮吸附过程中。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体方法和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明方法的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a）废水调节：将沼液池中的畜禽养殖废水通入到初沉池，将畜禽养殖废水在初沉池内的静置时长大于24H；然后将静置后的畜禽养殖废水通入调节池中，向调节池中加入碱性物质或酸性物质，使畜禽养殖废水的pH值在8.2～8.6之间，并让畜禽养殖废水在调节池中静置3～6H；

步骤b）过滤：将步骤a）中调节池的上层废水通入砂滤池，砂滤池内铺设有过滤材料，且过滤材料的厚度为150mm～300mm，过滤材料的中部设置一层锰砂过滤材料，锰砂过滤材料的厚度为200～350mm；经砂滤池过滤后的畜禽养殖废水流入集水池中；

步骤c）氨氮吸附：将步骤b）中集水池内的畜禽养殖废水通入到氨氮吸附装置中，氨氮吸附装置中吸附罐内畜禽养殖废水的流速为5～40BV/h；氨氮吸附装置内的交换剂能对畜禽养殖废水内的氨氮进行吸附；

步骤d）氨氮解析：当氨氮吸附装置内流出的畜禽养殖废水中的氨氮浓度大于等于300mg/L时，停止氨氮吸附装置的废水进入，氨氮解析液以逆流的方式通入氨氮吸附装置中，让氨氮解析液在氨氮吸附装置内的停留时间大于3H；当解析液解析出的氨氮含量大于吸附装置所吸附的氨氮含量的95%时，氨氮解析液停止进入氨氮吸附装置，氨氮吸附装置再次吸入步骤b）中集水池内的畜禽养殖废水；

步骤e）：重复步骤d），直至氨氮解析液内的氨氮浓度大于等于8000mg/L时，氨氮解析液与氨氮混合形成了高氨氮母液，然后将高氨氮母液通入母液槽，对高氨氮母液进行收集。

2.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法，其特征在于，所述步骤b）中，过滤材料包括第一层鹅卵石、第二层石英砂、第三层锰砂、第四层石英砂和第五层河沙，且第一层鹅卵石、第二层石英砂、第三层锰砂、第四层石英砂和第五层河沙由下至上依次水平铺设在砂滤池内；所述第一层鹅卵石的规格为8～16mm，第二层石英砂的规格为1～2mm，第三层锰砂的规格为0.5～1mm，第四层石英砂为40～80目，第五层河沙为80～120目；第二层石英砂可用规格为1～2mm的鹅卵石代替，第四层石英砂可用规格为40～80目的鹅卵石来代替。

3.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法，其特征在于，所述步骤a）中，向调节池中加入碱性物质为氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钙。

4.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法，其特征在于，所述步骤c）中，氨氮吸附装置内的交换剂包括大孔径型丙烯酸系阳离子交换树脂和大孔径型胺基羧酸系阳离子交换树脂，且大孔径型丙烯酸系阳离子交换树脂与大孔径型胺基羧酸系阳离子交换树脂的体积比例为：4:1。

5.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖废水中氨氮的回收方法，其特征在于，所述步骤b）和步骤c）之间设有步骤f），所述步骤f）为交换剂预处理步骤：用软水对交换剂进行清洗，直至交换剂出水清澈；然后用1mol/L氢氧化钠对交换剂进行清洗，控制其清洗流速为8～20BV/h，清洗时长大于等于2H，且氢氧化钠的体积为交换剂体积的2～4倍；然后再用软水对交换剂清洗，直至出水使酚酞指示剂显无色；然后用1mol/L盐酸对交换剂进行清洗，控制其清洗流速为8～20BV/h，清洗时长大于等于2H，且盐酸的体积为交换剂体积的2～4倍；然后再用软水清洗，直至出水使甲基橙指示剂显黄色。