CN108178409B - 一种养殖废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种养殖废水的处理方法。将养殖废水经过压滤机进行过滤，得到第一滤液和第一滤渣，将第一滤渣进行发酵，经过造粒得到有机复合肥，将第一滤液絮凝沉淀后，然后加入活性炭，充分搅拌混合后，经过压滤机进行过滤后得到第二滤液，第二滤液经过陶瓷膜过滤，过滤得到的滤液经过纳滤膜进行一次膜分离，得到的膜分离后的水返回做养殖用水，截留下得到一次截留水，经过无极水电渗析法，采用倒极的方式进行，得到二次截留水，二次截留水加入硫酸调节溶液的pH，再经过三效蒸发器进行蒸发，得到的固体晶体做为化肥使用。本发明实现了养殖废水的零排放和残留废渣的资源化利用，降低了废水处理的成本。

Description

一种养殖废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种养殖废水的处理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
养殖污水养殖污水具有典型的“三高”特征即有机物浓度高COD高达3000-12000mg/l,氨氮高达800-2200mg/l，悬浮物SS超标数十倍；可生化性一般；臭味大；冲洗排放时间集中，冲击负荷大。
畜禽养殖废水主要包含养殖冲洗时的粪、尿、残余药剂混合水以及部分生活污水，水质水量变化大，悬浮物多、有机物浓度高、氨氮浓度高、含有重金属、致病菌并有恶臭。大量悬浮物沉淀，会使土壤孔隙堵塞，造成土壤透气、透水性下降；高浓度有机物及氨氮，会使土壤养分失衡，导致土壤板结、盐化，消耗水体溶解氧，会引起水体发黑、变臭；畜禽饲料常有的锌、铜等重金属则易在土壤中积累，导致土壤重金属超标，影响作物生长；畜禽粪尿排泄物带有的致病微生物、寄生虫卵通过水源或蚊蝇传播，易引起感染，甚至引发疫情；畜禽粪尿排泄物伴有的H2S、NH3等气体，会产生胺、硫等恶臭气体，严重影响周边环境。总之，畜禽养殖废水亟待处理。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种养殖废水的处理方法，实现了养殖废水的零排放和残留废渣的资源化利用，废水经过处理完全实现了回用，得到有机复合肥和化肥等副产物，提高了附加值，降低了废水处理的成本。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
本发明的一种养殖废水的处理方法，其为以下步骤：
(1)将养殖废水经过压滤机进行过滤，得到第一滤液和第一滤渣，将第一滤渣加入0.3-0.6mol/L的硫酸进行洗涤，然后放入发酵罐内，同时喷淋碳酸氢铵使得体系的pH为7.5-8，同时加入发酵剂，均匀混合后，在氮气气氛下，温度为50-70℃发酵3-4天，然后在回转窑内烘干至水分含量2-5％，然后经过刀片破碎机破碎，加入硝酸钾混合均匀，经过造粒得到有机复合肥；
(2)将第一滤液加入氨水调节溶液的pH为8-9，再加入生石灰调节溶液的pH为10-10.5,同时加入絮凝剂后过滤，得到的滤渣集中堆存后处理，得到的滤液加入硫酸调节溶液的pH为4-6，然后加入活性炭，充分搅拌混合后，经过压滤机进行过滤后得到第二滤液，第二滤液经过陶瓷膜进行深度过滤，过滤得到的滤液经过纳滤膜进行一次膜分离，得到的膜分离后的水返回做养殖用水，一次膜分离的压力为1.5-2个大气压，纳滤膜的孔径为1-2nm，一次膜分离过程中将过滤后的第二滤液中50-60％体积的水经过纳滤膜后进行回用，截留下得到一次截留水；
(3)将步骤(2)的一次截留水经过无极水电渗析法，采用倒极的方式进行，倒极频率为3-5min/次，得到淡水和浓水，淡水测量电导率，电导率≤50μs/cm返回做养殖用水，电导率＞50μs/cm与一次截留水一起继续进行电渗析，待浓水中的水溶物含量＞10％，则将其排出，得到二次截留水；
(4)将步骤(3)的二次截留水加入硫酸调节溶液的pH为3-4，再经过三效蒸发器进行蒸发，蒸出的水返回做养殖用水，得到的固体晶体做为化肥使用。
所述步骤(1)压滤机采用板框压滤机，压滤机滤布为500-1000目，第一滤渣与硫酸的质量比为1：3-5，所述发酵剂为发酵菌种，加入的发酵菌种的量为第一滤渣质量的0.1-0.5％。
所述步骤(2)纳滤膜为有机无机复合纳滤膜，以碳纳米管为骨架，复合有机聚电解质材料。
所述无极水电渗析的阳膜和阴膜的厚度为0.3-0.4mm，阴膜和阳膜均为聚乙烯异相离子交换膜，有效面积为1.5m*2m,槽电压为15-30V，电流密度为0.1-0.2A/m2。
所述步骤(2)每立方米第一滤液加入絮凝剂的量为1-2kg，絮凝剂为聚丙烯酰胺，加入絮凝剂后絮凝20-40min。
所述步骤(2)每立方米第一滤液加入活性炭的量为30-50kg，加入的活性炭经过3-5mol/L的盐酸洗涤后，返回继续使用，所述陶瓷膜为氧化锆或者氧化铝材质，孔径为20-50nm。
本发明的纳滤膜为有机无机复合纳滤膜，以碳纳米管为骨架，复合有机聚电解质材料，强度大，寿命长，且出水效果更好，聚电解质材料(PEC)是一类荷电聚合物，其化学稳定性、亲水性、不溶水性与荷电性使得PEC材料成为一种极具潜力的NF膜材料。为了追求超薄、高通量以及结构性能可控(厚度、孔径、亲水性与抗污染性等)的新一代复合纳滤膜，一般基于阴阳离子聚合物之间的静电作用力进行自组装来制备具有不同特性的复合纳滤膜，而碳纳米管具有高亲水性、优良的化学稳定性、无毒和高比表面积以及优良的机械强度等特性，且具有多孔结构、抗菌性质，这些都有利于碳纳米管改善聚合物膜的综合性能，将两者进行复合，可提高强度的同时，提高选择性，处理效果更好，且出水质量更高，接近与纯水的指标。
同时采用电渗析的方法来进一步浓缩污水，且效率高，得到的淡水也满足养殖用水的要求，且进步一浓缩了污水，使得污水中的离子含量大大提高，为后续的三效蒸发奠定基础，降低了能耗。
本工艺采用酸洗+发酵+配料+造粒的方式，实现了养殖废水中废渣的资源化利用，通过酸洗可以将其中的重金属洗涤掉，再通过发酵和配料提高肥效，从而得到高效的有机复合肥。
滤液采用絮凝沉淀的方式来处理重金属，再经过活性炭吸附来处理其中的有机物，经过纳滤膜和电渗析，将污水进一步浓缩，得到的淡水可以直接返回养殖使用，得到的浓水经过三效蒸发结晶，蒸出去的水返回养殖使用，蒸发得到的晶体做为化肥使用
本发明的有益效果：
(1)养殖废水中的滤渣经过处理得到有机复合肥，滤液中的氨氮、磷等经过浓缩结晶得到化肥，水经过纳滤、电渗析和蒸发，返回养殖使用，从而实现了废水的零排放。
(2)成本低，所有有价物质均实现了资源化利用，同时也避免了氨氮氧化、磷沉淀等常规工艺所需要的大量的原料，工艺流程短，辅料消耗少，成本低。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明，本实施例的一种养殖废水的处理方法，其为以下步骤：
(1)将养殖废水经过压滤机进行过滤，得到第一滤液和第一滤渣，将第一滤渣加入0.3-0.6mol/L的硫酸进行洗涤，然后放入发酵罐内，同时喷淋碳酸氢铵使得体系的pH为7.5-8，同时加入发酵剂，均匀混合后，在氮气气氛下，温度为50-70℃发酵3-4天，然后在回转窑内烘干至水分含量2-5％，然后经过刀片破碎机破碎，加入硝酸钾混合均匀，经过造粒得到有机复合肥；
(2)将第一滤液加入氨水调节溶液的pH为8-9，再加入生石灰调节溶液的pH为10-10.5,同时加入絮凝剂后过滤，得到的滤渣集中堆存后处理，得到的滤液加入硫酸调节溶液的pH为4-6，然后加入活性炭，充分搅拌混合后，经过压滤机进行过滤后得到第二滤液，第二滤液经过陶瓷膜进行深度过滤，过滤得到的滤液经过纳滤膜进行一次膜分离，得到的膜分离后的水返回做养殖用水，一次膜分离的压力为1.5-2个大气压，纳滤膜的孔径为1-2nm，一次膜分离过程中将过滤后的第二滤液中50-60％体积的水经过纳滤膜后进行回用，截留下得到一次截留水；
(3)将步骤(2)的一次截留水经过无极水电渗析法，采用倒极的方式进行，倒极频率为3-5min/次，得到淡水和浓水，淡水测量电导率，电导率≤50μs/cm返回做养殖用水，电导率＞50μs/cm与一次截留水一起继续进行电渗析，待浓水中的水溶物含量＞10％，则将其排出，得到二次截留水；
(4)将步骤(3)的二次截留水加入硫酸调节溶液的pH为3-4，再经过三效蒸发器进行蒸发，蒸出的水返回做养殖用水，得到的固体晶体做为化肥使用。
所述步骤(1)压滤机采用板框压滤机，压滤机滤布为500-1000目，第一滤渣与硫酸的质量比为1：3-5，所述发酵剂为发酵菌种，加入的发酵菌种的量为第一滤渣质量的0.1-0.5％。
所述步骤(2)纳滤膜为有机无机复合纳滤膜，以碳纳米管为骨架，复合有机聚电解质材料。
所述无极水电渗析的阳膜和阴膜的厚度为0.3-0.4mm，阴膜和阳膜均为聚乙烯异相离子交换膜，有效面积为1.5m*2m,槽电压为15-30V，电流密度为0.1-0.2A/m2。
所述步骤(2)每立方米第一滤液加入絮凝剂的量为1-2kg，絮凝剂为聚丙烯酰胺，加入絮凝剂后絮凝20-40min。
所述步骤(2)每立方米第一滤液加入活性炭的量为30-50kg，加入的活性炭经过3-5mol/L的盐酸洗涤后，返回继续使用，所述陶瓷膜为氧化锆或者氧化铝材质，孔径为20-50nm。
实施例1
一种养殖废水的处理方法，其为以下步骤：
(1)将养殖废水经过压滤机进行过滤，得到第一滤液和第一滤渣，将第一滤渣加入0.45mol/L的硫酸进行洗涤，然后放入发酵罐内，同时喷淋碳酸氢铵使得体系的pH为7.8，同时加入发酵剂，均匀混合后，在氮气气氛下，温度为58℃发酵3.5天，然后在回转窑内烘干至水分含量3％，然后经过刀片破碎机破碎，加入硝酸钾混合均匀，经过造粒得到有机复合肥；
(2)将第一滤液加入氨水调节溶液的pH为8.8，再加入生石灰调节溶液的pH为10.1,同时加入絮凝剂后过滤，得到的滤渣集中堆存后处理，得到的滤液加入硫酸调节溶液的pH为5，然后加入活性炭，充分搅拌混合后，经过压滤机进行过滤后得到第二滤液，第二滤液经过陶瓷膜进行深度过滤，过滤得到的滤液经过纳滤膜进行一次膜分离，得到的膜分离后的水返回做养殖用水，一次膜分离的压力为1.8个大气压，纳滤膜的孔径为1-2nm，一次膜分离过程中将过滤后的第二滤液中55％体积的水经过纳滤膜后进行回用，截留下得到一次截留水；
(3)将步骤(2)的一次截留水经过无极水电渗析法，采用倒极的方式进行，倒极频率为4min/次，得到淡水和浓水，淡水测量电导率，电导率≤50μs/cm返回做养殖用水，电导率＞50μs/cm与一次截留水一起继续进行电渗析，待浓水中的水溶物含量＞10％，则将其排出，得到二次截留水；
(4)将步骤(3)的二次截留水加入硫酸调节溶液的pH为3.5，再经过三效蒸发器进行蒸发，蒸出的水返回做养殖用水，得到的固体晶体做为化肥使用。
所述步骤(1)压滤机采用板框压滤机，压滤机滤布为800目，第一滤渣与硫酸的质量比为1：4，所述发酵剂为发酵菌种，加入的发酵菌种的量为第一滤渣质量的0.3％。
所述步骤(2)纳滤膜为有机无机复合纳滤膜，以碳纳米管为骨架，复合有机聚电解质材料。
所述无极水电渗析的阳膜和阴膜的厚度为0.35mm，阴膜和阳膜均为聚乙烯异相离子交换膜，有效面积为1.5m*2m,槽电压为20V，电流密度为0.15A/m2。
所述步骤(2)每立方米第一滤液加入絮凝剂的量为1.5kg，絮凝剂为聚丙烯酰胺，加入絮凝剂后絮凝30min。
所述步骤(2)每立方米第一滤液加入活性炭的量为40kg，加入的活性炭经过4mol/L的盐酸洗涤后，返回继续使用，所述陶瓷膜为氧化锆材质，孔径为40nm。
得到的有机复合肥的检测结果如下：
Figure BDA0001527832190000081
得到的纳滤后水的指标如下：
Figure BDA0001527832190000082
得到的电渗析淡水的指标如下：
Figure BDA0001527832190000083
Figure BDA0001527832190000091
得到的化肥检测结果如下：
指标 氮 磷 钾 Cd
数值 10.5％ 6.1％ 2.1％ 1.8ppm
Pb As Ca Cr Ni
2.1ppm 0.1ppm 0.9％ 2.1ppm 0.3ppm
实施例2
一种养殖废水的处理方法，其为以下步骤：
(1)将养殖废水经过压滤机进行过滤，得到第一滤液和第一滤渣，将第一滤渣加入0.45mol/L的硫酸进行洗涤，然后放入发酵罐内，同时喷淋碳酸氢铵使得体系的pH为7.8，同时加入发酵剂，均匀混合后，在氮气气氛下，温度为58℃发酵3.5天，然后在回转窑内烘干至水分含量3％，然后经过刀片破碎机破碎，加入硝酸钾混合均匀，经过造粒得到有机复合肥；
(2)将第一滤液加入氨水调节溶液的pH为8.8，再加入生石灰调节溶液的pH为10.1,同时加入絮凝剂后过滤，得到的滤渣集中堆存后处理，得到的滤液加入硫酸调节溶液的pH为5，然后加入活性炭，充分搅拌混合后，经过压滤机进行过滤后得到第二滤液，第二滤液经过陶瓷膜进行深度过滤，过滤得到的滤液经过纳滤膜进行一次膜分离，得到的膜分离后的水返回做养殖用水，一次膜分离的压力为1.8个大气压，纳滤膜的孔径为1-2nm，一次膜分离过程中将过滤后的第二滤液中55％体积的水经过纳滤膜后进行回用，截留下得到一次截留水；
(3)将步骤(2)的一次截留水经过无极水电渗析法，采用倒极的方式进行，倒极频率为4min/次，得到淡水和浓水，淡水测量电导率，电导率≤50μs/cm返回做养殖用水，电导率＞50μs/cm与一次截留水一起继续进行电渗析，待浓水中的水溶物含量＞10％，则将其排出，得到二次截留水；
(4)将步骤(3)的二次截留水加入硫酸调节溶液的pH为3.8，再经过三效蒸发器进行蒸发，蒸出的水返回做养殖用水，得到的固体晶体做为化肥使用。
所述步骤(1)压滤机采用板框压滤机，压滤机滤布为600目，第一滤渣与硫酸的质量比为1：4.5，所述发酵剂为发酵菌种，加入的发酵菌种的量为第一滤渣质量的0.35％。
所述步骤(2)纳滤膜为有机无机复合纳滤膜，以碳纳米管为骨架，复合有机聚电解质材料。
所述无极水电渗析的阳膜和阴膜的厚度为0.35mm，阴膜和阳膜均为聚乙烯异相离子交换膜，有效面积为1.5m*2m,槽电压为25V，电流密度为0.14A/m2。
所述步骤(2)每立方米第一滤液加入絮凝剂的量为1.8kg，絮凝剂为聚丙烯酰胺，加入絮凝剂后絮凝30min。
所述步骤(2)每立方米第一滤液加入活性炭的量为42kg，加入的活性炭经过4mol/L的盐酸洗涤后，返回继续使用，所述陶瓷膜为氧化铝材质，孔径为40nm。
得到的有机复合肥的检测结果如下：
Figure BDA0001527832190000111
得到的纳滤后水的指标如下：
Figure BDA0001527832190000112
得到的电渗析淡水的指标如下：
Figure BDA0001527832190000113
得到的化肥检测结果如下：
指标 氮 磷 钾 Cd
数值 10.7％ 6.3％ 2.2％ 1.2ppm
Pb As Ca Cr Ni
2.1ppm 0.1ppm 0.92％ 2.1ppm 0.3ppm
实施例3
一种养殖废水的处理方法，其为以下步骤：
(1)将养殖废水经过压滤机进行过滤，得到第一滤液和第一滤渣，将第一滤渣加入0.45mol/L的硫酸进行洗涤，然后放入发酵罐内，同时喷淋碳酸氢铵使得体系的pH为7.8，同时加入发酵剂，均匀混合后，在氮气气氛下，温度为60℃发酵4天，然后在回转窑内烘干至水分含量3％，然后经过刀片破碎机破碎，加入硝酸钾混合均匀，经过造粒得到有机复合肥；
(2)将第一滤液加入氨水调节溶液的pH为8.5，再加入生石灰调节溶液的pH为10.4,同时加入絮凝剂后过滤，得到的滤渣集中堆存后处理，得到的滤液加入硫酸调节溶液的pH为5，然后加入活性炭，充分搅拌混合后，经过压滤机进行过滤后得到第二滤液，第二滤液经过陶瓷膜进行深度过滤，过滤得到的滤液经过纳滤膜进行一次膜分离，得到的膜分离后的水返回做养殖用水，一次膜分离的压力为1.9个大气压，纳滤膜的孔径为1-2nm，一次膜分离过程中将过滤后的第二滤液中58％体积的水经过纳滤膜后进行回用，截留下得到一次截留水；
(3)将步骤(2)的一次截留水经过无极水电渗析法，采用倒极的方式进行，倒极频率为4min/次，得到淡水和浓水，淡水测量电导率，电导率≤50μs/cm返回做养殖用水，电导率＞50μs/cm与一次截留水一起继续进行电渗析，待浓水中的水溶物含量＞10％，则将其排出，得到二次截留水；
(4)将步骤(3)的二次截留水加入硫酸调节溶液的pH为3.8，再经过三效蒸发器进行蒸发，蒸出的水返回做养殖用水，得到的固体晶体做为化肥使用。
所述步骤(1)压滤机采用板框压滤机，压滤机滤布为600目，第一滤渣与硫酸的质量比为1：4.5，所述发酵剂为发酵菌种，加入的发酵菌种的量为第一滤渣质量的0.35％。
所述步骤(2)纳滤膜为有机无机复合纳滤膜，以碳纳米管为骨架，复合有机聚电解质材料。
所述无极水电渗析的阳膜和阴膜的厚度为0.35mm，阴膜和阳膜均为聚乙烯异相离子交换膜，有效面积为1.5m*2m,槽电压为25V，电流密度为0.14A/m2。
所述步骤(2)每立方米第一滤液加入絮凝剂的量为1.8kg，絮凝剂为聚丙烯酰胺，加入絮凝剂后絮凝30min。
所述步骤(2)每立方米第一滤液加入活性炭的量为35kg，加入的活性炭经过3.5mol/L的盐酸洗涤后，返回继续使用，所述陶瓷膜为氧化锆材质，孔径为25nm。
得到的有机复合肥的检测结果如下：
Figure BDA0001527832190000131
得到的纳滤后水的指标如下：
Figure BDA0001527832190000132
得到的电渗析淡水的指标如下：
Figure BDA0001527832190000141
得到的化肥检测结果如下：
指标 氮 磷 钾 Cd
数值 10.9％ 5.8％ 2.1％ 1.1ppm
Pb As Ca Cr Ni
2.1ppm 0.1ppm 0.85％ 2.2ppm 0.3ppm
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种养殖废水的处理方法，其特征在于，为以下步骤：
(1)将养殖废水经过压滤机进行过滤，得到第一滤液和第一滤渣，将第一滤渣加入0.3-0.6mol/L的硫酸进行洗涤，然后放入发酵罐内，同时喷淋碳酸氢铵使得体系的pH为7.5-8，同时加入发酵剂，均匀混合后，在氮气气氛下，温度为50-70℃发酵3-4天，然后在回转窑内烘干至水分含量2-5％，然后经过刀片破碎机破碎，加入硝酸钾混合均匀，经过造粒得到有机复合肥；
(2)将第一滤液加入氨水调节溶液的pH为8-9，再加入生石灰调节溶液的pH为10-10.5,同时加入絮凝剂后过滤，得到的滤渣集中堆存后处理，得到的滤液加入硫酸调节溶液的pH为4-6，然后加入活性炭，充分搅拌混合后，经过压滤机进行过滤后得到第二滤液，第二滤液经过陶瓷膜进行深度过滤，过滤得到的滤液经过纳滤膜进行一次膜分离，得到的膜分离后的水返回做养殖用水，一次膜分离的压力为1.5-2个大气压，纳滤膜的孔径为1-2nm，一次膜分离过程中将过滤后的第二滤液中50-60％体积的水经过纳滤膜后进行回用，截留下得到一次截留水，纳滤膜为有机无机复合纳滤膜，以碳纳米管为骨架，复合有机聚电解质材料；
(3)将步骤(2)的一次截留水经过无极水电渗析法，采用倒极的方式进行，倒极频率为3-5min/次，得到淡水和浓水，淡水测量电导率，电导率≤50μs/cm返回做养殖用水，电导率＞50μs/cm与一次截留水一起继续进行电渗析，待浓水中的水溶物含量＞10％，则将其排出，得到二次截留水，所述无极水电渗析的阳膜和阴膜的厚度为0.3-0.4mm，阴膜和阳膜均为聚乙烯异相离子交换膜，有效面积为1.5m*2m,槽电压为15-30V，电流密度为0.1-0.2A/m2；
(4)将步骤(3)的二次截留水加入硫酸调节溶液的pH为3-4，再经过三效蒸发器进行蒸发，蒸出的水返回做养殖用水，得到的固体晶体做为化肥使用。
2.根据权利要求1所述的一种养殖废水的处理方法，其特征在于：所述步骤(1)压滤机采用板框压滤机，压滤机滤布为500-1000目，第一滤渣与硫酸的质量比为1：3-5，所述发酵剂为发酵菌种，加入的发酵菌种的量为第一滤渣质量的0.1-0.5％。
3.根据权利要求1所述的一种养殖废水的处理方法，其特征在于：所述步骤(2)每立方米第一滤液加入絮凝剂的量为1-2kg，絮凝剂为聚丙烯酰胺，加入絮凝剂后絮凝20-40min。
4.根据权利要求1所述的一种养殖废水的处理方法，其特征在于：所述步骤(2)每立方米第一滤液加入活性炭的量为30-50kg，加入的活性炭经过3-5mol/L的盐酸洗涤后，返回继续使用，所述陶瓷膜为氧化锆或者氧化铝材质，孔径为20-50nm。
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