CN112158986B - 一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法 - Google Patents

一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法，先用卧式离心分离机对水泡粪进行固液分离；液体排入沉降池进一步进行重力沉降分离；分离后的污水经泵进入以硼泥为填料的固定床反应塔。污水在固定床反应塔内通过多级床层，每层硼泥垫料厚度为20～25cm，与硼泥充分接触，从反应塔中出来的污水，进入结晶池，静止10～12h。污水中的高含氨、氮、磷等元素结晶生成鸟粪石。从结晶池出来的液体，进入污水厌氧发酵工艺进一步处理。本发明的方法，经处理的污水除磷可达70％～90％，除氨、氮可达70％～90％，可满足厌氧发酵的要求；且工艺简单，操作方便，反应速度快，环境温度影响小，原料易得，利用硼泥成本低，生成的鸟粪石是一种高效缓释肥。

Description

一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法
技术领域
本发明涉及环境保护领域，具体是一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法。
背景技术
高含氨、氮、磷有机物质的污水排入自然水体中，将导致水体富营养化，引起水体发黑发臭，降低水体观赏价值，减少水体的自净能力，且使各种藻类出现爆发式的生长，减少水中含氧量，威胁其他水体生物的生长和生存；同时氨、氮容易被氧化生成硝酸盐和亚硝酸盐，影响水生生物甚至人类的健康；因此其排放受到严格控制。此外，畜禽养殖场污水中氨、氮、磷含量过高，不经过处理而直接进入沼气池也会抑制沼气池中的厌氧发酵反应的进行，影响到沼气的产量和有机物的降解，甚至导致厌氧发酵反应平衡体系的崩溃，而无法进行反应等。磷是造成水体被富营养化的主要原因。实验证明：若自然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。据报道：目前我国自然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座水库的营养状态进行评价，有超过67％的水库处于中度营养状态，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。因此针对养猪场污水如何同时进行脱氮、脱氨、脱磷处理，始终是环境保护研究的重点。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物，还有恶臭和毒性的气体。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I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。
吸附法是选用对氨、氮、磷离子有很强选择性的多孔吸附材料，吸附污水中的氨、氮、磷，从而达到除去氨、氮、磷的目的。但是吸附法处理高浓度氨、氮、磷污水需要的成本很高。
化学沉淀法是向高含氨、氮、磷污水中加入某些化学药剂，使之与污水中的氨、氮、磷形成难溶性结晶复盐，沉淀反应不受浓度和水中毒素限制，设计和操作简单，反应时间短，不产生臭味和毒性的气体，该工艺有很高除去率。目前，在工业生产中大多数药剂，只能除去废水中的氨、氮或只能除去废水中的磷，还没有同时除去氨、氮、磷的药剂和有效的方法。
生产硼酸、硼砂等产品过程中产生的废渣，俗称“硼泥”。它是以硼镁石为原料，通过焙烧、粉碎、与纯碱混合，采取碳水法生产硼砂，在水洗、结晶过程中提取硼砂后，剩下的固体废弃物。通常生产1吨硼砂可生产4吨硼泥。硼泥外观为灰白色、黄白色粉状固体，呈碱性，含有氧化硼和氧化镁等组分。硼泥的堆存处置不仅占用大量土地，而且会导致堆场周围的土壤碱化，并引起硼元素的迁移转化，造成环境污染。硼泥主要化学组成有二氧化硅、氧化镁、氧化铁、氧化钙、氧化铝及氧化硼等。硼元素通常是以微量存在于其他矿物中，不形成独立的含硼矿物。经过高温煅烧后的硼泥，其主要矿物组成是方镁石、橄榄石和少量的铁酸镁。通常，硼泥的主要物理性能指标如下：干容重：1200～1250kg/m3；湿容量：1500～1700kg/m3；比重：2.85～2.95g/cm3；PH值：7.8-9.8；可塑性指标：2.5～3.0。硼泥从工厂里以湿排方式排出，其含水量在30～35％，呈棕褐色(潮湿状态下)的泥状物，粒度较细。干燥后结成泥块状，具有一定的可塑性，易破碎和磨细。为所述硼泥开辟新的用途具有环保意义和经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法，能有效利用硼泥废矿渣与高含氨、氮、磷污水反应，有效降低畜禽养殖场废水中富含的氨、氮、磷，处理后污水满足后续的厌氧发酵处理工艺的技术要求，同时使硼泥这类废矿渣得以利用，处理过程中生成的鸟粪石是一种高效的农作物缓释肥。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法，包括以下工艺步骤：
(1)畜禽养殖场排出的高含氨、氮、磷污水用固液分离机进行固液分离，固体直接用于有机肥料生产，分离出来的液体进入沉降池沉淀，进行进一步固液分离，沉淀分离出来的液体泵入固定床反应塔；
(2)所述固定床反应塔内设多层固定床层，每层床层上均铺垫硼泥作为反应物；所述液体在所述固定床反应塔内充分反应后，进入结晶池；
(3)步骤(2)进入结晶池的所述液体在所述结晶池中静止10～12h，生成鸟粪石沉淀物，用于生产有机肥；从所述结晶池出来的液体，进入污水厌氧发酵工艺进一步处理。
所述固液分离机包括卧式离心固液分离机和板框式压滤机；所述污水先用卧式离心固液分离机进行固液分离，所得固体再用板框式压滤机压滤，压滤所得固体用于有机肥料生产，压滤所得液体和卧式离心固液分离出来的液体一起进入沉降池沉淀。
所述固定床反应塔有2～3个进行级联或并联。
所述固定床反应塔中的每层床层铺垫的硼泥厚度为20～25cm。
所述固定床反应塔中污水流速5～30m3/h。
所述硼泥中加入质量百分比为1％的氯化镁。
本发明系用硼泥作为反应物来处理畜禽养殖场中高含氨、氮、磷污水的方法。它是基于如下原理：当溶液中含有Mg2+、NH+ 4和PO4 3-、且离子浓度积大于溶度积常数时，就会自发沉淀生成鸟粪石，此反应的方程式为：
Figure BDA0002695618230000031
磷酸铵镁的溶度积常数Ksp＝2.51X10-13(25℃),理论上，反应速度快，进行充分。按MAP的相对分子计算可知：除去1gNH+ 4离子可以有13.6g的沉淀生成。
本发明的有益效果在于：本发明方法处理养猪场中高含氨、氮、磷污水，磷除去质量百分比可达70～90％,氨、氮除去质量百分比为达70～90％，氨、氮、磷去除率高；出水质量不仅可以满足于厌氧发酵的工艺技术要求，确保厌氧发酵工艺的顺利进行，而且操作简单，成本低，反应速度快，温度的影响较小，此外硼泥属于废矿渣，成本低，反应后的硼泥可以作为填充物，用来生产生物有机肥；反应结晶生成的鸟粪石也是一种高效的农作物缓释肥。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程图。
图中：1、第一卧式离心固液分离机；2、沉降池；3、第一污水泵；4、流量监测和控制器；5、安全阀；6、第一固定反应塔；7、第二固定反应塔；8、结晶池；9、第二污水泵；10、第二卧式离心固液分离机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步详述本发明的技术方案，但不作为对本发明权利要求保护范围的限制。
实施例1
桂东南某养猪场排放的污水pH值为6.3～6.5，水泡粪中含猪粪便、少量饲料残渣、青饲料残渣以及冲洗猪场的污水，固体含质量比为30～40％，污水流量为25m3/h。采用本发明一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法，包括以下工艺步骤：
如图1所示，从养猪场出来的水泡粪污水，首先经过第一卧式离心固液分离机1进行液固分离，把固体物和污水分离；分离出来的液体进入沉降池2沉淀，进一步沉淀分离固体物和污水，使悬浮物沉降下来，本实施例沉淀进行4～6h。完成沉淀后，通过第一污水泵3把分离所得的液体泵入由第一固定床反应塔6和第二固定床反应塔7进行并联的两级并联反应塔，所述污水进入两级并联反应塔设有流量监测和控制器4进行监控，污水从两级并联反应塔的上部进入，经过反应从塔底流出，进入结晶池8。第一固定床反应塔6和第二固定床反应塔7分别设有安全阀5。第一固定床反应塔6和第二固定床反应塔7的塔内均分别设置有八层固定床，床层间距为0.5m；铺垫在床层上的硼泥厚度控制在20cm厚，所述硼泥中加入质量百分比为1％的氯化镁。所述第一固定床反应塔6和第二固定床反应塔7中的污水流速5m3/h。污水在结晶池8中静置12h，让鸟粪石充分结晶并沉降下来。完成沉降后，通过第二污水泵9将结晶池8中的污水泵入污水厌氧发酵工段处理，结晶池8结晶生成的鸟粪石可通过刮板收集，作为缓释有机肥使用。
为了更好地进行固液分离，第一卧式离心固液分离机1分离所得的固体物可以再用板框式压滤机进行压滤，压滤所得固体用于有机肥料生产，压滤所得液体和第一卧式离心固液分离机1分离出来的液体一起进入沉降池2沉淀。
污水在结晶池8中静置12h完成沉降后，还可以通过第二污水泵9，将结晶池8中的污水泵入第二卧式离心固液分离机10进行固液分离，分离出的液体送入污水厌氧发酵工段处理，固体即结晶生成的鸟粪石作为缓释有机肥使用。
经过上述处理的污水，磷除去质量百分比为86.5％，氨、氮除去质量百分比达到75.5％，满足厌氧发酵工艺要求。
实施例2
滇东某大型养牛场，排出的污水pH值为6.4～6.6,水泡粪中含牛粪、饲料残渣、干草饲料残渣以及冲洗牛栏的污水，固体含质量比为40～45％，污水流量为25m3/h。
采用本发明一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法，工艺步骤如实施例1，所不同的是：本实施例第一卧式离心固液分离机1分离出来的液体进入沉降池沉淀2h。第一固定床反应塔6和第二固定床反应塔7的塔内铺垫在每层床层上的硼泥厚度控制在25cm厚。
经过上述处理的污水，磷除去质量百分比为86％，氨、氮除去质量百分比达到75％，满足厌氧发酵工艺要求。

Claims (4)

1.一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法，其特征是，包括以下工艺步骤：
（1）畜禽养殖场排出的高含氨、氮、磷污水用固液分离机进行固液分离，固体直接用于有机肥料生产，分离出来的液体进入沉降池沉淀，进行进一步固液分离，沉淀分离出来的液体泵入固定床反应塔；
（2）所述固定床反应塔内设多层固定床层，每层床层上均铺垫硼泥作为反应物；所述液体在所述固定床反应塔内充分反应后，进入结晶池；所述固定床反应塔中的每层床层铺垫的硼泥厚度为20～25cm；所述硼泥中加入质量百分比为1%的氯化镁；
（3）步骤（2）进入结晶池的所述液体在所述结晶池中静止10～12h，生成鸟粪石沉淀物，用于生产有机肥；从所述结晶池出来的液体，进入污水厌氧发酵工艺进一步处理。
2.如权利要求1所述的一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法，其特征是：所述固液分离机包括卧式离心固液分离机和板框式压滤机；所述污水先用卧式离心固液分离机进行固液分离，所得固体再用板框式压滤机压滤，压滤所得固体用于有机肥料生产，压滤所得液体和卧式离心固液分离出来的液体一起进入沉降池沉淀。
3.如权利要求1所述的一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法，其特征是：所述固定床反应塔有 2～3个进行级联或并联。
4.如权利要求1至3之一所述的一种使用硼泥处理畜禽养殖场高含氨、氮、磷污水的方法，其特征是：所述固定床反应塔中污水流速5～30m3/h。
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