一種利用改性粉煤灰處理沼液的方法
2023-04-29 14:06:01
專利名稱：一種利用改性粉煤灰處理沼液的方法
技術領域：
本發明涉及廢物資源化利用和汙水淨化處理技術領域，特別涉及ー種固體廢物經處理後應用於沼液處理的新方法，屬於沼液處理技術領域。
背景技術：
沼氣是ー種可再生的清潔能源，發展沼氣工程是我國能源戰略的重要組成部分，對於緩解國家能源壓カ具有重大的現實意義。近年來，隨著沼氣工程的建設和推廣應用，沼液的汙染問題既成為了人們關注的焦點也是當前亟待解決的難題。沼液是ー種優質的有機月巴，隨著養殖業大量採用配合飼料，導致沼液的主要成分及含量發生了明顯的變化，除了作物營養成分以外，還存在重金屬離子、農藥殘留物以及致病菌等。若將其直接排放，將對環境造成極大的破壞。目前對於沼液的淨化處理技術研究不多，主要有人工溼地法、膜生物反應器法和藻類淨化處理法等。由於沼液中殘留有獸藥和重金屬離子等有害成分，會導致人エ溼地毒化，失去生態淨化功能。有科研工作者分別採用膜生物反應器和藻類對沼液進行了浄化處理，也取得了一些顯著成果。但是面臨我國沼氣工程的不斷發展，沼液的產生量大，對於沼液的淨化處理技術的進ー步研究是十分必要的。專利「ー種沼液循環利用與淨化處理系統」(CN201923919)，存在設備投資較大、處理能力也不會太高的缺點；專利「ー種利用礦化垃圾處理畜禽廢水的方法」(CN144516A)，採用礦化垃圾作為生物填料來浄化處理畜禽廢水中，它必須對畜禽廢水進行前期的預處理——厭氧處理和粗濾，這使得整套操作過程較為繁瑣並且耗吋。綜上，雖然目前對沼液的浄化處理有一定程度的研究，但由於投資費用以及運營成本的限制，很難實現真正意義的エ業化。
發明內容
針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供ー種投資少、運營成本較低、操作簡便、處理效果好的利用改性粉煤灰處理沼液的方法。本發明的技術方案是這樣實現的
ー種利用改性粉煤灰處理沼液的方法，其處理步驟為
1)首先通過機械格柵粗濾使得沼渣和沼液分開，並將沼液引入反應池中；
2)向反應池中加入沼液質量0.59^35%的改性粉煤灰，並使改性粉煤灰粉末與沼液混合充分(比如可用攪拌棒攪拌或通入氣體鼓泡進行攪拌使之充分混合，攪拌棒攪拌速率為l(T300rpm)，保持反應時間為5 200min ；
3)待反應結束以後，分離出改性粉煤灰和經預處理後的沼液，經預處理後的沼液再在SBR池中連續曝氣30-240min，沼液即可實現達標排放，分離出的吸附了氨氮化合物的改性粉煤灰可作為某些特種肥料的基肥。
所述改性粉煤灰可以通過如下方法獲得，首先將粉煤灰置於氫氧化鈉溶液中(粉煤灰與氫氧化鈉溶液的量滿足鈉矽比Na2CVSiO2為0. 8-3. 5)進行攪拌溶解，其中氫氧化鈉的濃度為I. 0 5. 5 mo I L—1，反應溫度為8(Tl30°C，反應時間為2 48h ;必要時添加少量的矽源或鋁源，然後在3(T130°C下晶化反應2-48小時，使得粉煤灰中的矽鋁成分儘可能的轉化為沸石分子篩，再依次經過濾、洗滌和烘乾，即得到改性粉煤灰。所述改性粉煤灰也可以通過如下方法獲得，首先將粉煤灰與碳酸鈉或者氫氧化鈉(粉煤灰與碳酸鈉或者氫氧化鈉的量滿足鈉矽比Na20/Si02為0. 8-3. 5)混合，在50(T850°C條件下焙燒f8h ;然後將焙燒產物移入反應釜，加入適量的水(加入水的量由水鈉比控制，本發明水鈉比H20/Na20為5(T160)，必要時添加少量的矽源或鋁源，在3(T130°C下進行晶化反應2-48小時，使得粉煤灰中的矽鋁成分儘可能的轉化為沸石分子篩，再依次經過濾、洗 滌和烘乾，即可得到改性粉煤灰。進一步地，在進行晶化反應之前先進行陳化處理，其中陳化時間為2 48小時，陳化溫度為室溫。所述晶化反應分為前期的預晶化反應階段和後期的晶化反應階段，其中預晶化反應階段反應溫度為3(T80°C，反應時間為f24h;後期晶化反應階段的反應溫度為8(Tl30°C，反應時間為I 24h。目前沼液的處置模式基本上都是以無害化方式進行，沒有對沼液中的氨氮進行回收利用。本發明利用改性後的固體廢物(粉煤灰)預處理+SBR處理的工藝來淨化處理沼液，實現了粉煤灰和沼液中氨氮的資源化利用，以資源化實現了無害化。本發明既實現了沼液中氨氮的回收利用，又解決了直接生物處理法處理沼液成本高的問題，本發明綜合處理成本只有直接生化法處理的50%。本處理方法具有投資少、運營成本較低、操作簡便、處理效果好等優點，實現了以廢治廢、變廢為寶的目的，能夠有效解決目前沼液淨化處理存在的弊端，具有良好的經濟效益，可廣泛用於沼液的淨化處理。
具體實施例方式本發明是為沼液的淨化處理提供一種新的方法，其具體處理步驟為
1)首先通過機械格柵粗濾使得沼渣和沼液分開，並將沼液引入反應池中；
2)向反應池中加入沼液質量0.59^35%的改性粉煤灰，並使改性粉煤灰與沼液混合充分(比如可用攪拌裝置攪拌或通入氣體鼓泡進行攪拌使之充分混合，攪拌裝置的攪拌速率為l(T300rpm)，保持反應時間為5 200min ;在整個反應時間內都需要攪拌或鼓泡。3)待反應結束以後，分離出改性粉煤灰和經預處理後的沼液，經預處理後的沼液再在SBR池中連續曝氣30-240min，沼液即可實現達標排放。分離出的吸附了氨氮化合物的改性粉煤灰可作為某些特種肥料的基肥。所述改性粉煤灰可以通過如下方法獲得，首先將粉煤灰置於氫氧化鈉溶液(鈉矽比Na20/Si02為0. 8-3. 5)中進行攪拌溶解，其中氫氧化鈉的濃度為I. (T5. 5 mo I L—1，反應溫度為8(T13(TC，反應時間為2 48h ;必要時添加少量的矽源或鋁源(是為了人為改變粉煤灰中的矽鋁元素的比例，便於更好地控制製得的改性粉煤灰適於處理沼液)，然後在3(T130°C下晶化反應2-48小時，使得粉煤灰中的矽鋁成分儘可能地轉化為沸石分子篩，再依次經過濾、洗滌和烘乾，即得到改性粉煤灰。所述改性粉煤灰也可以通過如下方法獲得，首先將粉煤灰與碳酸鈉或者氫氧化鈉(粉煤灰與碳酸鈉或者氫氧化鈉的量滿足鈉矽比Na20/Si02為0. 8-3. 5)混合，在50(T850°C條件下焙燒f8h ;然後將焙燒產物移入反應釜，加入適量的水(加入水的量由水鈉比控制，本發明水鈉比H20/Na20為5(T160)，必要時添加少量的矽源或鋁源，在3(T130°C下進行晶化反應2-48小時，使得粉煤灰中的矽鋁成分儘可能的轉化為沸石分子篩，再依次經過濾、洗滌和烘乾，即可得到改性粉煤灰。進一步地，在進行晶化反應之前先進行陳化處理，其中陳化時間為2 48小時，陳化溫度為室溫。 所述晶化反應分為前期的預晶化反應階段和後期的晶化反應階段，其中預晶化反應階段反應溫度為3(T80°C，反應時間為l 24h ;晶化反應階段反應溫度為8(Tl30°C，反應時間為I 24h。本發明將沼液處理工藝分為預處理和生化處理兩階段，預處理階段在常溫常壓下採用改性粉煤灰淨化處理沼液，利用改性粉煤灰回收沼液中的大部分氨氮化合物，經過濾，濾渣(吸附了氨氮化合物的改性粉煤灰)作為特種肥料的基肥，該工藝既實現了粉煤灰和沼液中氨氮化合物的資源化利用，又降低了後續生化處理階段的處理成本。預處理後的沼液溶解氧高、PH呈弱鹼性、色度、SS、CODcr, BOD5, NH4+-N、總磷、NTU、重金屬離子以及大腸桿菌都有很大程度的降低。預處理後的沼液再經生化處理，生化處理階段主要由SBR反應器組成，經兩階段處理後，沼液即可實現達標排放或回用。實施例I 養豬場沼液處理
某養豬場廢水通過沼氣池發酵處理，其沼液通過機械格柵除渣池處理後泵入反應池中，加入沼液質量3. 8%的改性粉煤灰，通入壓縮空氣，使得改性粉煤灰與沼液能夠充分反應，反應45min，經過濾得預處理後的沼液，其主要指標見表I。表I改性粉煤灰處理沼液的主要指標變化
玉萎指標I處理前I改性粉煤灰處理後
COD560mg/L318mg/L_41. 3%
BOD5 為_220mg/L130mg/L40.90%
NH4+-N~ 386mg/L109mg/L11. 76%
總磷為_40mg/L一13mg/L67. 5%
SS~ 453mg/L190mg/L58.06%
pH\l. 4\l. 8
將預處理後的沼液泵入SBR反應池，曝氣3h、沉澱2h、排水2h、閒置3h，出水主要指標
見表2。表2 SBR進、出水主要指標
玉萎指標|SBR進水|SBR出水 I達標情況(GB8978-1996)
COD318mg/L 80mg/L 一級標準
BQD5 為 T^ig/L 27mg/L 一級標準_
NH4+~N 109mg/L 12. 3mg/L 一級標準_
總磷為 13mg/L lmg/L 一級標準_
SS_190mg/L 58mg/L 一級標準_
pH|7.8 |7. 5I一級標準
由此可見，通過改性粉煤灰淨化處理沼液，其中氨氮、COD等大大減低，有利於後續處理和達標排放。實施例2 高氨氮沼液處理
某沼氣工程的沼液中氨氮含量高達500-800 mg/L，直接用生物法處理，費用高且難達標排放，用吹脫等化學法處理，處理費用更高。將沼液泵入帶機械攪拌的反應池中，加入沼液質量5. 5%的改性粉煤灰，沼液與改性粉煤灰反應60min後，經澄清，清液經SBR曝氣4小時處理，進水及二沉池出水水質見表3。表3改性粉煤灰一 SBR處理結果表
權利要求
1.一種利用改性粉煤灰處理沼液的方法，其特徵在於其處理步驟為 1)首先通過機械格柵粗濾，使得沼渣和沼液分開，並將沼液引入反應池中； 2)向反應池中加入沼液質量0.59^35%的改性粉煤灰，並使改性粉煤灰與沼液混合充分，保持反應時間為5 200min ； 3)待反應結束以後，分離出改性粉煤灰和經預處理後的沼液，經預處理後的沼液再在SBR池中連續曝氣30-240min，沼液即可實現達標排放，分離出的吸附了氨氮化合物的改性粉煤灰粉末可作為肥料的基肥。
2.根據權利要求I所述的利用改性粉煤灰處理沼液的方法，其特徵在於所述改性粉煤灰通過如下方法獲得，首先將粉煤灰置於氫氧化鈉溶液中進行攪拌溶解，其中氫氧化鈉的濃度為I. (T5. 5 mo I噸'粉煤灰與氫氧化鈉溶液的量滿足鈉矽比Na2CVSiO2為0. 8-3. 5，反應溫度為8(Tl30°C，反應時間為2 48h ;然後在3(Tl30°C下晶化反應2-48小時，再依次經過濾、洗滌和烘乾，即得到改性粉煤灰。
3.根據權利要求I所述的利用改性粉煤灰處理沼液的方法，其特徵在於所述改性粉煤灰通過如下方法獲得，首先將粉煤灰與碳酸鈉或者氫氧化鈉混合，粉煤灰與碳酸鈉或者氫氧化鈉的量滿足鈉矽比Na20/Si02為0. 8-3. 5，在50(T850°C條件下焙燒l 8h ;然後將焙燒產物移入反應釜，加入水鈉比H20/Na20為50 160的水，在3(Tl30°C下進行晶化反應2_48小時，再依次經過濾、洗滌和烘乾，即可得到改性粉煤灰。
4.根據權利要求I所述的利用改性粉煤灰處理沼液的方法，其特徵在於改性粉煤灰與沼液混合充分可通過如下方法實現用攪拌裝置攪拌或通入氣體鼓泡進行攪拌，攪拌裝置攪拌速率為l(T300rpm。
5.根據權利要求2或3所述的利用改性粉煤灰處理沼液的方法，其特徵在於所述晶化反應分為前期的預晶化反應階段和後期的晶化反應階段，其中預晶化反應階段反應溫度為3(T80°C，反應時間為l 24h ;後期晶化反應階段反應溫度為8(T13(TC，反應時間為I 24h。
全文摘要
本發明公開了一種利用改性粉煤灰處理沼液的方法，其處理步驟為1)首先粗濾使得沼渣和沼液分開，並將沼液引入反應池中；2)向反應池中加入沼液質量0.5%~35%的改性粉煤灰，並使改性粉煤灰粉末與沼液混合充分，保持反應時間為5~200min；3)待反應結束以後，分離出改性粉煤灰和經預處理後的沼液，經預處理後的沼液再在SBR池中連續曝氣30-240min，沼液即可實現達標排放，分離出的吸附了氨氮化合物的改性粉煤灰可作為某些特種肥料的基肥。本處理方法具有投資少、運營成本較低、操作簡便、處理效果好等優點，實現了以廢治廢、變廢為寶的目的。
文檔編號C02F1/28GK102775026SQ20121028620
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者劉興勇, 李敏, 楊虎, 袁基剛, 郝世雄, 顏傑 申請人:四川理工學院