專利名稱：一種資源化利用沼液中氨氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沼液凈化處理技術(shù)的改進(jìn)，具體指一種資源化利用沼液中氨氮的方法，屬于沼液處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
沼液中營養(yǎng)成分豐富，它可使得水體富營養(yǎng)化，促使藻類繁殖，消耗水中的溶解氧，導(dǎo)致水體環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。因此，如何更好的對沼液進(jìn)行凈化處理以及對其營養(yǎng)成分進(jìn)行資源化利用的問題迫在眉睫。據(jù)報道，目前對沼液的凈化處理技術(shù)主要包括人工濕 地、膜生物反應(yīng)器和藻類凈化處理。由于沼液中殘留有獸藥和重金屬離子等有害成分，導(dǎo)致人工濕地毒化，失去生態(tài)凈化功能。有科研工作者分別采用膜生物反應(yīng)器和藻類對沼液進(jìn)行了凈化處理，也取得了一些顯著成果，但是面臨我國沼氣工程的不斷發(fā)展，沼液的產(chǎn)生量大，對于沼液的凈化處理技術(shù)的進(jìn)一步研究是非常必要的。中國專利“CN102030431A”公開了一種從沼液中回收氮磷復(fù)合營養(yǎng)物及凈化初級沼氣的工藝方法，該方法雖然對沼液中的氨氮和磷進(jìn)行了回收，但是該工藝不僅投資費用較大、工藝較繁瑣，而且能耗也較高。中國專利“CN101402530B”公開了一種用沼液制備有機(jī)液肥的方法及設(shè)備，雖然對沼液中的營養(yǎng)成分進(jìn)行了利用，但是仍然存在工藝較復(fù)雜、投資費用較高等缺點。綜上，雖然目前對沼液的凈化處理和其中營養(yǎng)成分回收利用有一定程 度的研究，但普遍存在投資費用較高和工藝較為繁瑣等缺點，難以實現(xiàn)真正意義上的工業(yè)化運行。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種投資以及運營費用低、操作簡單的資源化利用沼液中氨氮的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
一種資源化利用沼液中氨氮的方法，其利用步驟為
O首先通過機(jī)械格柵粗濾，使得沼渣和沼液分開，并將沼液引入反應(yīng)池中；
2)向反應(yīng)池中加入沼液質(zhì)量O.5°/Γ35%的改性粉煤灰，并使改性粉煤灰與沼液混合充分(比如可用攪拌棒攪拌或通入氣體鼓泡進(jìn)行攪拌使之充分混合，攪拌棒攪拌速率為l(T300rpm)，保持反應(yīng)時間為5 200min ；
3)待反應(yīng)結(jié)束后，將改性粉煤灰從沼液中分離，分離出的改性粉煤灰上吸附了沼液中的氨氮化合物；
4)將吸附了氨氮化合物的改性粉煤灰作為肥料的基肥，并在基肥中根據(jù)農(nóng)作物的需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應(yīng)確定肥料的N-P2O5-K2O的比例后，加入一定量的其它營養(yǎng)成分一同造粒，制作成肥料。所述其它營養(yǎng)成分為尿素、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸鉀、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、硫酸鉀、乙二胺四乙酸鐵鈉、乙二胺四乙酸鎂鈉和腐植酸中的一種或幾種的混合物(混合比例根據(jù)需要而定)。所述改性粉煤灰可以通過如下方法獲得，首先將粉煤灰置于氫氧化鈉溶液中(粉煤灰與氫氧化鈉溶液的量滿足鈉硅比Na2CVSiO2為O. 8-3. 5)進(jìn)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(yīng)溫度為8(Tl30°C，反應(yīng)時間為2 48h，必要時添加少量的硅源或鋁源；反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行陳化處理，陳化時間為2 48小時，陳化溫度為室溫；然后在3(T130°C下晶化反應(yīng)2-48小時，使得粉煤灰中的硅鋁成分盡可能的轉(zhuǎn)化為沸石分子篩，再依次經(jīng)過濾、洗滌和烘干，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硅比Na20/Si02為O. 8-3. 5)混合，在50(T850°C條件下焙燒f8h ;然后將焙燒產(chǎn)物移入反應(yīng)釜，加入適量的水(加入水的量由水鈉比控制，本發(fā)明水鈉比H20/Na20為5(Γ160)，必要時添加少量的硅源或鋁源，進(jìn)行陳化處理，陳化時間為2 48小時，陳化溫度為室溫；然后在3(Tl30°C下進(jìn)行晶化反應(yīng)2-48小時，使得粉煤灰中的硅鋁成分盡可能的轉(zhuǎn)化為沸石分子篩，再依次經(jīng)過濾、洗滌和烘干，即可得到改性粉煤灰。所述晶化反應(yīng)分為前期的預(yù)晶化反應(yīng)階段和后期的晶化反應(yīng)階段，其中預(yù)晶化反應(yīng)階段反應(yīng)溫度為3(T80°C，反應(yīng)時間為f24h;后期晶化反應(yīng)階段的反應(yīng)溫度為8(Tl30°C，反應(yīng)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(jìn)行，沒有對沼液中的氨氮進(jìn)行回收利用。本發(fā)明利用改性粉煤灰對沼液中的營養(yǎng)成分進(jìn)行吸附，既實現(xiàn)了粉煤灰和沼液中氨氮的資源化回收利用，又為后續(xù)生物處理法凈化處理沼液減輕了負(fù)擔(dān)，降低了后續(xù)處理沼液成本，以資源化實現(xiàn)了無害化。本發(fā)明既實現(xiàn)了沼液中氨氮的回收利用，又解決了現(xiàn)有技術(shù)中直接生物處理法處理沼液成本高的問題。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(yōu)點，實現(xiàn)了以廢治廢、變廢為寶的目的，能夠有效解決目前沼液凈化處理存在的弊端，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，可廣泛用于沼液的凈化處理。
具體實施例方式本發(fā)明對粉煤灰進(jìn)行改性，將其中的硅鋁成分轉(zhuǎn)化為沸石分子篩，這種改性后的粉煤灰對沼液中的營養(yǎng)成分如氨氮等都表現(xiàn)出優(yōu)良的吸附性能，利用這種吸附性能對沼液中的營養(yǎng)成分進(jìn)行吸附，然后將吸附營養(yǎng)成分后的改性粉煤灰用著特種肥料的基肥，并根據(jù)農(nóng)作物的需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應(yīng)確定肥料的N-P2O5-K2O的比例后，加入一定量的其它營養(yǎng)成分一同造粒，制作成肥料。這種利用改性粉煤灰作為基肥的特種肥料，既可以高效保肥又可以改良土壤。本方法不僅實現(xiàn)了沼液的凈化處理而且還對沼液中的氨氮進(jìn)行了回收和有效利用。本發(fā)明具體操作步驟為
O首先通過機(jī)械格柵粗濾，使得沼渣和沼液分開，并將沼液引入反應(yīng)池中；
2)向反應(yīng)池中加入沼液質(zhì)量O. 5°/Γ35%的改性粉煤灰(粉末)，并使改性粉煤灰與沼液混合充分(比如可用攪拌棒攪拌或通入氣體鼓泡進(jìn)行攪拌使之充分混合，攪拌棒攪拌速率為l(T300rpm)，保持反應(yīng)時間為5 200min ;在整個反應(yīng)時間內(nèi)都需要攪拌或鼓泡；
3)待反應(yīng)結(jié)束后，將改性粉煤灰從沼液中分離，分離出的改性粉煤灰上吸附了沼液中的氨氮化合物；
4)將吸附了氨氮化合物的改性粉煤灰作為肥料的基肥，并在基肥中根據(jù)農(nóng)作物的需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應(yīng)確定肥料的N-P2O5-K2O的比例后，加入一定量的其它營養(yǎng)成分一同造粒，制作成肥料。其它營養(yǎng)成分可以是尿素、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸鉀、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、硫酸鉀、乙二胺四乙酸鐵鈉和乙二胺四乙酸鎂鈉等。所述改性粉煤灰可以通過如下方法獲得，首先將粉煤灰置于氫氧化鈉溶液中(粉煤灰與氫氧化鈉溶液的量滿足鈉硅比Na2CVSiO2為O. 8-3. 5)進(jìn)行攪拌溶解，其中氫氧化鈉的濃度為I. 0 5. 5 mo I噸―1，反應(yīng)溫度為8(Tl30°C，反應(yīng)時間為2 48h，必要時添加少量的 硅源或鋁源(是為了人為改變粉煤灰中的硅鋁元素的比例，便于更好地控制制得的改性粉煤灰適于處理沼液);反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行陳化處理，陳化時間為2 48小時，陳化溫度為室溫；然后在3(T130°C下晶化反應(yīng)2-48小時，使得粉煤灰中的硅鋁成分盡可能的轉(zhuǎn)化為沸石分子篩，再依次經(jīng)過濾、洗滌和烘干，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硅比Na20/Si02為O. 8-3. 5)混合，在50(T850°C條件下焙燒f8h ;然后將焙燒產(chǎn)物移入反應(yīng)釜，加入適量的水(加入水的量由水鈉比控制，本發(fā)明水鈉比H20/Na20為5(Γ160)，必要時添加少量的硅源或鋁源，進(jìn)行陳化處理，陳化時間為2 48小時，陳化溫度為室溫；然后在3(Tl30°C下進(jìn)行晶化反應(yīng)2-48小時，使得粉煤灰中的硅鋁成分盡可能的轉(zhuǎn)化為沸石分子篩，再依次經(jīng)過濾、洗滌和烘干，即可得到改性粉煤灰。所述晶化反應(yīng)分為前期的預(yù)晶化反應(yīng)階段和后期的晶化反應(yīng)階段，其中預(yù)晶化反應(yīng)階段反應(yīng)溫度為3(T80°C，反應(yīng)時間為f24h;后期晶化反應(yīng)階段的反應(yīng)溫度為8(Tl30°C，反應(yīng)時間為I 24h。以下結(jié)合兩個實施例對本發(fā)明得到的肥料肥力進(jìn)行比較說明。實施例I
試驗依照大田小區(qū)的試驗方法進(jìn)行。在大田中劃出三個相同面積的小區(qū)，試驗小區(qū)面積為12 m2 ( I m X 12 m)。小區(qū)I按N-P2O5-K2O : 12-9-12養(yǎng)分比例，在本發(fā)明的基肥(吸附了氨氮化合物的改性粉煤灰)中添加一定量的尿素(N，46%)、磷酸二氫銨(N，10%; P2O5,44%)和氯化鉀(K20,60%) —同造粒，制作成復(fù)合肥肥料，施肥量為1350 g，且均勻撒入田中并平入土層中。小區(qū)2在一般粉煤灰(未改性的粉煤灰)中添加與小區(qū)I相同質(zhì)量和品種的尿素、磷酸二氫銨和氯化鉀經(jīng)造粒后制備成復(fù)合肥。造粒方法、施肥量及耕作方法與小區(qū)I相同。小區(qū)3以普通復(fù)合肥(尿素(N，46%)、磷酸二氫銨(N，10%;P205，44%)、氯化鉀(K20,60%)按N-P2O5-K2O :12-9-12養(yǎng)分比例混合造粒而成)為基肥。造粒方法、耕作方法與小區(qū)I相同。在3個小區(qū)中種植同一品種水稻，在抽穗季節(jié)，每畝再追施IOkg尿素。在田間管理相同的情況下，分別觀察三個小區(qū)水稻植株生長情況、抗病蟲害能力、抗倒伏能力等。發(fā)現(xiàn)小區(qū)I在早期表現(xiàn)出秧苗新根早發(fā)、粗壯、分蘗早、苗高色深，平均株高及總苗數(shù)均高于小區(qū)2與小區(qū)3。在灌漿期及后期表現(xiàn)為植株清秀挺拔，抗病蟲害能力強(qiáng)，第三節(jié)間載重抗折力高于小區(qū)2與小區(qū)3，抗倒伏能力強(qiáng)，同時有效穗多，成穗率高，粒飽秕殼率低。平均畝產(chǎn)474 kg,比小區(qū)2高39 kg,比小區(qū)3高76kg，分別增產(chǎn)8. 9%與19. 1%。植株生長情況及經(jīng)濟(jì)性狀比較見表1、2。
表I水稻早期生長情況
權(quán)利要求
1.一種資源化利用沼液中氨氮的方法，其特征在于其利用步驟為 1)首先通過機(jī)械格柵粗濾，使得沼渣和沼液分開，并將沼液引入反應(yīng)池中； 2)向反應(yīng)池中加入沼液質(zhì)量O.5°/Γ35%的改性粉煤灰，并使改性粉煤灰與沼液混合充分，保持反應(yīng)時間為5 200min ； 3)待反應(yīng)結(jié)束后，將改性粉煤灰從沼液中分離，分離出的改性粉煤灰上吸附了沼液中的氨氮化合物； 4)將吸附了氨氮化合物的改性粉煤灰作為肥料的基肥，并根據(jù)最終肥料的N-P2O5-K2O比例在基肥中加入一定量的其它營養(yǎng)成分一同造粒，制作成肥料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的資源化利用沼液中氨氮的方法，其特征在于所述其它營養(yǎng)成分為根據(jù)尿素、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸鉀、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、硫酸鉀、乙二胺四乙酸鐵鈉、乙二胺四乙酸鎂鈉和腐植酸中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的資源化利用沼液中氨氮的方法，其特征在于所述改性粉煤灰通過如下方法獲得，首先將粉煤灰置于氫氧化鈉溶液中進(jìn)行攪拌溶解，其中氫氧化鈉的濃度為I. (Γ5. 5 mo I ·Ι^，粉煤灰與氫氧化鈉溶液的量滿足鈉硅比Na20/Si02為O. 8-3. 5，反應(yīng)溫度為8(Tl30°C，反應(yīng)時間為2 48h ;反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行陳化處理，陳化時間為2 48小時，陳化溫度為室溫；然后在3(T130°C下晶化反應(yīng)2-48小時，再依次經(jīng)過濾、洗滌和烘干，即得到改性粉煤灰。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的資源化利用沼液中氨氮的方法，其特征在于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硅比Na20/Si02為O. 8-3. 5，在50(T850°C條件下焙燒l 8h ;然后將焙燒產(chǎn)物移入反應(yīng)釜，加入水鈉比H20/Na20為5(Tl60的水，進(jìn)行陳化處理，陳化時間為2 48小時，陳化溫度為室溫；然后在3(T130°C下進(jìn)行晶化反應(yīng)2-48小時，再依次經(jīng)過濾、洗滌和烘干，即可得到改性粉煤灰。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的資源化利用沼液中氨氮的方法，其特征在于改性粉煤灰與沼液混合充分可通過如下方法實現(xiàn)用攪拌裝置攪拌或通入氣體鼓泡進(jìn)行攪拌，攪拌裝置攪拌速率為l(T300rpm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的資源化利用沼液中氨氮的方法，其特征在于所述晶化反應(yīng)分為前期的預(yù)晶化反應(yīng)階段和后期的晶化反應(yīng)階段，其中預(yù)晶化反應(yīng)階段反應(yīng)溫度為3(T80°C，反應(yīng)時間為I 24h ;后期晶化反應(yīng)階段反應(yīng)溫度為8(Tl30°C，反應(yīng)時間為I 24h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種資源化利用沼液中氨氮的方法，1)首先使得沼渣和沼液分開，并將沼液引入反應(yīng)池中；2)向反應(yīng)池中加入改性粉煤灰與沼液混合充分，保持反應(yīng)時間為5~200min；3)待反應(yīng)結(jié)束后，將改性粉煤灰從沼液中分離，分離出的改性粉煤灰上吸附了沼液中的氨氮化合物；4)將吸附了氨氮化合物的改性粉煤灰作為肥料的基肥，并在基肥中加入其它營養(yǎng)成分一同造粒，制作成肥料。本發(fā)明既實現(xiàn)了粉煤灰和沼液中氨氮的資源化回收利用，又為后續(xù)生物處理法凈化處理沼液減輕了負(fù)擔(dān)，以資源化實現(xiàn)了無害化。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(yōu)點，實現(xiàn)了以廢治廢、變廢為寶的目的。
文檔編號C05G3/00GK102765996SQ20121029833
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者劉興勇, 李敏, 楊虎, 袁基剛, 郝世雄, 顏杰, 黃斌 申請人:四川理工學(xué)院