專利名稱：化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法。
背景技術(shù)：
過量氨、氮、磷元素排入自然水體中將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，引起水體發(fā)黑發(fā)臭，降低水體觀賞價(jià)值，減少水體的自凈能力，且使各種藻類出現(xiàn)爆發(fā)式的生長(zhǎng)，減少水中含氧量，威脅其他水體生物的生長(zhǎng)和生存；同時(shí)氨、氮容易被氧化生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，影響水生生物甚至人類的健康，因此其排放受到嚴(yán)格控制。此外，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)污水中氨、氮、磷含量過高，會(huì)抑制沼氣的厭氧發(fā)酵，影響到沼氣的產(chǎn)量和有機(jī)物的降解等。磷是造成水體被富營養(yǎng)化的主要原因，實(shí)驗(yàn)證明若環(huán)境水中總磷濃度達(dá)到O. 02mg/L，水環(huán)境的生態(tài)平衡就極易破壞。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道我國水體富營養(yǎng)化污染的情況已經(jīng)很嚴(yán)重。2004年我國監(jiān)測(cè)27個(gè)重點(diǎn)湖庫中，V類水質(zhì)湖庫占22. 2% ；IV類水質(zhì)湖庫占37. 0%。其中太湖、滇池、巢湖的富營養(yǎng)的面積占77%。另外，對(duì)238座水庫的營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，有超過67%的水庫處于中營養(yǎng)狀態(tài)，33%的水庫處于富營養(yǎng)狀態(tài)；控制排放污水中的磷含量已經(jīng)刻不容緩。因此畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)污水如何同時(shí)進(jìn)行脫氮、脫氨、脫磷處理，已引起了人們關(guān)注。目前，常規(guī)主要的脫氮、脫氨、脫磷方法有生物硝化、反硝化、空氣吹脫法、化學(xué)沉淀法、吸附法等?？諝獯得摲ㄊ菍U水PH值調(diào)節(jié)至堿性，然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽，通過氣液接觸，將廢水中的游離氨、氮吹脫至大氣中，伴隨著吹脫出大量揮發(fā)物，還有惡臭和毒性的氣體。吹脫法是處理高濃度氨氮污水的常用方法，但容易造成二次污染。生物法是利用硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌，將水中的氨轉(zhuǎn)變成氮?dú)?。這項(xiàng)工藝主要用于含有機(jī)物的低氨、氮濃度化工廢水和生活污水處理。吸附法是選用對(duì)氨、氮、磷離子有很強(qiáng)選擇性的多孔吸附材料，吸附污水中的氨、氮、磷，從而達(dá)到除去氨、氮、磷的目的。但是吸附法處理高濃度氨、氮、磷污水需要的成本很聞?；瘜W(xué)沉淀法是向高含氨、氮、磷污水中加入某些化學(xué)藥劑，使之與污水中的氨、氮、磷形成難溶性結(jié)晶復(fù)鹽，沉淀反應(yīng)不受濃度和水中毒素限制，設(shè)計(jì)和操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，不產(chǎn)生臭味和毒性的氣體，該工藝有很高除去率。目前，在工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)藥劑，只能除去廢水中的氨、氮或只能除去廢水中的磷，沒有同時(shí)除去氨、氮、磷物的方法
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能高效地同時(shí)去除畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水中的氨、氮、磷，使氨、氮、磷物以鳥糞石的形式沉淀出來的化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法。本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題其工藝步驟是
(I)用固液分離機(jī)對(duì)污水進(jìn)行固液分離，液體排入沉降池沉淀進(jìn)一歩分離；(2)將分離、沉淀后的污水泵入內(nèi)設(shè)多層固定床層的反應(yīng)塔，床層上鋪滿添加了CaO和Mg(OH)2的鈣鎂磷肥作為反應(yīng)物，加入CaO和Mg (OH)2的質(zhì)量分別為反應(yīng)物總質(zhì)量的1%-3%和1%-4% ;污水在反應(yīng)塔內(nèi)反應(yīng)后，同時(shí)除去污水中的氨、氮、磷物，使之生成白色結(jié)晶狀的鳥糞石沉淀物，沉淀物部分沉下反應(yīng)塔底部定期或不定期排放，部分隨污水流入結(jié)晶池；(3)由固定床反應(yīng)塔出來的污水和鳥糞石沉淀物進(jìn)入結(jié)晶池結(jié)晶生成鳥糞石后，同時(shí)進(jìn)入固液分離機(jī)分離出鳥糞石，液體送入污水厭氧發(fā)酵エ藝進(jìn)一步處理。固液分離機(jī)包括離心分離機(jī)和壓濾機(jī)。固定床反應(yīng)塔有1-3個(gè)。固定床反應(yīng)塔中污水流速5-30m3 / h。固定床反應(yīng)塔中各床層的鈣鎂磷肥厚度為15 20cm。本發(fā)明化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法，磷除去質(zhì)量比可達(dá)8(Γ90%，氨、氮除去質(zhì)量比為達(dá)7(Γ80%，出水質(zhì)量可以適合于厭氧發(fā)酵的エ藝要求，利于厭氧發(fā)酵處理的順利進(jìn)行。而且操作簡(jiǎn)單，成本低，反應(yīng)速度快，不受溫度的影響，氨、氮、磷去除率高，而且鈣鎂磷肥來源廣泛，成本低，反應(yīng)生成的沉淀物鳥糞石也是ー種高效的農(nóng)作物緩釋肥。


圖I是化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法的エ藝流程圖。圖中1 一第一液固分離機(jī) 2—沉降池 3—污水泵 4一流量監(jiān)測(cè)和控制器5一第一固定反應(yīng)塔6—安全閥7—第二固定反應(yīng)塔8一結(jié)晶池9一污水泵10—第 ニ液固分離機(jī)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法是基于如下原理當(dāng)溶液中含有Mg2+、NH+4和P043_、且離子濃度積大于溶度積常數(shù)吋，就會(huì)自發(fā)沉淀生成鳥糞石，此反應(yīng)的方程式為
M^2+ + NH+. + POl+ + 6H2O — MgNH4PO, ·6H2O磷酸銨鎂的溶度積常數(shù)Ksp=2. 51X10_13(25°C )，理論上，反應(yīng)速度快，進(jìn)行充分。按MAP的相對(duì)分子計(jì)算可知除去Ig NH4ー離子可以有13. 6g的沉淀生成。本發(fā)明方法所用的鈣鎂磷肥也稱熔融含鎂磷肥，是ー種含有磷酸肥的鎂鋁酸鹽玻璃體，無明確分子式和分子量。鈣鎂磷肥不僅提供12 18%低濃度磷，還能提供大量的硅、鈣、鎂。它是磷礦石與含鎂硅礦石在高爐或電爐中經(jīng)過高溫熔融、水淬、干燥和研磨而成。其成分中主要含有 Ca3 (PO4) 2、CaSiO3> MgSi03、P2O5,其中 P2O5 含量 12 14%，CaO 含量 25 30%，SiO2含量40%左右，MgO含量5%左右，是ー種多兀素肥料,水溶液呈弱堿性,適用于改良酸性土壌。而常規(guī)的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)排出的污水通常顯示弱酸性。利用以鈣鎂磷肥的主要成分作為反應(yīng)塔固定床エ藝中的反應(yīng)物，經(jīng)過污水循環(huán)，就能同時(shí)除去污水中的氨、氮、磷物，使之生成白色結(jié)晶狀的鳥糞石沉淀物，鳥糞石沉淀物可從固定床底部排放出顆粒鳥糞石或生成于沉降池中。本エ藝能有效降低畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高含量氨、氮、磷污水處理成本，エ藝也簡(jiǎn)單，同時(shí)提高了鈣鎂磷肥的利用價(jià)值和綜合肥效。
從養(yǎng)殖場(chǎng)出來的污水首先經(jīng)過第一液固分離機(jī)I進(jìn)行液固分離，把固體物和污水分離，然后進(jìn)入沉降池2進(jìn)ー步分離固體物和污水，使懸浮物沉降下來，通常需要進(jìn)行2h。完成沉降后，經(jīng)過污水泵3和流量控制儀表4，從第一反應(yīng)塔5下部進(jìn)入，上塔頂出來，再進(jìn)入第二反應(yīng)塔7，最終在反應(yīng)塔產(chǎn)生的部分鳥糞石顆粒從第二反應(yīng)塔底部定期或不定期排入結(jié)晶池8，部分鳥糞石隨污水從第二反應(yīng)塔上部流入結(jié)晶池，停留3h，讓鳥糞石充分結(jié)晶并沉降下來。完成沉降后通過污水泵將結(jié)晶池8中的鳥糞石和污水經(jīng)過第二液固分離器10把鳥糞石分離出來，分離后的污水進(jìn)入下一歩污水厭氧發(fā)酵エ藝。純度反應(yīng)塔床層上添加了 CaO和Mg (OH) 2的鈣鎂磷肥，所添加的CaO和Mg (OH) 2的純度分別為含量20% — 50% (m)和20% — 40% (m)的原料，低純度的處理效果好于高純度的，既能保證生產(chǎn)效率、也可減少成本。下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)ー步詳述本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)施例I桂東某養(yǎng)豬場(chǎng)排放的污水PH值為6. 3飛.5 ;污水中含豬糞便、少量飼料殘?jiān)?、青飼料殘?jiān)约皼_洗豬場(chǎng)的污水，固體含質(zhì)量比為3(Γ40%，污水流量為20m3/h。污水經(jīng)過第ー級(jí)固液分離后，進(jìn)入沉降池，靜置60min，然后經(jīng)泵送入固定床反應(yīng)塔，塔內(nèi)設(shè)置有三層固定床，床層間距為Im;置于床層上的反應(yīng)物中，鈣鎂磷肥、CaO和Mg (OH)2分別占總質(zhì)量的96%、2%和2%，每床層反應(yīng)物厚度控制在20cm厚，塔內(nèi)污水流速控制在O. 5m / s ;經(jīng)過兩級(jí)反應(yīng)塔后，沉淀分離出鳥糞石。磷去除率質(zhì)量比為84. 5%，氨、氮去除率質(zhì)量比達(dá)到71. 5%。實(shí)施例2滇東某大型養(yǎng)牛場(chǎng)，排出的污水PH值為6. 4飛.6，污水中含牛糞、飼料殘?jiān)?、干草飼料殘?jiān)约皼_洗牛欄的污水，固體含質(zhì)量比為4(Γ45%，污水流量為25 m3/h。污水經(jīng)固液分離后進(jìn)入沉降池，靜置60min，然后經(jīng)泵先后送入兩級(jí)固定床反應(yīng)塔，塔內(nèi)設(shè)三層固定床，床層間距為O. 8m,床層反應(yīng)物中鈣鎂磷肥、CaO和Mg (OH) 2分別占總質(zhì)量的98%、1%和1%，每床層厚度控制在15cm，塔內(nèi)污水流速控制在O. 3m / S。沉淀分離出鳥糞石。磷去除率質(zhì)量比為86%，氨、氮去除率質(zhì)量比為73%。
權(quán)利要求
1.ー種化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法，其特征是エ藝步驟如下 (1)用固液分離機(jī)對(duì)污水進(jìn)行固液分離，液體排入沉降池沉淀進(jìn)一步分離； (2)將分離、沉淀后的污水泵入內(nèi)設(shè)多層固定床層的反應(yīng)塔，床層上鋪滿添加了CaO和Mg(OH)2的鈣鎂磷肥作為反應(yīng)物，加入CaO和Mg(OH)2的質(zhì)量分別為反應(yīng)物總質(zhì)量的1%_3%和1%-4% ;污水在反應(yīng)塔內(nèi)反應(yīng)后，同時(shí)除去污水中的氨、氮、磷物，使之生成白色結(jié)晶狀的鳥糞石沉淀物，沉淀物部分沉下反應(yīng)塔底部定期或不定期排放，部分隨污水流入結(jié)晶池； (3)由固定床反應(yīng)塔出來的污水和鳥糞石沉淀物進(jìn)入結(jié)晶池結(jié)晶生成鳥糞石后，同時(shí)進(jìn)入固液分離機(jī)分離出鳥糞石，液體送入污水厭氧發(fā)酵エ藝進(jìn)一歩處理。
2.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法，其特征是固液分離機(jī)包括離心分離機(jī)和壓濾機(jī)。
3.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法，其特征是固定床反應(yīng)塔有1-3個(gè)。
4.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法，其特征是固定床反應(yīng)塔中污水流速5-30m3 / h。
5.如權(quán)利要求I所述的化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法，其特征是固定床反應(yīng)塔中的床層的鈣鎂磷肥厚度為15 20cm。
全文摘要
一種化學(xué)沉淀法處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)高氨、氮、磷污水的方法，先用固液分離機(jī)對(duì)污水固液分離，液體排入沉降池進(jìn)一步分離；分離沉淀后的污水泵入以鈣鎂磷肥為主要反應(yīng)物的固定床反應(yīng)塔，污水在反應(yīng)塔內(nèi)同時(shí)除去污水中的氨、氮、磷物，沉淀物和污水進(jìn)入結(jié)晶池結(jié)晶生成鳥糞石，再由固液分離機(jī)分離出鳥糞石，液體送入污水厭氧發(fā)酵工藝進(jìn)一步處理。本發(fā)明的方法，除磷可達(dá)80~90%，除氨、氮可達(dá)70~80%，出水可適合厭氧發(fā)酵的要求；且反應(yīng)速度快，不受溫度影響，原料易得，成本低，生成的沉淀物鳥糞石也是一種高效緩釋肥。
文檔編號(hào)C02F9/04GK102690001SQ201210184539
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者盧朝霞, 盧譽(yù)遠(yuǎn), 唐興中, 曹傳東, 李宏君, 李勝, 林應(yīng)強(qiáng), 梁景, 田宗義, 粟滿榮, 肖友程, 莫宇飛, 藍(lán)明新, 黃福川 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)