一种沼液过滤柱及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种沼液过滤柱及其应用。沼液过滤柱包括柱体和填充于柱体内的玉米秸秆；玉米秸秆的粒径为20mm～100mm。沼液的过滤方法，包括如下步骤：将待过滤的沼液流经至少一个沼液过滤柱，在沼液过滤柱的出口收集过滤液，即实现对沼液的过滤。沼液过滤柱或玉米秸秆应用在沼液过滤中。本发明具有以下优点：玉米秸秆廉价易得，实现了玉米秸秆的第一次循环利用；过滤沼液后，玉米秸秆无需冲洗，节省水资源，废弃的玉米秸秆可直接用于好氧堆肥，实现了秸秆的第二次循环利用；解决了对沼液中悬浮物高，在滴灌及膜浓缩处理过程中容易导致堵塞问题，且过滤过程为纯物理过滤，极大的保留了沼液中原有的各类营养物质，保证了处理手段的长期稳定运行。
【专利说明】一种沼液过滤柱及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种沼液过滤柱及其应用，属于环境工程领域。
【背景技术】
[0002] 随着规模化畜禽养殖业的快速发展，畜禽粪便如何处理处置显得尤为重要。沼气 工程作为一种处理手段由于其能够通过发酵产生清洁的能源气体而被广泛采用。但与此 同时，还产生了大量的发酵后残留液体一沼液。沼液中含有丰富的作物生长所需的营养 元素，包括氮、磷、钾等大量元素，铁、硼、钥、镁等中微量元素，以及丰富的各类氨基酸、蛋白 质、维生素、各类酶、植物生长激素以及抗逆抗病虫害的物质。因此，沼液是非常好的有机肥 料，已经有大量的研究人员验证了沼液作为肥料的优势。现有的沼液作为肥料的施用手段 主要有两种，一是通过滴灌直接施用，二是通过膜浓缩技术先减少沼液的体积，使其更易保 存和运输，之后再稀释施用。上述两种施用方法都存在一个共同的技术障碍，即滴灌管道微 孔与膜孔的堵塞问题，如何有效的去除沼液中的悬浮物成为这两种处理手段运行效果的关 键。现有的过滤手段仍以一些常见的过滤材料为主，且尤以石英砂或河砂为主要材料的砂 滤使用最为普遍，但常规滤料在达到饱和状态后需要通过反冲洗进行再生，这一过程不仅 浪费水资源，且反冲洗的出水也是高浓度污水，同样需要进行处理，增加了运行成本，因此， 亟需找到一种技术方法或替代滤料以延长过滤的运行时间，降低运行成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种沼液过滤柱及其应用，本发明解决了对沼液中悬浮物 高，在滴灌及膜浓缩处理过程中容易导致堵塞问题；且沼液过滤柱中滤料无需反复冲洗，使 用后的滤料可回收利用。
[0004]本发明提供的沼液过滤柱，其包括柱体和填充于所述柱体内的玉米秸杆；
[0005]所述玉米結杆的粒径为20mm?100mm。
[0006] 本发明中，所述沼液过滤柱采用的所述玉米秸杆的粒径具体可为20mm、50mm或 20mm~ 50mm〇 〇
[0007] 上述的沼液过滤柱，所述玉米秸杆的质量含水率可为8%?15%，具体可为9%。
[0008] 上述的沼液过滤柱，所述玉米秸杆的平均粒径间隔可为5mm;
[0009]粒径小于20mm的所述玉米秸杆，由于粒径较小，可能会通过滤料的孔隙进入沼液 中，反而增加下一步骤的处理负荷，因此不作为滤料使用。
[0010] 上述的沼液过滤柱，所述沼液过滤柱内的所述玉米秸杆的容重可为〇.IOg^cnT3? 0? 22g?cm3,具体可为 0? 1103g?cm3、0. 1628g?cm3 或 0? 1103g?cm3 ?0? 1628g?cm3。
[0011] 上述的沼液过滤柱，所述沼液过滤柱的柱体内可填充单一粒径或多级粒径的所述 玉米秸杆。
[0012] 上述的沼液过滤柱，所述沼液过滤柱的柱体内填充多级粒径的所述玉米秸杆，且 由所述柱体的顶部至底部，所述玉米秸杆的粒径由大到小分布。
[0013] 本发明中沼液过滤柱中的玉米秸杆的装填方式包括直接装填和压实装填，从而得 到不同容重玉米秸杆的沼液过滤柱。采用直接装填的方式省时省力，操作简便；但由于所述 玉米秸杆质地较轻，直接装填后滤料间的孔隙度较大，容重小，因此，形成滤饼层，并达到稳 定运行阶段所需时间较长，总运行时间也较长；采用压实装填的方式需要有外力对所述状 玉米秸杆进行压实操作，增加了装填时间及成本；但压实装填通过外力作用极大的减小了 装填的孔隙度，容重相对较大，因此，能够在较短时间内达到稳定运行状态，但总运行时间 相对较短。
[0014] 本发明还提供了沼液的过滤方法，包括如下步骤：将待过滤的沼液流经至少一个 所述沼液过滤柱，在所述沼液过滤柱的出口收集过滤液，即实现对沼液的过滤。
[0015] 上述的过滤方法，采用若干个串联的所述沼液过滤柱对沼液进行过滤。
[0016] 本发明中所述沼液过滤柱或玉米秸杆可应用于过滤沼液。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0018] (1)玉米秸杆是我国农业生产中极其常见的废弃物，在过去的20多年，玉米种植 面积不断扩大，玉米秸杆产量也持续增加。我国北方地区玉米秸杆极为常见，所用原材料价 格相对低廉，同时实现了玉米秸杆的第一次循环利用。
[0019] (2)过滤沼液后，过滤材料无需反复冲洗，与其他滤料相比节省了水资源；失效后 的秸杆与污泥混合物替换后可用于好氧堆肥，最终作为固体肥料还田，实现了秸杆的第二 次循环利用。
[0020] (3)本发明解决了对沼液中悬浮物高，在滴灌及膜浓缩处理过程中容易导致堵塞 问题，可以大大延长精密过滤部分的有效运行时间，且过滤过程为纯物理过滤，无化学及生 物手段参与其中，极大的保留了沼液中原有的各类营养物质，保证了处理手段的长期稳定 运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明实施例中使用的沼液过滤实验装置的示意图。
[0022] 图2为本发明实施例1中沼液过滤过程中压力的变化图。
[0023] 图3为本发明实施例1中沼液过滤过程中悬浮物的变化图。
[0024] 图4为本发明实施例1中沼液过滤过程中pH的变化图。
[0025] 图5为本发明实施例2中沼液过滤过程中压力的变化图。
[0026] 图6为本发明实施例2中沼液过滤过程中悬浮物的变化图。
[0027] 图7为本发明实施例2中沼液过滤过程中pH的变化图。
【具体实施方式】
[0028] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0029] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0030] 下述实施例中，悬浮物采用重量法测定，依据国家标准GB11901-89《水质--悬浮 物的测定》。
[0031] 浊度采用浊度仪直接测定，仪器型号为Hach2100N。
[0032] 实施例1、单一粒径玉米秸杆装填的沼液过滤柱及其应用
[0033] I、单一粒径玉米秸杆装填的沼液过滤柱的制备
[0034]玉米秸杆的前处理：
[0035] 取自然风干的玉米秸杆，其质量含水率为9%，用齿辊间距为50mm的小型粉碎机 粉碎至45?50mm小段，粒径小于50mm的颗粒状玉米結杆筛去不用。
[0036] 沼液过滤柱的制备：
[0037] 将制备好的颗粒状玉米秸杆装填于一内径为10cm，高度为IOOcm的不锈钢的滤柱 中。将玉米秸杆直接装填到滤柱中，装填高度为85cm，此时，在滤柱中玉米秸杆的容重为 0. 1628g?cm3〇
[0038] 将上述制备的沼液过滤柱连接于图1所示的示意图中，即得到沼液过滤实验装 置，图1中各标记如下：1原液桶,2蠕动泵，3反冲洗出水口，4沼液过滤柱，5滤出液出水口 /反冲洗进水口，6压力表，7流量计。
[0039] 2、单一粒径玉米秸杆装填的沼液过滤柱的性能测试
[0040] 利用本发明沼液过滤柱对表1所示猪粪发酵沼液进行过滤，考察本发明沼液过滤 柱的过滤性能。
[0041] 表1猪粪发酵沼液基本性质
[0042]
【权利要求】
1. 一种沼液过滤柱，其特征在于：所述沼液过滤柱包括柱体和填充于所述柱体内的玉 米結杆； 所述玉米結杆的粒径为20mm?100mm。
2. 根据权利要求1所述的沼液过滤柱，其特征在于：所述玉米秸杆的质量含水率为 8%?15%。
3. 根据权利要求1或2所述的沼液过滤柱，其特征在于：所述玉米秸杆的平均粒径间 隔为5mm。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的沼液过滤柱，其特征在于：所述沼液过滤柱内的 所述玉米結杆的容重为0. IOg ? cnT3?0. 22g ? cnT3。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的沼液过滤柱，其特征在于：所述沼液过滤柱的柱 体内填充单一粒径或多级粒径的所述玉米秸杆。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的沼液过滤柱，其特征在于：所述沼液过滤柱的柱 体内填充多级粒径的所述玉米秸杆，且由所述柱体的顶部至底部，所述玉米秸杆的粒径由 大到小分布。
7. -种沼液的过滤方法，包括如下步骤：将待过滤的沼液流经至少一个权利要求1-6 中任一项所述沼液过滤柱，在所述沼液过滤柱的出口收集过滤液，即实现对沼液的过滤。
8. 根据权利要求7所述的过滤方法，其特征在于：采用若干个串联的所述沼液过滤柱 对沼液进行过滤。
9. 权利要求1-6中任一项所述沼液过滤柱或玉米秸杆在过滤沼液中的应用。
【文档编号】B01D24/10GK104324533SQ201410549409
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】李国学, 张智烨, 袁京, 杜龙龙 申请人:中国农业大学