专利名称：化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法
技术领域：
本发明涉及以化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法。
背景技术：
过量氨、氮、磷元素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，会抑制沼气的厌氧发酵，影响到沼气的产量和有机物的降解等。磷是造成水体被富营养化的主要原因，实验证明若环境水中总磷浓度达到O. 02mg/L，水环境的生态平衡就极易破坏。据有关资料报道我国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。因此畜禽养殖场污水如何同时进行脱氮、脱氨、脱磷处理，已引起了人们关注。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。这项工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闻。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，没有同时除去氨、氮、磷物的方法
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能高效地同时去除畜禽养殖场废水中的氨、氮、磷，使氨、氮、磷物以鸟粪石的形式沉淀出来的化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法。本发明以如下技术方案解决上述技术问题其工艺步骤是
(I)用固液分离机对污水进行固液分离，液体排入沉降池沉淀进一歩分离；(2)将分离、沉淀后的污水泵入内设多层固定床层的反应塔，床层上铺满添加了CaO和Mg(OH)2的钙镁磷肥作为反应物，加入CaO和Mg (OH)2的质量分别为反应物总质量的1%-3%和1%-4% ;污水在反应塔内反应后，同时除去污水中的氨、氮、磷物，使之生成白色结晶状的鸟粪石沉淀物，沉淀物部分沉下反应塔底部定期或不定期排放，部分随污水流入结晶池；(3)由固定床反应塔出来的污水和鸟粪石沉淀物进入结晶池结晶生成鸟粪石后，同时进入固液分离机分离出鸟粪石，液体送入污水厌氧发酵エ艺进一步处理。固液分离机包括离心分离机和压滤机。固定床反应塔有1-3个。固定床反应塔中污水流速5-30m3 / h。固定床反应塔中各床层的钙镁磷肥厚度为15 20cm。本发明化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法，磷除去质量比可达8(Γ90%，氨、氮除去质量比为达7(Γ80%，出水质量可以适合于厌氧发酵的エ艺要求，利于厌氧发酵处理的顺利进行。而且操作简单，成本低，反应速度快，不受温度的影响，氨、氮、磷去除率高，而且钙镁磷肥来源广泛，成本低，反应生成的沉淀物鸟粪石也是ー种高效的农作物缓释肥。
图I是化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法的エ艺流程图。图中1 一第一液固分离机 2—沉降池 3—污水泵 4一流量监测和控制器5一第一固定反应塔6—安全阀7—第二固定反应塔8一结晶池9一污水泵10—第 ニ液固分离机。
具体实施例方式本发明化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法是基于如下原理当溶液中含有Mg2+、NH+4和P043_、且离子浓度积大于溶度积常数吋，就会自发沉淀生成鸟粪石，此反应的方程式为
M^2+ + NH+. + POl+ + 6H2O — MgNH4PO, ·6H2O磷酸铵镁的溶度积常数Ksp=2. 51X10_13(25°C )，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Ig NH4ー离子可以有13. 6g的沉淀生成。本发明方法所用的钙镁磷肥也称熔融含镁磷肥，是ー种含有磷酸肥的镁铝酸盐玻璃体，无明确分子式和分子量。钙镁磷肥不仅提供12 18%低浓度磷，还能提供大量的硅、钙、镁。它是磷矿石与含镁硅矿石在高炉或电炉中经过高温熔融、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，是ー种多兀素肥料,水溶液呈弱碱性,适用于改良酸性土壌。而常规的畜禽养殖场排出的污水通常显示弱酸性。利用以钙镁磷肥的主要成分作为反应塔固定床エ艺中的反应物，经过污水循环，就能同时除去污水中的氨、氮、磷物，使之生成白色结晶状的鸟粪石沉淀物，鸟粪石沉淀物可从固定床底部排放出颗粒鸟粪石或生成于沉降池中。本エ艺能有效降低畜禽养殖场高含量氨、氮、磷污水处理成本，エ艺也简单，同时提高了钙镁磷肥的利用价值和综合肥效。
从养殖场出来的污水首先经过第一液固分离机I进行液固分离，把固体物和污水分离，然后进入沉降池2进ー步分离固体物和污水，使悬浮物沉降下来，通常需要进行2h。完成沉降后，经过污水泵3和流量控制仪表4，从第一反应塔5下部进入，上塔顶出来，再进入第二反应塔7，最終在反应塔产生的部分鸟粪石颗粒从第二反应塔底部定期或不定期排入结晶池8，部分鸟粪石随污水从第二反应塔上部流入结晶池，停留3h，让鸟粪石充分结晶并沉降下来。完成沉降后通过污水泵将结晶池8中的鸟粪石和污水经过第二液固分离器10把鸟粪石分离出来，分离后的污水进入下一歩污水厌氧发酵エ艺。纯度反应塔床层上添加了 CaO和Mg (OH) 2的钙镁磷肥，所添加的CaO和Mg (OH) 2的纯度分别为含量20% — 50% (m)和20% — 40% (m)的原料，低纯度的处理效果好于高纯度的，既能保证生产效率、也可減少成本。下面结合实施例进ー步详述本发明的技术方案实施例I桂东某养猪场排放的污水PH值为6. 3飞.5 ;污水中含猪粪便、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3(Γ40%，污水流量为20m3/h。污水经过第ー级固液分离后，进入沉降池，静置60min，然后经泵送入固定床反应塔，塔内设置有三层固定床，床层间距为Im;置于床层上的反应物中，钙镁磷肥、CaO和Mg (OH)2分别占总质量的96%、2%和2%，每床层反应物厚度控制在20cm厚，塔内污水流速控制在O. 5m / s ;经过两级反应塔后，沉淀分离出鸟粪石。磷去除率质量比为84. 5%，氨、氮去除率质量比达到71. 5%。实施例2滇东某大型养牛场，排出的污水PH值为6. 4飞.6，污水中含牛粪、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4(Γ45%，污水流量为25 m3/h。污水经固液分离后进入沉降池，静置60min，然后经泵先后送入两级固定床反应塔，塔内设三层固定床，床层间距为O. 8m,床层反应物中钙镁磷肥、CaO和Mg (OH) 2分别占总质量的98%、1%和1%，每床层厚度控制在15cm，塔内污水流速控制在O. 3m / S。沉淀分离出鸟粪石。磷去除率质量比为86%，氨、氮去除率质量比为73%。
权利要求
1.ー种化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法，其特征是エ艺步骤如下 (1)用固液分离机对污水进行固液分离，液体排入沉降池沉淀进一步分离； (2)将分离、沉淀后的污水泵入内设多层固定床层的反应塔，床层上铺满添加了CaO和Mg(OH)2的钙镁磷肥作为反应物，加入CaO和Mg(OH)2的质量分别为反应物总质量的1%_3%和1%-4% ;污水在反应塔内反应后，同时除去污水中的氨、氮、磷物，使之生成白色结晶状的鸟粪石沉淀物，沉淀物部分沉下反应塔底部定期或不定期排放，部分随污水流入结晶池； (3)由固定床反应塔出来的污水和鸟粪石沉淀物进入结晶池结晶生成鸟粪石后，同时进入固液分离机分离出鸟粪石，液体送入污水厌氧发酵エ艺进一歩处理。
2.如权利要求I所述的化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法，其特征是固液分离机包括离心分离机和压滤机。
3.如权利要求I所述的化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法，其特征是固定床反应塔有1-3个。
4.如权利要求I所述的化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法，其特征是固定床反应塔中污水流速5-30m3 / h。
5.如权利要求I所述的化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法，其特征是固定床反应塔中的床层的钙镁磷肥厚度为15 20cm。
全文摘要
一种化学沉淀法处理畜禽养殖场高氨、氮、磷污水的方法，先用固液分离机对污水固液分离，液体排入沉降池进一步分离；分离沉淀后的污水泵入以钙镁磷肥为主要反应物的固定床反应塔，污水在反应塔内同时除去污水中的氨、氮、磷物，沉淀物和污水进入结晶池结晶生成鸟粪石，再由固液分离机分离出鸟粪石，液体送入污水厌氧发酵工艺进一步处理。本发明的方法，除磷可达80~90%，除氨、氮可达70~80%，出水可适合厌氧发酵的要求；且反应速度快，不受温度影响，原料易得，成本低，生成的沉淀物鸟粪石也是一种高效缓释肥。
文档编号C02F9/04GK102690001SQ201210184539
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者卢朝霞, 卢誉远, 唐兴中, 曹传东, 李宏君, 李胜, 林应强, 梁景, 田宗义, 粟满荣, 肖友程, 莫宇飞, 蓝明新, 黄福川 申请人:广西大学