公布日：2023.01.24
申請(qǐng)日：2022.12.09
分類號(hào)：B01J20/20(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I;C01B25/45(2006.01)I;C02F1/28(2006.01)N;C02F1/461(2006.01)N;C02F1/52(2006.01)N;C02F3/28(2006.01)N;
C02F103/20(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種養(yǎng)殖廢水的資源化處理方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域；該方法包括以下步驟：S1、將養(yǎng)殖廢水進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理后，固液分離，收集液相，制得厭氧發(fā)酵廢水；S2、將鎂源、吸附劑添加至所述厭氧發(fā)酵廢水中結(jié)晶，固液分離，收集得鳥糞石；收集液相為結(jié)晶后廢水；S3、將所述結(jié)晶后廢水進(jìn)行電解處理；所述吸附劑包括以下制備原料：生物質(zhì)原料、氧化石墨烯和鐵源。本發(fā)明的資源化處理方法中，利用吸附劑本身的吸附作用，初步實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮和磷酸根的吸附；在吸附的同時(shí)，鎂源中鎂離子、氨氮和磷酸根會(huì)結(jié)合形成鳥糞石，從而實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖廢水中氨氮和磷元素的資源化。
權(quán)利要求書
1.一種養(yǎng)殖廢水的資源化處理方法，其特征在于，由以下步驟組成：S1、將養(yǎng)殖廢水依次經(jīng)過初沉淀、粗格柵、細(xì)格柵和沉降池，進(jìn)行固液分離后，制得預(yù)處理養(yǎng)殖廢水；再將預(yù)處理養(yǎng)殖廢水進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理后，固液分離，收集液相，制得厭氧發(fā)酵廢水；S2、將鎂源、吸附劑添加至所述厭氧發(fā)酵廢水中結(jié)晶，固液分離，收集得鳥糞石；收集液相為結(jié)晶后廢水；S3、將所述結(jié)晶后廢水進(jìn)行電解處理；所述電解處理后的廢水進(jìn)行加熱蒸發(fā)，制得處理后的養(yǎng)殖廢水；所述養(yǎng)殖廢水為含磷廢水；所述吸附劑包括以下重量份數(shù)的制備原料：生物質(zhì)原料100份、氧化石墨烯40份和鐵源3份；所述吸附劑的制備方法，包括以下步驟：S01、制備氧化石墨烯分散液；S02、將所述鐵源添加至所述氧化石墨烯分散液中，制得鐵改性氧化石墨烯分散液；S03、將所述生物質(zhì)原料添加至所述鐵改性氧化石墨烯分散液中超聲分散，固液分離，收集固相；S04、將步驟S03所得固相煅燒；所述氧化石墨烯的橫向尺寸為40μm-50μm；所述吸附劑與所述厭氧發(fā)酵廢水的質(zhì)量體積比為10mg：1L-2L；所述鎂源中鎂和所述養(yǎng)殖廢水中磷酸根的摩爾比為1:0.9-1；步驟S04中所述煅燒的溫度為400℃-500℃；所述電解的電流密度為3A/cm2-5A/cm2；所述加熱蒸發(fā)的溫度為80℃-90℃；所述加熱蒸發(fā)的時(shí)間為1h-2h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物質(zhì)原料包括玉米秸稈和棉花秸稈中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S03中所述超聲的功率為200W-300W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電解的時(shí)間為2h-3h。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種養(yǎng)殖廢水的資源化處理方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題和缺陷的至少一個(gè)方面。
具體如下：本發(fā)明提供了一種養(yǎng)殖廢水的資源化處理方法，包括以下步驟：
S1、將養(yǎng)殖廢水進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理后，固液分離，收集液相，制得厭氧發(fā)酵廢水；
S2、將鎂源、吸附劑添加至所述厭氧發(fā)酵廢水中結(jié)晶，固液分離，收集固相；
收集液相為結(jié)晶后廢水；
S3、將所述結(jié)晶后廢水進(jìn)行電解處理；
所述養(yǎng)殖廢水為含磷廢水；
所述吸附劑包括以下制備原料：
生物質(zhì)原料、氧化石墨烯和鐵源。
根據(jù)本發(fā)明資源化處理方法中的一種技術(shù)方案，至少具備如下有益效果：
本發(fā)明的資源化處理方法中先通過對(duì)養(yǎng)殖廢水進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理后，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖廢水中的COD的初步去除；再將吸附劑和鎂源添加至厭氧發(fā)酵廢水中，利用吸附劑本身的吸附作用，初步實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮和磷酸根的吸附；在吸附的同時(shí)，鎂源中鎂離子、氨氮和磷酸根會(huì)結(jié)合形成鳥糞石，從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水中氨氮和磷酸根的有效回收；吸附劑除起到成核位點(diǎn)的作用，還能夠?qū)捬醢l(fā)酵廢水中COD進(jìn)行進(jìn)一步的去除，從而進(jìn)一步減低了厭氧發(fā)酵廢水中的COD；本發(fā)明再通過固液分離，將固相進(jìn)行回收，從而實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖廢水中氨氮和磷元素的資源化。
同時(shí)，本發(fā)明還通過對(duì)結(jié)晶后廢水進(jìn)行電解處理，利用電解過程中產(chǎn)生的氫氧根，將結(jié)晶后的廢水中氨氮轉(zhuǎn)化為一水合氨，從而有利于氨氮的進(jìn)一步回收處理。
本發(fā)明中吸附劑由生物質(zhì)原料、氧化石墨烯和鐵源組成；其中生物質(zhì)原料可以形成生物炭，其具有較好的吸附性能；而鐵源中鐵元素具有較好的絡(luò)合作用，從而能夠?qū)Y(jié)晶廢水中氨氮和磷酸根相互作用，從而提升吸附效果，從而促進(jìn)鳥糞石的形成；即本發(fā)明中通過上述物種之間的搭配使用，從而進(jìn)一步提升了氨氮和磷元素的資源化，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖廢水中COD的有效去除。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述養(yǎng)殖廢水中氨氮的質(zhì)量含量為1000mg/L-2000mg/L。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述養(yǎng)殖廢水中總磷的質(zhì)量含量為180mg/L-200mg/L。
養(yǎng)殖廢水中含有較高濃度的氨氮和磷，若不進(jìn)行回收利用，則會(huì)導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述吸附劑包括以下重量份數(shù)的制備原料：
生物質(zhì)原料100份、氧化石墨烯20份-50份和鐵源3份-5份。
在制備過程中，氧化石墨烯為承載平臺(tái)，起到承載鐵源的作用；因此，相對(duì)于氧化石墨烯而言，鐵源的用量相對(duì)較少；而生物質(zhì)原料最終用于形成生物炭，而生物炭對(duì)最終吸附劑的吸附效果存在影響，因此，生物質(zhì)原料的用量相對(duì)較高。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述生物質(zhì)原料包括玉米秸稈和棉花秸稈中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述鎂源為硫酸鎂和氧化鎂中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述鎂源中鎂離子和所述養(yǎng)殖廢水中磷酸根的摩爾比為1:0.9-1。
通過控制鎂鹽的添加量，提高了養(yǎng)殖廢水中氨氮和磷酸鹽的轉(zhuǎn)化率；從而制得了高純度的鳥糞石；鎂離子含量過低，則會(huì)導(dǎo)致沉淀不完全；鎂離子含量過高，則會(huì)導(dǎo)致磷酸根與鎂離子結(jié)合形成Mg3(PO4)2；從而影響鳥糞石的純度。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述吸附劑與所述厭氧發(fā)酵廢水的質(zhì)量體積比為10mg：1L-2L。
本發(fā)明實(shí)施方式中吸附劑的添加量少，在步驟S2中固相中的殘留量小，并不會(huì)對(duì)最終固相中鳥糞石的純度產(chǎn)生較大的影響。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述結(jié)晶過程中分散速度為400r/min-500r/min。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述結(jié)晶的時(shí)間為50min-60min。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述鐵源為硫酸鐵。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述吸附劑的制備方法，包括以下步驟：
S01、制備氧化石墨烯分散液；
S02、將所述鐵源添加至所述氧化石墨烯分散液中，制得鐵改性氧化石墨烯分散液；
S03、將所述生物質(zhì)原料添加至所述鐵改性氧化石墨烯分散液中超聲分散，固液分離，收集固相；
S04、將步驟S03所得固相煅燒。
在吸附劑的制備過程中，先制備氧化石墨烯分散液，從而使得氧化石墨烯充分分散；再將鐵源添加至氧化石墨烯分散液中，利用氧化石墨烯表面豐富的官能團(tuán)，從而將鐵源絡(luò)合在氧化石墨烯的表面，從而對(duì)氧化石墨烯實(shí)現(xiàn)鐵改性；最后再將生物質(zhì)原料添加至鐵改性氧化石墨烯分散液中，通過超聲作用使生物質(zhì)原料和鐵改性氧化石墨烯進(jìn)行充分的混合，再將混合后的固相進(jìn)行煅燒，從而制得吸附劑。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述氧化石墨烯分散液的質(zhì)量濃度為5mg/L-10mg/L。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述氧化石墨烯的橫向尺寸為40μm-50μm。
通過將氧化石墨烯的橫向尺寸控制在上述范圍，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵源和生物質(zhì)原料最終轉(zhuǎn)化形成的生物炭的更好的承載，從而進(jìn)一步提升了吸附劑的效果。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述生物質(zhì)原料的目數(shù)為200目-400目。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S03中所述超聲的功率為200W-300W。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S04中所述超聲的時(shí)間為5min-10min。
通過對(duì)超聲功率和時(shí)間的控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)生物質(zhì)原料分散效果進(jìn)行控制。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S04中所述煅燒的溫度為400℃-500℃。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S04中所述煅燒的時(shí)間為4h-5h。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S04中所述煅燒中的氣氛為氮?dú)狻?/span>
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述電解的電流密度為3A/dm2-5A/dm2。
通過對(duì)電解的電流密度進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電解效果進(jìn)行控制。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述電解的時(shí)間為2h-3h。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述電解采用惰性電極。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述電解的陽極為涂層鈦陽極（DSA）。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述電解的陰極為石墨電極。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述電解處理后的廢水進(jìn)行加熱蒸發(fā)，制得處理后的養(yǎng)殖廢水。
通過對(duì)電解處理后的廢水進(jìn)行加熱蒸發(fā)，從而使得電解處理后的廢水中一水合氨揮發(fā)，實(shí)現(xiàn)氨氮的進(jìn)一步回收。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述加熱蒸發(fā)的溫度為80℃-90℃。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述加熱蒸發(fā)的時(shí)間為1h-2h。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S2中所述固相中主要成分為鳥糞石。
（發(fā)明人：劉光石;何捷;劉欣;陳金花;李進(jìn);湯文艷;鄧光躍;劉遠(yuǎn)宏）
