專利名稱：一種去除沼液中重金屬的工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是大型養(yǎng)殖場沼氣工程產(chǎn)生的沼液中重金屬去除的方法，特別是沼液中重金屬去除的工藝、重金屬吸附劑及其配套裝置。
背景技術(shù)：
隨著大型養(yǎng)豬場的發(fā)展和沼氣工程的建設(shè)，養(yǎng)豬場沼液數(shù)量日益增加。沼液本身是很好的有機(jī)肥，可以用來土壤灌溉或者稀釋后直接水培蔬菜。沼液的資源化利用可以節(jié)約灌溉用水和減少化肥的使用量，符合當(dāng)今社會循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色農(nóng)業(yè)的理念，具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。由于沼液中富集有銅、鎘、鉻、鋅、鉛等微量重金屬，長期使用含微量重金屬的沼液進(jìn)行土壤灌溉或者水培蔬菜，會在土壤及植物體內(nèi)造成重金屬富集，從而危害食品安全和人類健康。重金屬是一類對人體危害較大的污染物，其毒性隨形態(tài)而異，部分毒性較大，在環(huán)境中不易降解，易被生物富集，并具有生物放大效應(yīng)，危及人類及各類生物的生存。因此研究沼液中重金屬污染物的去除技術(shù)是保證沼液安全灌溉及安全資源化利用迫切需要解決的問題。

目前各種工業(yè)廢水中重金屬的去除方法很多，有化學(xué)法、物化法和生物法，其中化學(xué)沉淀法是去除重金屬污染物經(jīng)典方法之一。近年來，基于對天然礦物的表面活性、超細(xì)效應(yīng)、化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)及其改性技術(shù)等方面的研究，發(fā)現(xiàn)了礦物具有良好的環(huán)境屬性。利用種類繁多、儲量豐富、價(jià)格低廉、處理工藝相對簡單的天然礦物進(jìn)行廢水處理，具有投資少、效果好且二次污染小等優(yōu)點(diǎn)。世界許多國家，特別是發(fā)達(dá)國家對非金屬礦物在污水治理中的應(yīng)用非常重視，如蒙脫石、累托石、海泡石、沸石、硅灰石、電氣石等，在水體污染治理中得到了不同程度的利用。天然粘土礦物是以含鋁、鎂等元素為主的一類硅酸鹽礦物，除海泡石、坡縷石等少數(shù)為層鏈狀夕卜，其它均為層狀結(jié)構(gòu)。粘土礦物形成過程中，由于經(jīng)常發(fā)生不等價(jià)的類質(zhì)同象替代作用(如Si—0四面體的Si4+被Al3+代替；Al — 0八面體的Al3+被Fe2+等代替)，造成層間產(chǎn)生永久性負(fù)電荷。為維持電荷平衡，必須吸附周圍環(huán)境中的陽離子，如K+、Na2+、Ca2+等。這些陽離子具有可交換性，可與環(huán)境中其它離子發(fā)生交換反應(yīng)，達(dá)到去除的目的。由于粘土礦物具有很強(qiáng)的層間反應(yīng)活性，用不同結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的化合物進(jìn)行改性，能很大程度地提高粘土礦物對污染物的吸附性，獲得不同性能的污水凈化劑。在水污染治理方面，粘土礦物主要用于化工和生活用水過濾，如重金屬離子Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cr2+、As3+、Ni2+等的去除，陰離子NH3N—、H:P04'HPO42'P043_等的清除處理，以及廢水中有機(jī)污染物和陽離子染色物的吸附去除。目前還未有采用以上吸附劑法去除沼液重金屬的工藝、專用水處理劑及專用裝置的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種利用不同的吸附劑，采用多級組合吸附工藝，高效去除沼液中重金屬污染物的方法及其裝置。本凈化工藝采用天然粘土礦物粉末制成的重金屬吸附劑JK-1、粘土基陶粒以及經(jīng)改性后的沸石對沼液中存在的七種重金屬污染物進(jìn)行多級吸附，達(dá)到完全去除沼液中重金屬污染物的目的。技術(shù)的實(shí)施可以去除沼液中存在的七種重金屬污染物，解決阻礙沼液安全資源化利用的瓶頸問題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，其工藝流程為:
1、一級吸附。將沼液放入一級吸附池，按照1:100的比例投加重金屬吸附劑。攪拌
0.5 I小時(shí)，然后靜置0.5 I小時(shí)，再將沼液上清液導(dǎo)入緩沖提升池內(nèi)，沉淀仍留在吸附池的底部待排。此時(shí)可再放入第二批待凈化的沼液進(jìn)行投藥攪拌處理。重金屬吸附劑為市售經(jīng)高溫焙燒改性的硅藻土。2、二級吸附。將緩沖提升池內(nèi)沼液上清液導(dǎo)入到二級吸附池，池內(nèi)設(shè)有以粘土基陶粒為主的吸附過濾層，沼液經(jīng)吸附過濾后流入三級吸附池，二級吸附劑為市售的粘土基陶粒。3、三級吸附。三級吸附池內(nèi)裝有改性沸石填料，沼液經(jīng)吸附過濾去除重金屬，凈化后出水，排出的沼液安全灌溉及資源化利用。三級吸附劑為經(jīng)酸洗改性的市售沸石。本發(fā)明的設(shè)備構(gòu)成為一、二、三級吸附池組成，在一級吸附池上設(shè)有攪拌裝置，在一級吸附池旁設(shè)有緩沖提升池，在一級吸附池與緩沖提升池之間設(shè)有一個(gè)或多個(gè)帶閥門的連通管，在緩沖提升池內(nèi)設(shè)有提升泵，二級吸附池內(nèi)鵝卵石承托層和粘土陶粒基填料，三級吸附池內(nèi)設(shè)有改性沸石填料，二級吸附池與三級吸附池下部連通，三級吸附池的出水口設(shè)在三級吸附池的上部。該裝置每批 次處理時(shí)間約為I 2h，可24h連續(xù)運(yùn)行，沼液處理量隨設(shè)備的大小變動。攪拌池I中的污泥定期從排泥口排出，其含水率約為75%，加入7%的石灰自然晾曬，進(jìn)行污泥干化、殺菌及微量重金屬鈍化處理。處理時(shí)間約為24-48h，處理后的污泥含水率為45%，小于60%，達(dá)到垃圾填埋標(biāo)準(zhǔn)。有害菌及蟲卵數(shù)量大大減少，重金屬被鈍化，不會隨雨水外滲。達(dá)到無害化處理的目的，可外運(yùn)至生活垃圾填埋場進(jìn)行填埋。二級吸附池3中的陶粒達(dá)到吸附飽和后加入2-3%石灰進(jìn)行殺菌、金屬鈍化處理后運(yùn)送至生活垃圾場填埋。三級吸附池4中的沸石達(dá)到吸附飽和后可通過不定期加酸反洗再生重復(fù)利用。反洗液用石灰進(jìn)行中和處理。本發(fā)明工藝流程的特點(diǎn):
1.采用市售的硅藻土、陶粒及沸石作為水處理劑，來源易得，種類繁多、儲量豐富、價(jià)格低廉。2.采用物理吸附法對沼液重金屬進(jìn)行凈化處理，工藝簡單、投資少、效果好。易于為養(yǎng)殖企業(yè)所接受。2.工藝實(shí)施產(chǎn)生的固廢經(jīng)無害化處理可運(yùn)至生活垃圾填埋場處理，填料沸石可酸洗再生利用，不產(chǎn)生二次污染。3.裝置設(shè)計(jì)簡單，大部分利用重力自流模式，運(yùn)行電費(fèi)低，易于維護(hù)?？?4h連續(xù)運(yùn)行，水力負(fù)荷大。


圖1為本發(fā)明的設(shè)備示意圖，
圖2為圖1的俯視圖。其中I——一級吸附池，2——緩沖提升池，3——二級吸附池，4——三級吸附池，5――提升泵，6――鵝卵石承托層，7――粘土陶?；盍?，8――改性沸石填料，9――攪拌裝置，10——排泥口，11——連通管，12——溢流口，13——布水器。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1重金屬吸附劑JK-1對沼液中重金屬的吸附效果室內(nèi)研究
測定原沼液中Cu、Cd、Pb、Cr、Zn、As、Hg這七種重金屬的含量，數(shù)據(jù)及測定方法見表I。取沼液1L,加入IOg吸附劑JK-1,用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌30min,靜置20min后分
離出上清液測定其中七種重金屬的含量見表I。傾倒出上清液800mL，倒入裝有陶粒的I升燒杯中，浸泡半小時(shí)后倒出測定清液中重金屬含量，見表I。再將清液倒入裝有改性沸石的燒杯中，浸泡半小時(shí)后測定溶液中重金屬含量，見表I。計(jì)算三級吸附中重金屬的去除率，列于表I。表1.吸附劑對沼液重金屬吸附效果的小試研究數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種去除沼液中重金屬的工藝，其特征在于其工藝流程為: 1)、一級吸附 將沼液放入一級吸附池，按照1:100的比例投加重金屬吸附劑，攪拌0.5 I小時(shí)，然后靜置0.5 I小時(shí)，再將沼液上清液導(dǎo)入緩沖提升池內(nèi)，沉淀仍留在吸附池的底部待排，此時(shí)可再放入第二批待凈化的沼液進(jìn)行投藥攪拌處理，重金屬吸附劑為市售經(jīng)高溫焙燒改性的硅藻土； 2)、二級吸附 將緩沖提升池內(nèi)沼液上清液導(dǎo)入到二級吸附池，池內(nèi)設(shè)有以粘土基陶粒為主的吸附過濾層，沼液經(jīng)吸附過濾后流入三級吸附池，二級吸附劑為市售的粘土基陶粒； 3)、三級吸附 三級吸附池內(nèi)裝有改性沸石填料，沼液經(jīng)吸附過濾去除重金屬，凈化后出水，排出的沼液安全灌溉及資源化利用，三級吸附劑為經(jīng)酸洗改性的市售沸石。
2.—種去除沼液中重金屬的工藝的設(shè)備，它主要是由一、二、三級吸附池組成，其特征在于一級吸附池上設(shè)有攪拌裝置，在一級吸附池旁設(shè)有緩沖提升池，在一級吸附池與緩沖提升池之間設(shè)有一個(gè)或多個(gè)帶閥門的連通管，在緩沖提升池內(nèi)設(shè)有提升泵，二級吸附池內(nèi)鵝卵石承托層和粘土陶?；盍?，三級吸附池內(nèi)設(shè)有改性沸石填料，二級吸附池與三級吸附池下部連通，三級吸附池的出 水口設(shè)在三級吸附池的上部。
全文摘要
本發(fā)明提出了大型養(yǎng)殖場沼氣工程產(chǎn)生的沼液中重金屬去除的方法、工藝、吸附劑及其配套裝置。它是應(yīng)用天然粘土礦物粉末制成的重金屬吸附劑、粘土基陶粒填料、改性沸石填料對沼液中存在的七種重金屬進(jìn)行三級吸附凈化的新工藝,不產(chǎn)生二次污染，能耗低，工藝簡單。技術(shù)的實(shí)施可以去除沼液中存在的七種重金屬污染物，解決阻礙沼液安全資源化利用的瓶頸問題。
文檔編號C02F103/20GK103172134SQ20131006923
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者康群, 李兆華, 陳紅兵, 封瑛, 劉念, 胡少剛 申請人:湖北大學(xué)