[发明专利]一种去除沼液中重金属的工艺及设备

说明书

技术领域

本发明涉及的是大型养殖场沼气工程产生的沼液中重金属去除的方法，特别是沼液中重金属去除的工艺、重金属吸附剂及其配套装置。

背景技术

随着大型养猪场的发展和沼气工程的建设，养猪场沼液数量日益增加。沼液本身是很好的有机肥，可以用来土壤灌溉或者稀释后直接水培蔬菜。沼液的资源化利用可以节约灌溉用水和减少化肥的使用量，符合当今社会循环经济、绿色农业的理念，具有很大的推广应用价值。

由于沼液中富集有铜、镉、铬、锌、铅等微量重金属，长期使用含微量重金属的沼液进行土壤灌溉或者水培蔬菜，会在土壤及植物体内造成重金属富集，从而危害食品安全和人类健康。重金属是一类对人体危害较大的污染物，其毒性随形态而异，部分毒性较大，在环境中不易降解，易被生物富集，并具有生物放大效应，危及人类及各类生物的生存。因此研究沼液中重金属污染物的去除技术是保证沼液安全灌溉及安全资源化利用迫切需要解决的问题。

目前各种工业废水中重金属的去除方法很多，有化学法、物化法和生物法,其中化学沉淀法是去除重金属污染物经典方法之一。

近年来，基于对天然矿物的表面活性、超细效应、化学成分、晶体结构、物理性质及其改性技术等方面的研究，发现了矿物具有良好的环境属性。利用种类繁多、储量丰富、价格低廉、处理工艺相对简单的天然矿物进行废水处理，具有投资少、效果好且二次污染小等优点。世界许多国家，特别是发达国家对非金属矿物在污水治理中的应用非常重视，如蒙脱石、累托石、海泡石、沸石、硅灰石、电气石等，在水体污染治理中得到了不同程度的利用。天然粘土矿物是以含铝、镁等元素为主的一类硅酸盐矿物，除海泡石、坡缕石等少数为层链状外，其它均为层状结构。粘土矿物形成过程中，由于经常发生不等价的类质同象替代作用(如Si—0四面体的Si⁴⁺被Al³⁺代替;Al —O八面体的A1³⁺被Fe²⁺等代替)，造成层间产生永久性负电荷。为维持电荷平衡，必须吸附周围环境中的阳离子，如K⁺、Na²⁺、 Ca²⁺等。这些阳离子具有可交换性，可与环境中其它离子发生交换反应，达到去除的目的。由于粘土矿物具有很强的层间反应活性，用不同结构、性质的化合物进行改性，能很大程度地提高粘土矿物对污染物的吸附性，获得不同性能的污水净化剂。在水污染治理方面，粘土矿物主要用于化工和生活用水过滤，如重金属离子Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Cr²⁺、As³⁺、Ni²⁺等的去除，阴离子NH3N^-、H:PO4^一、HPO₄^2一、PO₄^3-等的清除处理，以及废水中有机污染物和阳离子染色物的吸附去除。

目前还未有采用以上吸附剂法去除沼液重金属的工艺、专用水处理剂及专用装置的报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用不同的吸附剂，采用多级组合吸附工艺，高效去除沼液中重金属污染物的方法及其装置。

本净化工艺采用天然粘土矿物粉末制成的重金属吸附剂JK-1、粘土基陶粒以及经改性后的沸石对沼液中存在的七种重金属污染物进行多级吸附,达到完全去除沼液中重金属污染物的目的。技术的实施可以去除沼液中存在的七种重金属污染物，解决阻碍沼液安全资源化利用的瓶颈问题。

本发明是这样实现的，其工艺流程为：

1、一级吸附。将沼液放入一级吸附池，按照1:100的比例投加重金属吸附剂。搅拌0.5～1小时，然后静置0.5～1小时，再将沼液上清液导入缓冲提升池内，沉淀仍留在吸附池的底部待排。此时可再放入第二批待净化的沼液进行投药搅拌处理。重金属吸附剂为市售经高温焙烧改性的硅藻土。

2、二级吸附。将缓冲提升池内沼液上清液导入到二级吸附池，池内设有以粘土基陶粒为主的吸附过滤层，沼液经吸附过滤后流入三级吸附池，二级吸附剂为市售的粘土基陶粒。

3、三级吸附。三级吸附池内装有改性沸石填料，沼液经吸附过滤去除重金属，净化后出水，排出的沼液安全灌溉及资源化利用。三级吸附剂为经酸洗改性的市售沸石。