一種沼液過濾柱及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種沼液過濾柱及其應(yīng)用。沼液過濾柱包括柱體和填充于柱體內(nèi)的玉米秸稈；玉米秸稈的粒徑為20mm～100mm。沼液的過濾方法，包括如下步驟：將待過濾的沼液流經(jīng)至少一個(gè)沼液過濾柱，在沼液過濾柱的出口收集過濾液，即實(shí)現(xiàn)對沼液的過濾。沼液過濾柱或玉米秸稈應(yīng)用在沼液過濾中。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：玉米秸稈廉價(jià)易得，實(shí)現(xiàn)了玉米秸稈的第一次循環(huán)利用；過濾沼液后，玉米秸稈無需沖洗，節(jié)省水資源，廢棄的玉米秸稈可直接用于好氧堆肥，實(shí)現(xiàn)了秸稈的第二次循環(huán)利用；解決了對沼液中懸浮物高，在滴灌及膜濃縮處理過程中容易導(dǎo)致堵塞問題，且過濾過程為純物理過濾，極大的保留了沼液中原有的各類營養(yǎng)物質(zhì)，保證了處理手段的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說明】一種沼液過濾柱及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種沼液過濾柱及其應(yīng)用，屬于環(huán)境工程領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，畜禽糞便如何處理處置顯得尤為重要。沼氣 工程作為一種處理手段由于其能夠通過發(fā)酵產(chǎn)生清潔的能源氣體而被廣泛采用。但與此 同時(shí)，還產(chǎn)生了大量的發(fā)酵后殘留液體一沼液。沼液中含有豐富的作物生長所需的營養(yǎng) 元素，包括氮、磷、鉀等大量元素，鐵、硼、鑰、鎂等中微量元素，以及豐富的各類氨基酸、蛋白 質(zhì)、維生素、各類酶、植物生長激素以及抗逆抗病蟲害的物質(zhì)。因此，沼液是非常好的有機(jī)肥 料，已經(jīng)有大量的研究人員驗(yàn)證了沼液作為肥料的優(yōu)勢?，F(xiàn)有的沼液作為肥料的施用手段 主要有兩種，一是通過滴灌直接施用，二是通過膜濃縮技術(shù)先減少沼液的體積，使其更易保 存和運(yùn)輸，之后再稀釋施用。上述兩種施用方法都存在一個(gè)共同的技術(shù)障礙，即滴灌管道微 孔與膜孔的堵塞問題，如何有效的去除沼液中的懸浮物成為這兩種處理手段運(yùn)行效果的關(guān) 鍵?，F(xiàn)有的過濾手段仍以一些常見的過濾材料為主，且尤以石英砂或河砂為主要材料的砂 濾使用最為普遍，但常規(guī)濾料在達(dá)到飽和狀態(tài)后需要通過反沖洗進(jìn)行再生，這一過程不僅 浪費(fèi)水資源，且反沖洗的出水也是高濃度污水，同樣需要進(jìn)行處理，增加了運(yùn)行成本，因此， 亟需找到一種技術(shù)方法或替代濾料以延長過濾的運(yùn)行時(shí)間，降低運(yùn)行成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種沼液過濾柱及其應(yīng)用，本發(fā)明解決了對沼液中懸浮物 高，在滴灌及膜濃縮處理過程中容易導(dǎo)致堵塞問題；且沼液過濾柱中濾料無需反復(fù)沖洗，使 用后的濾料可回收利用。
[0004]本發(fā)明提供的沼液過濾柱，其包括柱體和填充于所述柱體內(nèi)的玉米秸桿；
[0005]所述玉米結(jié)桿的粒徑為20mm?100mm。
[0006] 本發(fā)明中，所述沼液過濾柱采用的所述玉米秸桿的粒徑具體可為20mm、50mm或 20mm~ 50mm〇 〇
[0007] 上述的沼液過濾柱，所述玉米秸桿的質(zhì)量含水率可為8%?15%，具體可為9%。
[0008] 上述的沼液過濾柱，所述玉米秸桿的平均粒徑間隔可為5mm;
[0009]粒徑小于20mm的所述玉米秸桿，由于粒徑較小，可能會通過濾料的孔隙進(jìn)入沼液 中，反而增加下一步驟的處理負(fù)荷，因此不作為濾料使用。
[0010] 上述的沼液過濾柱，所述沼液過濾柱內(nèi)的所述玉米秸桿的容重可為〇.IOg^cnT3? 0? 22g?cm3,具體可為 0? 1103g?cm3、0. 1628g?cm3 或 0? 1103g?cm3 ?0? 1628g?cm3。
[0011] 上述的沼液過濾柱，所述沼液過濾柱的柱體內(nèi)可填充單一粒徑或多級粒徑的所述 玉米秸桿。
[0012] 上述的沼液過濾柱，所述沼液過濾柱的柱體內(nèi)填充多級粒徑的所述玉米秸桿，且 由所述柱體的頂部至底部，所述玉米秸桿的粒徑由大到小分布。
[0013] 本發(fā)明中沼液過濾柱中的玉米秸桿的裝填方式包括直接裝填和壓實(shí)裝填，從而得 到不同容重玉米秸桿的沼液過濾柱。采用直接裝填的方式省時(shí)省力，操作簡便；但由于所述 玉米秸桿質(zhì)地較輕，直接裝填后濾料間的孔隙度較大，容重小，因此，形成濾餅層，并達(dá)到穩(wěn) 定運(yùn)行階段所需時(shí)間較長，總運(yùn)行時(shí)間也較長；采用壓實(shí)裝填的方式需要有外力對所述狀 玉米秸桿進(jìn)行壓實(shí)操作，增加了裝填時(shí)間及成本；但壓實(shí)裝填通過外力作用極大的減小了 裝填的孔隙度，容重相對較大，因此，能夠在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，但總運(yùn)行時(shí)間 相對較短。
[0014] 本發(fā)明還提供了沼液的過濾方法，包括如下步驟：將待過濾的沼液流經(jīng)至少一個(gè) 所述沼液過濾柱，在所述沼液過濾柱的出口收集過濾液，即實(shí)現(xiàn)對沼液的過濾。
[0015] 上述的過濾方法，采用若干個(gè)串聯(lián)的所述沼液過濾柱對沼液進(jìn)行過濾。
[0016] 本發(fā)明中所述沼液過濾柱或玉米秸桿可應(yīng)用于過濾沼液。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] (1)玉米秸桿是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中極其常見的廢棄物，在過去的20多年，玉米種植 面積不斷擴(kuò)大，玉米秸桿產(chǎn)量也持續(xù)增加。我國北方地區(qū)玉米秸桿極為常見，所用原材料價(jià) 格相對低廉，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了玉米秸桿的第一次循環(huán)利用。
[0019] (2)過濾沼液后，過濾材料無需反復(fù)沖洗，與其他濾料相比節(jié)省了水資源；失效后 的秸桿與污泥混合物替換后可用于好氧堆肥，最終作為固體肥料還田，實(shí)現(xiàn)了秸桿的第二 次循環(huán)利用。
[0020] (3)本發(fā)明解決了對沼液中懸浮物高，在滴灌及膜濃縮處理過程中容易導(dǎo)致堵塞 問題，可以大大延長精密過濾部分的有效運(yùn)行時(shí)間，且過濾過程為純物理過濾，無化學(xué)及生 物手段參與其中，極大的保留了沼液中原有的各類營養(yǎng)物質(zhì)，保證了處理手段的長期穩(wěn)定 運(yùn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中使用的沼液過濾實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中沼液過濾過程中壓力的變化圖。
[0023] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中沼液過濾過程中懸浮物的變化圖。
[0024] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中沼液過濾過程中pH的變化圖。
[0025] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例2中沼液過濾過程中壓力的變化圖。
[0026] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例2中沼液過濾過程中懸浮物的變化圖。
[0027] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例2中沼液過濾過程中pH的變化圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0029] 下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0030] 下述實(shí)施例中，懸浮物采用重量法測定，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB11901-89《水質(zhì)--懸浮 物的測定》。
[0031] 濁度采用濁度儀直接測定，儀器型號為Hach2100N。
[0032] 實(shí)施例1、單一粒徑玉米秸桿裝填的沼液過濾柱及其應(yīng)用
[0033] I、單一粒徑玉米秸桿裝填的沼液過濾柱的制備
[0034]玉米秸桿的前處理：
[0035] 取自然風(fēng)干的玉米秸桿，其質(zhì)量含水率為9%，用齒輥間距為50mm的小型粉碎機(jī) 粉碎至45?50mm小段，粒徑小于50mm的顆粒狀玉米結(jié)桿篩去不用。
[0036] 沼液過濾柱的制備：
[0037] 將制備好的顆粒狀玉米秸桿裝填于一內(nèi)徑為10cm，高度為IOOcm的不銹鋼的濾柱 中。將玉米秸桿直接裝填到濾柱中，裝填高度為85cm，此時(shí)，在濾柱中玉米秸桿的容重為 0. 1628g?cm3〇
[0038] 將上述制備的沼液過濾柱連接于圖1所示的示意圖中，即得到沼液過濾實(shí)驗(yàn)裝 置，圖1中各標(biāo)記如下：1原液桶,2蠕動泵，3反沖洗出水口，4沼液過濾柱，5濾出液出水口 /反沖洗進(jìn)水口，6壓力表，7流量計(jì)。
[0039] 2、單一粒徑玉米秸桿裝填的沼液過濾柱的性能測試
[0040] 利用本發(fā)明沼液過濾柱對表1所示豬糞發(fā)酵沼液進(jìn)行過濾，考察本發(fā)明沼液過濾 柱的過濾性能。
[0041] 表1豬糞發(fā)酵沼液基本性質(zhì)
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種沼液過濾柱，其特征在于：所述沼液過濾柱包括柱體和填充于所述柱體內(nèi)的玉 米結(jié)桿； 所述玉米結(jié)桿的粒徑為20mm?100mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼液過濾柱，其特征在于：所述玉米秸桿的質(zhì)量含水率為 8%?15%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沼液過濾柱，其特征在于：所述玉米秸桿的平均粒徑間 隔為5mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的沼液過濾柱，其特征在于：所述沼液過濾柱內(nèi)的 所述玉米結(jié)桿的容重為0. IOg ? cnT3?0. 22g ? cnT3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的沼液過濾柱，其特征在于：所述沼液過濾柱的柱 體內(nèi)填充單一粒徑或多級粒徑的所述玉米秸桿。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的沼液過濾柱，其特征在于：所述沼液過濾柱的柱 體內(nèi)填充多級粒徑的所述玉米秸桿，且由所述柱體的頂部至底部，所述玉米秸桿的粒徑由 大到小分布。
7. -種沼液的過濾方法，包括如下步驟：將待過濾的沼液流經(jīng)至少一個(gè)權(quán)利要求1-6 中任一項(xiàng)所述沼液過濾柱，在所述沼液過濾柱的出口收集過濾液，即實(shí)現(xiàn)對沼液的過濾。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的過濾方法，其特征在于：采用若干個(gè)串聯(lián)的所述沼液過濾柱 對沼液進(jìn)行過濾。
9. 權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述沼液過濾柱或玉米秸桿在過濾沼液中的應(yīng)用。
【文檔編號】B01D24/10GK104324533SQ201410549409
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】李國學(xué), 張智燁, 袁京, 杜龍龍 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)