[发明专利]一种回收猪场废水中磷元素的含镁生物炭液体材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于废水处理与固废资源化利用技术领域，公开了一种回收猪场废水中磷元素的含镁生物炭液体材料及其制备方法和应用。所述含镁生物炭液体材料是将含镁废渣粉末与湿猪粪的混合物，加水充分混匀后烘干，将所得固体在保护气氛下600～700℃热解，将所得含镁废渣改性猪粪生物炭加水在胶体磨机中研磨制得。本发明能充分利用发电厂烟气脱硫副产品含镁废渣改性猪粪生物炭，并研磨成液体材料，应用于猪场生化出水深度处理，磷回收率达到99％以上，吸附量在117mg/g以上，同时色度去除率达到87％以上。

技术领域

本发明属于废水处理与固废资源化利用技术领域，更具体地，涉及一种回收猪场废水中磷元素的含镁生物炭液体材料及其制备方法和应用。

背景技术

我国是畜牧业生产大国，近年来，规模化养猪场的比例越来越高，产生了大量的粪便废弃物。目前，规模化养猪场大多采用黑膜沼气池处理猪粪，出水沼液经过生化处理后还会存在磷排放不达标且色度深等问题，容易造成水体富营养化，危害水体动物的生存。因此，有必要进一步回收磷资源。吸附法回收磷元素成本低廉且操作简单，是一种很有前途的回收磷的方法。

生物炭是一种良好的吸附材料，是在缺氧条件下由生物质热解而得来，可以由多种原材料生产，如木材、农业废弃物、污水污泥和畜禽粪便等。生物炭不仅富含氧官能团，而且生产成本低，在环境应用方面具有巨大的潜力。然而，生物炭表面通常带负电荷，因此生物炭对磷的直接吸附能力比较差，因为在pH值范围很宽的水溶液中磷是以阴离子的形式存在的。为了使生物炭更好的吸附水中的磷，目前大多数利用镁、钙、铝、铁等阳离子对生物炭进行改性，进行表面官能团修饰。这些处理能使阳离子嵌入生物炭表面，在生物炭和被吸附物间构建一座阳离子桥，使生物炭吸附磷阴离子的性能大大提高。但是，这些改性方法存在成本高，工艺操作复杂等不足之处，且粉末生物炭施用时易造成粉尘污染。因此，寻找成本低廉且操作简单的改性生物炭方法回收磷资源仍是必需的。

含镁废渣是发电厂镁法烟气脱硫的副产品，其主要成分是硫酸镁和硫酸亚镁，但因其再生利用复杂而被大量抛弃，造成环境污染和资源浪费。用含镁废渣作为镁源，对猪粪生物炭进行改性，能显著提高生物炭的吸附磷酸盐的性能。将工业固体废物与含碳材料共热解制备生物炭，不仅能够显著改善生物炭吸附磷的性能还能够使固废资源化，是可持续发展之道。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明提供一种回收猪场废水中磷元素的含镁生物炭液体材料。该材料具有大的吸附面积，施用时能快速均匀的分散到水体中，避免粉尘污染，提高生物炭吸附效率。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备的含镁生物炭液体材料的制备方法。该方法简单易操作，取材便利，能有效利用工业固体废物和猪场废弃物，使之资源化，同时能够有效解决猪场生化出水色度深和水体富营养化的问题。

本发明的再一目的在于提供上述方法制备的含镁生物炭液体材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种回收猪场废水中磷元素的含镁生物炭液体材料，所述含镁生物炭液体材料是将含镁废渣粉末与湿猪粪的混合物，加水充分混匀后烘干，将所得固体在保护气氛下600～700℃热解，将所得含镁废渣改性猪粪生物炭加水在胶体磨机中研磨制得。

优选地，所述湿猪粪的含水率为70～80％；所述含镁废渣粉末为发电厂烟气脱硫副产品含镁废渣干燥后研磨过筛，所述筛的孔径为150～200μm。

优选地，所述含镁废渣粉末和湿猪粪的重量比为1:(5～10)。

优选地，所述含镁废渣粉末与湿猪粪的总质量与水的体积比为1g：2mL。

优选地，所述含镁废渣改性猪粪生物炭的质量和水的体积比为1g:(5～10)mL。

所述的回收猪场废水中磷元素的含镁生物炭液体材料的制备方法，包括以下步骤：