申请日2019.11.27
公开(公告)日2020.03.06
IPC分类号C02F9/14; C02F103/20
摘要
本发明公开了一种多工艺协同处理沼液并回收资源的装置及其方法;它包括依次连接的自然沉降池、氨吹脱罐、接触氧化反应池、絮凝池、人工湿地，自然沉降池上方连接有进水管，自然沉降池顶部设置有出水管，其另一端由氨吹脱罐顶部伸入，氨吹脱罐顶部安装有排水管和出气管，接触氧化反应池的缺氧池通过回流管与好氧池相连接，缓冲沉淀池顶部安装有沉淀出水管，另一端由絮凝池顶部伸入絮凝池;絮凝池侧壁下部连接有排液管，排液管与人工湿地连接。本发明操作简单，对沼液中所含的有机物，氮磷等元素都有较好的去除效果，使得处理后的沼液可达标排放，同时可将沼液中的部分营养元素回收，作为有机肥二次利用，在提高效率的基础上降低成本。
权利要求书
1.一种多工艺协同处理沼液并回收资源的装置，它包括依次连接的自然沉降池(1)、氨吹脱罐(2)、接触氧化反应池(3)、絮凝池(4)、人工湿地(5)，所述自然沉降池(1)上方连接有进水管(1.1)，所述自然沉降池(1)顶部设置有出水管(6)，所述出水管(6)的一端插入自然沉降池(1)的底部，且其另一端由氨吹脱罐(2)顶部伸入，所述氨吹脱罐(2)顶部安装有排水管(7)和出气管(8)，且所述排水管(7)一端插入氨吹脱罐底部，另一端伸入接触氧化反应池(3)内，所述出气管(8)另一端插入集气瓶(9)底部，
所述接触氧化反应池(3)通过双隔板(3.1)等分为四段池室;且所述双隔板(3.1)上下分别开设有缝隙使四段池室连通;所述接触氧化反应池(3)四段池室的前2段为好氧池(3.2)、第三段为缓冲沉淀池(3.3)，第四段为缺氧池(3.4)，
所述缓冲沉淀池(3.3)底面为倾斜面，且其底部开设有排泥口(3.31)，所述缺氧池(3.4)通过回流管(10)与好氧池(3.2)相连接，所述回流管(10)一端与缺氧池(3.4)顶部相连，另一端插入好氧池(3.2)底部，所述缓冲沉淀池(3.3)顶部安装有沉淀出水管(11)，所述沉淀出水管(11)一端插入缓冲沉淀池(3.3)底部，另一端由絮凝池(4)顶部伸入絮凝池(4);所述絮凝池(4)底部有絮凝排泥口(4.1)，所述絮凝池(4)顶部有絮凝剂储存池(12)，所述絮凝池(4)侧壁下部连接有排液管(4.2)，所述排液管(4.2)与人工湿地(5)连接;所述人工湿地(5)一侧连接有湿地出水管(5.1)。
2.根据权利要求1所述多工艺协同处理沼液并回收资源的装置，其特征在于：所述氨吹脱罐(2)顶部设置有进气管(13)，所述进气管(13)一端连接有气泵(14);所述进气管(13)另一端连接有多根分支进气管(13.1);所述氨吹脱罐(2)底部设置有加热板(2.1)。
3.根据权利要求1所述多工艺协同处理沼液并回收资源的装置，其特征在于：所述缺氧池(3.4)和两个好氧池(3.2)内均装有双排填料(15)。
4.根据权利要求1所述多工艺协同处理沼液并回收资源的装置，其特征在于：所述好氧池(3.2)与缺氧池(3.4)的底部装有曝气头(16)，所述曝气头(16)通过曝气进气管(17)与气泵(14)连通。
5.根据权利要求1所述多工艺协同处理沼液并回收资源的装置，其特征在于：所述好氧池(3.2)与缺氧池(3.4)的曝气头(16)与气泵(14)之间的曝气进气管(17)上均设置有气体流量计(18);所述氨吹脱罐(2)与絮凝池(4)顶部均设置搅拌器(19)。
6.根据权利要求1所述多工艺协同处理沼液并回收资源的装置，其特征在于：所述出水管(3)、排水管(7)、回流管(10)和沉淀出水管(11)上均设置有水泵(20)。
7.根据权利要求1所述多工艺协同处理沼液并回收资源的装置，其特征在于：所述人工湿地(5)内人工湿地种植美人蕉，面积为10m3，水力停留时间为7天。
8.一种基于权利要求1所述装置进行沼液深度处理及资源回收利用的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)沼液首先进入自然沉降池(1)进行自然沉降，排去沼液中可沉降的固体颗粒，沉降完成后，通过出水管(6)进入氨吹脱罐(2);
2)调节氨吹脱罐(2)底部的加热板(2.1)，加热沼液温度至55℃，同时气泵(14)和进气管(13)开始向罐内泵入空气，并开始搅拌，吹出的氨气通过集气瓶(9)收集，吹脱完成，之后通过排水管(7)将处理后的沼液排入接触氧化反应池(3);
3)沼液通过第二段的好氧池(3.2)充分硝化反应，之后通过缓冲沉淀池(3.3)降低溶解氧，之后进入缺氧池(3.4)进行反硝化反应，反应后的沼液通过回流管(10)回流到第一段好氧池(3.2)进行第二周期处理，第二周期处理后的沼液再次回流进第二段好氧池(3.2)，通过第二段好氧池(3.2)反应后进入缓冲沉淀池(3.3)沉淀，上清液通过沉淀出水管(11)进入絮凝池(4);
4)将絮凝剂储存池(12)内的絮凝剂加入絮凝池(4)中，同时开始搅拌，使沼液中有机物和氮磷元素快速絮凝并沉淀，沉淀后的液体通过排液管(4.2)排入人工湿地(5)，絮凝物通过絮凝排泥口(4.1)排出并收集起来，用作有机肥料;
5)沼液在人工湿地(5)内经过进一步处理后，由湿地出水管(5.1)排出。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，吹脱完成的标志是沼液中COD与TN比值为7-8，泵入空气流量为40-50L/min，集气瓶(9)内为浓度5%的硫酸，搅拌器速率为100-150r/min。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中，好氧池(3.2)溶解氧浓度均为2.5-3.5mg/L，每个池子水力停留时间均为2h，总水力停留时间为16h;
所述步骤4)中，搅拌器(19)速率为150r/min，搅拌时间为10min，沉淀时间为30min，絮凝剂为污泥和盐酸制备的生物絮凝剂，絮凝剂用量为25ml/L。
说明书
多工艺协同处理沼液并回收资源的装置及其方法
技术领域
本发明涉及沼液处理领域，具体涉及一种多工艺协同处理沼液并回收资源的装置及其方法。
背景技术
近年来，随着我国畜牧业发展越来越快，沼气工程得到了快速发展，规模化，集约化的沼气工程日益增多。大量的沼气工程缓解了我国天然气短缺问题，但也使得出水沼液的排放成为了新的问题。目前对沼液的处置主要为2种，一种是稀释过后直接还田，不仅耗水量大，而且沼液中污染物的长时间积累也会对农田造成污染;另一种是通过工艺处理降低沼液中污染物的含量，使其能够达标再排放。
目前，沼液处理主要以序批式活性污泥法(SBR)，絮凝工艺等为主。传统SBR工艺普遍存在着耗能高，处理效果较差等缺点，且排出的剩余污泥也增加了需要进一步处理，增加了处理成本;传统絮凝工艺以聚合氯化铝和聚丙烯酰胺为絮凝剂和助凝剂，如果直接将絮凝产物作为肥料堆田，会产生重金属及有毒物质积累现象，长期使用会对环境和人体造成伤害，故目前仍需要对现有工艺进行改进。
发明内容
本发明的目的在于是为了解决目前沼液处理工艺的效果差，能耗高的问题，提供了一种多工艺协同处理沼液并回收资源的装置及其方法，该装置操作简单，对沼液中所含的有机物，氮磷等元素都有较好的去除效果，使得处理后的沼液可达标排放，同时可将沼液中的部分营养元素回收，作为有机肥二次利用，在提高效率的基础上降低成本。
为实现上述目的，本发明所设计一种多工艺协同处理沼液并回收资源的装置，它包括依次连接的自然沉降池、氨吹脱罐、接触氧化反应池、絮凝池、人工湿地，所述自然沉降池上方连接有进水管，所述自然沉降池顶部设置有出水管，所述出水管的一端插入自然沉降池的底部，且其另一端由氨吹脱罐顶部伸入，所述氨吹脱罐顶部安装有排水管和出气管，且所述排水管一端插入氨吹脱罐底部，另一端伸入接触氧化反应池内，所述出气管另一端插入集气瓶底部，
所述接触氧化反应池通过双隔板等分为四段池室;且所述双隔板上下分别开设有缝隙使四段池室连通;所述接触氧化反应池四段池室的前段为好氧池、第三段为缓冲沉淀池，第四段为缺氧池，
所述缓冲沉淀池底面为倾斜面，且其底部开设有排泥口，所述缺氧池通过回流管与好氧池相连接，所述回流管一端与缺氧池顶部相连，另一端插入好氧池底部，所述缓冲沉淀池顶部安装有沉淀出水管，所述沉淀出水管一端插入缓冲沉淀池底部，另一端由絮凝池顶部伸入絮凝池;所述絮凝池底部有排泥口，所述絮凝池顶部有絮凝剂储存池，所述絮凝池侧壁下部连接有排液管，所述排液管与人工湿地连接;所述人工湿地一侧连接有湿地出水管。
进一步地，所述氨吹脱罐顶部设置有进气管，所述进气管一端连接有气泵;所述进气管另一端连接有多根分支进气管;所述氨吹脱罐底部设置有加热板。
再进一步地，所述缺氧池和两个好氧池内均装有双排填料。
再进一步地，所述好氧池与缺氧池的底部装有曝气头，所述曝气头通过曝气进气管与气泵连通。
再进一步地，所述好氧池与缺氧池的曝气头与气泵之间的曝气进气管上均设置有气体流量计;所述氨吹脱罐与絮凝池顶部均设置搅拌器。
再进一步地，所述出水管、排水管、回流管和沉淀出水管上均设置有水泵。
再进一步地，所述人工湿地内人工湿地种植美人蕉，面积为10m3，水力停留时间(HRT)为7天。
本发明还提供了一种基于上述装置进行沼液深度处理及资源回收利用的方法，包括以下步骤：
1)沼液首先进入自然沉降池进行自然沉降，排去沼液中可沉降的固体颗粒，沉降完成后，通过出水管进入氨吹脱罐;
2)调节氨吹脱罐底部加热板，加热沼液温度至55℃，同时气泵和进气管开始向罐内泵入空气，并开始搅拌，吹出的氨气通过集气瓶收集，吹脱完成，之后通过排水管将处理后的沼液排入接触氧化反应池;
3)沼液通过第二段的好氧池充分硝化反应，之后通过缓冲沉淀池降低溶解氧，之后进入缺氧池进行反硝化反应，反应后的沼液通过回流管回流到第一段好氧池进行第二周期处理，第二周期处理后的沼液再次回流进第二段好氧池，通过第二段好氧池反应后进入缓冲沉淀池沉淀，上清液通过沉淀出水管进入絮凝池;
4)将絮凝剂储存池内的絮凝剂加入絮凝池中，同时开始搅拌，使沼液中有机物和氮磷元素快速絮凝并沉淀，沉淀后的液体通过排液管排入人工湿地，絮凝物通过排泥口排出并收集起来，用作有机肥料;
5)沼液在人工湿地内经过进一步处理后，由湿地出水管排出。
作为优选方案，所述步骤2)中，吹脱完成的标志是沼液中COD与TN比值为7-8，泵入空气流量为40-50L/min，集气瓶9内为浓度5%的硫酸，搅拌器速率为100-150r/min。
作为优选方案，所述步骤3)中，好氧池溶解氧浓度为2.5-3.5mg/L，每个池子水力停留时间均为2h，总水力停留时间为16h;
所述步骤4)中，搅拌器速率为150r/min，搅拌时间为10min，沉淀时间为30min，絮凝剂为污泥和盐酸制备的生物絮凝剂，絮凝剂用量为25ml/L。
本发明的有益效果：
本发明的装置和方法主要用于对猪场厌氧出水沼液的处理，降低其中大部分的有机物，氮磷等元素，在使其能够达标排放的基础上进行资源的回收利用，具体为：
1)本发明先通过氨吹脱工艺对沼液进行处理，在去除部分氨氮的基础上提高沼液的碳氮比，进而提高沼液的可生化性，使得后续的生物处理效果大幅提高。
2)本发明通过对接触氧化池进行进一步改进，将间歇曝气工艺和接触氧化工艺结合，进一步防止污泥膨胀，减少了剩余污泥的产生，在保证硝化能力的基础上提高了反硝化效率，进而提高了总氮的去除率，而且通过控制进水碳氮比，实现了短程硝化，进一步降低了能耗，减少了处理时间。
3)本发明所使用的絮凝剂为有机高分子絮凝剂，无毒，易降解，絮凝物可直接用于堆肥，不会对环境产生二次污染，没有传统无机絮凝剂的难降解性与毒性等缺点。
4)本发明将氨吹脱，接触氧化法与絮凝工艺结合，利用几种工艺的不同特点协同处理沼液，提高了沼液处理效果并进行了资源的回收利用，是一种沼液处理的新思路。（发明人王媛媛;侯景宇;王建波;马芳;黄家隆;雷陈澳;赵永坤）