申请日2020.11.05
公开（公告）日2021.08.31
IPC分类号C02F9/14
摘要
本实用新型涉及一种生物质灰耦合污水处理系统，包括厌氧反应罐、反应器、过滤罐和沼气储存罐；所述厌氧反应罐的输入端与污水输入管连接，所述厌氧反应罐的顶部设置有第一沼气出口，底部设置有沼液沼渣排放口；所述反应器顶部设置有输入管、第二沼气出口和加料口，所述反应器内设置有生物质灰，所述输入管的输入端设置于反应器顶部左侧，输出端伸入反应器内生物质灰内部。本实用新型通过反应池将生物质灰与沼液沼渣混合，利用生物质灰吸收沼液沼渣内的二氧化碳和硫化氢，通过生物质灰内的钙离子和镁离子与二氧化碳反应，生成碳酸钙和碳酸镁，并且通过反应池沉淀沼渣，以沉淀的方式去除碳酸钙、碳酸镁、生物质灰和沼渣。
权利要求书
1.一种生物质灰耦合污水处理系统，其特征在于，包括厌氧反应罐（1）、反应器（2）和沼气储存罐（4）；
所述厌氧反应罐（1）的输入端与污水输入管连接，所述厌氧反应罐（1）的顶部设置有第一沼气出口（11），底部设置有沼液沼渣排放口（12）；
所述反应器（2）顶部设置有输入管（21）、第二沼气出口（22）和加料口（23），所述反应器（2）内设置有生物质灰，所述输入管（21）的输入端设置于反应器（2）顶部左侧，输出端伸入反应器（2）内的生物质灰内部，所述反应器（2）内竖直设置有若干隔板（24），所述反应器（2）底部设置有排泥口（25），所述反应器（2）右侧设置有排液口（26），所述输入管（21）的输入端与沼液沼渣排放口（12）的输出端连接，所述输入管（21）的输入端与沼液沼渣排放口（12）的输出端之间设置有流体泵（51），所述流体泵（51）用于将沼液沼渣泵入反应器（2）内；
所述第一沼气出口（11）和第二沼气出口（22）均与沼气储存罐（4）输入端连接，所述沼气储存罐（4）的输入端设置有气体泵（52），所述气体泵（52）用于将厌氧反应罐（1）和反应器（2）内的沼气泵入沼气储存罐（4）内。
2.根据权利要求1所述的生物质灰耦合污水处理系统，其特征在于，还包括微藻反应池（6）和甲烷储存罐（7），所述微藻反应池（6）内竖直设置疏水性膜管（61），所述微藻反应池（6）内培养有微藻，所述微藻反应池（6）的输入端与排液口（26）连接，所述微藻反应池（6）的输入端与排液口（26）之间设置有液体泵（54），所述沼气储存罐（4）的输出端与疏水性膜管（61）的输入端连接，所述沼气储存罐（4）的输出端与疏水性膜管（61）的输入端之间设置有第二气体泵（53），所述第二气体泵（53）用于将沼气储存罐内的沼气泵入疏水性膜管（61）内，所述疏水性膜管（61）的输出端与甲烷储存罐（7）的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的生物质灰耦合污水处理系统，其特征在于，所述疏水性膜管（61）为疏水性陶瓷膜管或疏水性中空纤维膜管。
4.根据权利要求1所述的生物质灰耦合污水处理系统，其特征在于，所述沼气储存罐（4）的输入端处还设置有过滤罐（3），所述过滤罐（3）的输入端分别与第一沼气出口（11）和第二沼气出口（22）连接，输出端与气体泵（52）连接，所述过滤罐（3）内上端和下端分别设置有一层支撑网（31），两层支撑网（31）之间填充有生物质灰（32）。
5.根据权利要求1所述的生物质灰耦合污水处理系统，其特征在于，所述隔板（24）的高度低于反应器（2）的深度。
说明书
一种生物质灰耦合污水处理系统
技术领域
本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种生物质灰耦合污水处理系统。
背景技术
沼气发酵是指有机物质(如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等)在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体的过程。沼气发酵系统基于沼气发酵原理，以有机废弃物处理和能源生产为目标，最终实现沼气、沼液、沼渣的综合利用。其中沼气作为清洁的可再生能源，可以直接用于家庭日常功能，或者通过热电联产向周围供电供热，沼气使用过程中产生的二氧化碳(CO2)返回到大气中不会导致温室气体的增加，因此，在能源利用过程中能够实现CO2的近零排放，具有重要的环境效益。同时，沼液和沼渣也是优质的有机肥，在农业生产应用中可实现化肥和农药的减施增效。但现阶段中国主要大中型沼气工程均采用成熟的湿式厌氧发酵技术，沼液的产生量大，如果长期在单位面积上集中施用沼液或直接将沼液排放进入水体，不仅严重污染水体环境，还会破坏生态系统，因此，沼液必须经过合理的处理和处置后，才不会对环境产生破坏。与此同时，高氨氮、高COD(化学需氧量)等特点，加大了沼液处理的难度。因此，探究适宜的沼液处理技术，使沼液能够得到高效处理利用，并防止环境污染非常有必要。
另外，沼气在新能源利用领域具有十分重要的作用和地位，对于缓解温室效应有着极大的意义。沼气提纯的主要目的是为了使沼气达到生物天然气成分标准，去除沼气中CO2、硫化氢、水汽、硅氧烷等杂质，使之转化为CH4浓度更高的生物天然气，从而拓展沼气的应用范围。目前沼气净化提纯工艺一般是分段进行，即将H2S脱除和CO2分离分开进行，投资大，能耗高，占地面积较大。因此，采用低成本的方法同时实现H2S的脱除和CO2的分离，是具有非常重大的意义的。
生物质灰是生物质直接燃烧产生的固体残渣，具有来源广泛的特点。据统计，全球每燃烧70亿吨生物质，就会产生约4.8亿吨的生物质灰，由于处理方法的局限性，只能将其就地掩埋或者集中堆放处置，极易引发环境的二次污染。如何有效利用生物质灰成为了亟需解决的问题。因生物质中含有较多的钾、钠、钙、镁等碱金属元素，在生物质直接燃烧后，会以CaO、MgO、K2O、Na2O等氧化物的形式残留于生物质灰中，除此之外，生物质灰中还含有较多的SiO2和P2O5。同时，相较于粉煤灰，虽然生物质灰与其在化学特性上非常相似，都主要由碱金属氧化物组成，但生物质灰的重金属含量远远低于粉煤灰，其应用安全性更高。因此生物质灰在酸性土壤处理、土壤增肥等农业领域具有很好应用前景。然而，生物质灰在土地利用方面也存在问题，主要是生物质灰的碱度过高，长期直接施用，生物质灰中碱金属元素的溶解，会使得表层土壤的pH值不断升高，对土壤微生物活性、地表植被和植物生长可能造成不利影响，甚至会降低地表植被覆盖率。因此，如何降低生物质灰的碱度是解决生物质灰在农业领域应用的主要问题。另外，生物质灰中的CaO、MgO是矿化固碳的理想原料，其在溶液中可与CO2反应生成碳酸钙或碳酸镁沉淀，从而永久安全地固定CO2，实现CO2负排放，此反应放热量高，能有效降低固碳能耗，具有很好的固碳前景。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种生物质灰耦合污水处理系统。
为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种生物质灰耦合污水处理系统，包括厌氧反应罐、反应器和沼气储存罐；
所述厌氧反应罐的输入端与污水输入管连接，所述厌氧反应罐的顶部设置有第一沼气出口，底部设置有沼液沼渣排放口；
所述反应器顶部设置有输入管、第二沼气出口和加料口，所述反应器内设置有生物质灰，所述输入管的输入端设置于反应器顶部左侧，输出端伸入反应器内的生物质灰内部，所述反应器内竖直设置有若干隔板，所述反应器底部设置有排泥口，所述反应器右侧设置有排液口，所述输入管的输入端与沼液沼渣排放口的输出端连接，所述输入管的输入端与沼液沼渣排放口的输出端之间设置有流体泵，所述流体泵用于将沼液沼渣泵入反应器内；
所述第一沼气出口和第二沼气出口均与沼气储存罐输入端连接，所述沼气储存罐的输入端设置有气体泵，所述气体泵用于将厌氧反应罐和反应器内的沼气泵入沼气储存罐内。
进一步的，还包括微藻反应池和甲烷储存罐，所述微藻反应池内竖直设置疏水性膜管，所述微藻反应池内培养有微藻，所述微藻反应池的输入端与排液口连接，所述微藻反应池的输入端与排液口之间设置有液体泵，所述沼气储存罐的输出端与疏水性膜管的输入端连接，所述沼气储存罐的输出端与疏水性膜管的输入端之间设置有第二气体泵，所述第二气体泵用于将沼气储存罐内的沼气泵入疏水性膜管内，所述疏水性膜管的输出端与甲烷储存罐的输入端连接。
进一步的，所述疏水性膜管为疏水性陶瓷膜管或疏水性中空纤维膜管。
进一步的，所述沼气储存罐的输入端处还设置有过滤罐，所述过滤罐的输入端分别与第一沼气出口和第二沼气出口连接，输出端与气体泵连接，所述过滤罐内上端和下端分别设置有一层支撑网，两层支撑网之间填充有生物质灰。
进一步的，所述隔板的高度低于反应器的深度。
本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本实用新型通过反应池将生物质灰与沼液沼渣混合，利用生物质灰吸收沼液沼渣内的二氧化碳和硫化氢，通过生物质灰内的钙离子和镁离子与二氧化碳反应，生成碳酸钙和碳酸镁，并且通过微藻反应池沉淀沼渣，以沉淀的方式去除碳酸钙、碳酸镁、生物质灰和沼渣，得到的沉淀混合物可用于农业领域，还可用于改善土壤，提高突然肥力，反应器分离出的沼液可输入微藻反应池内，提供微藻生存的养分，厌氧反应罐内的沼气和反应器分离出的沼气通过疏水性膜管，沼气中的二氧化碳扩散至疏水性膜管的另一侧，被微藻吸收，以达到提纯沼气的功能，提纯后的沼气可用于生产能源，用于该系统。