多工艺协同处理沼液并回收资源的装置及其方法与流程

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。

技术实现要素：

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。

附图说明

图1为多工艺协同处理沼液并回收资源的装置的示意图；

图中，自然沉降池1、进水管1.1、氨吹脱罐2、加热板2.1、接触氧化反应池3、双隔板3.1、好氧池3.2、缓冲沉淀池3.3、排泥口3.31、缺氧池3.4、絮凝池4、絮凝排泥口4.1、排液管4.2、人工湿地5、湿地出水管5.1、出水管6、排水管7、出气管8、集气瓶9、回流管10、沉淀出水管11、絮凝剂储存池12、进气管13、分支进气管13.1、气泵14、双排填料15、曝气头16、曝气进气管17、气体流量计18、搅拌器19、水泵20。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。

如图1所示的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，自然沉降池1上方连接有进水管1.1，自然沉降池1顶部设置有出水管6，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，氨吹脱罐2顶部安装有排水管7和出气管8，且排水管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，出气管8另一端插入集气瓶9底部，

氨吹脱罐2顶部设置有进气管13，进气管13一端连接有气泵14；进气管13另一端连接有多根分支进气管13.1；氨吹脱罐2底部设置有加热板2.1；

接触氧化反应池3通过双隔板3.1等分为四段池室；且双隔板3.1上下分别开设有缝隙使四段池室连通；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，缺氧池3.4和两个好氧池3.2内均装有双排填料15；好氧池3.2与缺氧池3.4的底部装有曝气头16，曝气头16通过曝气进气管17与气泵14连通；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；氨吹脱罐2与絮凝池4顶部均设置搅拌器19；

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，缺氧池3.4通过回流管10与好氧池3.2相连接，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，缓冲沉淀池3.3顶部安装有沉淀出水管11，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；絮凝池4底部有絮凝排泥口4.1，絮凝池4顶部有絮凝剂储存池12，絮凝池4侧壁下部连接有排液管4.2，排液管4.2与人工湿地5连接；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。

人工湿地5一侧连接有湿地出水管5.1。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。

基于上述装置对100l的沼液进行深度处理及资源回收利用，包括以下步骤：

1)沼液首先进入自然沉降池1，进行自然沉降排去部分不溶物，之后通过水泵20，进入氨吹脱罐2；

2)进水完成后，打开气泵14向罐内泵入空气，空气流速40l/min，同时打开加热板2.1，控制温度恒定55℃，开始吹脱沼液，打开顶部搅拌器19，设定转速150r/min。在吹脱过程中会有大量氨气通过出气管8进入集气瓶9，与硫酸接触发生反应生成硫酸铵被收集起来；3)6h后吹脱完成，此时沼液中c/n为7-8，停止吹脱，通过水泵20将25l沼液泵入接触氧化反应池3接触氧化反应池3的第一段好氧池3.2；打开气泵14开始给接触氧化反应池3曝气，控制第一段好氧池3.2中do浓度在2.5-3.5mg/l，池内沼液开始进行硝化反应，曝气2h后打开水泵20继续泵入沼液，此时池内的沼液会逐渐被推动并通过双隔板3.1的导流作用从底部流入第二段好氧池3.2继续曝气；

4)继续曝气2h后，此时第一段好氧池3.2内沼液曝气2h，第二段好氧池3.2沼液曝气4h，此时再次打开水泵20，向第一段好氧池3.2内泵入25l沼液，此时第二段好氧池3.2内的沼液便被推入缓冲沉淀池3.3，原第一段好氧池3.2内沼液进入第二段好氧池3.2继续曝气；

5)继续曝气2h后，此时缓冲沉淀池3.3中沼液do浓度已大幅下降，第一段好氧池3.2内沼液曝气2h，第二段好氧池3.2沼液曝气4h，此时再次打开水泵20，向第一段好氧池3.2内泵入25l沼液，原池内沼液再次被推动至下一池，缓冲沉淀池3.3中沼液即被推入缺氧池3.4开始反硝化作用，控制缺氧池3.4中do浓度在0.2-0.5mg/l；

6)继续反应2h后，打开水泵20，缺氧池3.4沼液通过回流管10回流至第一段好氧池3.2，开始第二周期的反应。第二周期反应结束后沼液继续回流至第一段好氧池3.2进行第三周期的反应，当第二段好氧池3.2反应结束后，沼液被推入缓冲沉淀池3.3，沉淀2h后打开水泵20，将沼液排入絮凝池4；剩余污泥通过缓冲沉淀池3.3底部排泥口3.31排出并收集起来；此时出水沼液经历了12h硝化反应，4h反硝化反应，cod和tn大幅降低；

7)絮凝池4进水完成后，打开絮凝剂储存池12，将絮凝剂和沼液以1:40的比例倒入絮凝池4内，通过搅拌使两者充分混合，10min后停止搅拌，沉淀30min后打开排液管4.2将上清液排入人工湿地5，絮凝物经絮凝排泥口4.1排除并收集起来，用作堆肥肥料；

8)沼液在人工湿地5进一步处理，经过7天时间后从湿地出水管5.1排出。

上述方法处理沼液，试验后，沼液内不溶物和悬浮物基本去除完全，cod浓度224mg/l，tn浓度71mg/l，nh³浓度14mg/l，tp浓度3mg/l。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。