一种去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除并回收利用沼液中氮和磷的方法 及装置。
【背景技术】
[0002] 近年来随着畜禽养殖业的规模化发展和农村可再生能源需求的增加，规模化沼气 工程的建设发展迅速。据报道，我国规模化沼气工程数量已超过10000处，总池容超过500万 m3。大中型沼气工程大量发展的同时，必须会产生大量的沼液，如得不到妥善处理，会给环 境造成巨大压力。
[0003] 我国当前沼液处置的主要方式是沼液还田，但由于各地土壤、气候、降水和种植作 物类型差异较大，而且国内尚未出台关于沼液还田的标准，加之不同沼气工程产生的沼液 的浓度不同、沼液成分不明确等因素，导致沼液还田在实施中存在着很大的问题和风险。更 重要的是，由于我国大中型沼气工程沼液产生量大，其储存与运输设施不完善;我国农田土 地管理分散、农户拥有土地面积小，使得沼液还田仍无法广泛实施，而直接排放又会造成严 重的环境污染。这是因为沼液停水高浓度的氮、磷、B0D等营养元素，这些元素在土壤中累 积，会导致土壤透气、透水性下降及土壤板结、盐化，严重影响土壤质量，甚至伤害农作物， 造成农作物减产和死亡。尤其在《畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)》实行以后， 尚无一种工艺或设施能满足其要求，环保的压力越来越大。
[0004] 与此同时，氮和磷又是农作物生产必不可少的营养元素，在耕种的过程中，往往还 需要人为施加。而沼液中氨氮高达1000~5000mg/L，磷高达100~200mg/L，不仅没有有利用还 在污染环境，如能回收进行资源化利用则是利国利民的好事。但目前还没有一种工艺或设 施能满足要求。
[0005] 因此，亟待研发一种低耗地处理沼液并高价值地回收其中有用成分的技术。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种氮磷回收率高、出水 质量好、成本低的去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及装置。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 一种去除并回收利用沼液中氮和磷的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)鸟粪石结晶：先用NaOH溶液将沼液的pH值调节至9~10,再向该沼液中加入MgCl2溶 液，使沼液中n(Mg2+): η(正磷酸盐)=1.3~1.4:1;匀速搅拌该沼液使其生成鸟粪石结晶，该 鸟粪石结晶最终形成污泥状沉淀，得到鸟粪石污泥沉淀和脱磷沼液。
[0008] 2)氨吹脱:将步骤1)得到的脱磷沼液导入氨吹脱装置，使脱磷沼液从上到下以1.5 ~2. Om/h的滤速流经氨吹脱装置的吹脱柱，并使空气从下而上经过该吹脱柱，以使空气与脱 磷沼液接触发生传质作用;得到从吹脱柱顶部逸出的粗氨气和从吹脱柱底部渗出的脱磷脱 氮沼液;将粗氨气水洗后，用硫酸溶液吸收，得到硫酸铵溶液。
[0009] 3)SBBR处理:利用盐酸溶液将步骤2)得到的脱磷脱氮沼液的pH值调节至7~8,再将 该脱磷脱氮沼液导入SBBR装置，使其按进水工序、好氧曝气工序、缺氧搅拌工序、沉淀工序 和出水工序依次进行处理;其中，好氧曝气工序的溶解氧控制为3~5mg/L，缺氧搅拌工序的 溶解氧控制在< 〇. 5mg/L，出水工序的排水比为1 /3;所述SBBR装置中的污泥的污泥龄为15~ 20d;所述脱磷脱氮沼液在SBBR装置中的停留时间为24~36h。
[0010] 4)BAF处理:将经步骤3)处理的脱磷脱氮沼液导入BAF池，使该脱磷脱氮沼液反应 完全得到净水，以实现沼液中氮和磷的去除并回收利用;所述的BAF的曝气气水比为5~8:1， 停留时间为2~5h。
[0011] 其中，步骤1)中所述的NaOH溶液的浓度为1~2mo 1 /L，用NaOH溶液调节后的沼液的 pH值为9.5;所述的MgCl2溶液的浓度为lmol/L。步骤2)中空气与脱磷沼液的气液比为50: 1;所述的硫酸溶液的浓度为〇.4mol/L。步骤3)中所述的进水工序、好氧曝气工序、缺氧搅 拌工序、沉淀工序和出水工序的时间分别为15min、5.0h、2h、30mir^P15min。
[0012] 基于上述方法，设计一种去除并回收利用沼液中氮和磷的装置，包括鸟粪石结晶 装置、氨吹脱装置、SBBR装置和BAF装置： 所述的鸟粪石结晶装置包括pH调节池 I、鸟粪石结晶器、NaOH溶液储存器、MgCl2溶液储 存器和脱磷沼液池;所述的鸟粪石结晶器的上半部分由外筒体和套于其中的内筒体构成， 所述的内筒体与外筒体之间固定有截留网，所述内筒体中间还设置有电动搅拌器;m在所述 外筒体上端的外壁上还设置有一个环形的溢流槽，高于所述的溢流槽的外筒体构成溢流 堰，所述的溢流槽的底部设置有排水口；所述鸟粪石结晶器的下半部分为漏斗状的沉泥斗， 该沉泥斗的底部设有排泥阀；所述的NaOH溶液储存器与所述的pH调节池 I通过NaOH溶液输 送管连通，所述的鸟粪石结晶器分别通过沼液输入管和MgCl2溶液输入管与所述的pH调节 池 I和MgCl2溶液储存器连通，所述的沼液输入管和MgCl2溶液输入管的出口端位于所述的内 筒体内；所述的脱磷沼液池通过管道与所述溢流槽的排水口连通。
[0013] 所述的氨吹脱装置包括吹脱塔、水洗池、硫酸溶液池和pH调节池 II;所述的吹脱塔 为中空的圆柱体，其顶部设置有进液口和逸气口，所述的吹脱塔内从所述的进液口依次向 下设置有布水板和由鲍尔环填料形成的吹脱柱，底部设置有进气曝气盘和储液箱;所述的 进气曝气盘与间歇式气栗相连，用于向吹脱塔内输入空气;所述的进液口与所述的脱磷沼 液池连通，所述的逸气口、水洗池和硫酸溶液池依次由管道连通，所述的储液箱与pH调节池 II连通;所述的pH调节池 II上设置有盐酸溶液加注栗。
[0014] 所述的SBBR装置包括SBBR反应装置和容量缓冲池，所述的SBBR反应装置为一开口 箱体，该箱体上设有进液管和出液管，该箱体下部设有若干个用于搅拌和排液的搅拌潜水 栗，该箱体底部设置有排泥口和粘砂块鼓风曝气盘，所述的粘砂块鼓风曝气盘与空气栗连 通;所述的箱体内填装有聚丙烯腈或聚酰胺材料，用作生物挂膜材料;所述的进液管与所述 的pH调节池 II连通，所述的出液管与容量缓冲池连通。
[0015]所述的BAF装置为一开口箱体，箱体下部设置有支撑网，所述支撑网以下的空间构 成布气集水区，支撑网上面承托若干填料包，形成过滤层，所述过滤层以上的空间构成布水 区，布水区顶部设置有喷淋头，该喷淋头与所述的容量缓冲池连通;所述的成布气集水区设 置有曝气头，该曝气头与布气栗连通;所述的BAF装置还设置有净水排出管，该净水排出管 的进水端位于布气集水区，出口端位于所述的BAF装置外且位于BAF装置的顶部。
[0016] 进一步，所述的沉泥斗由依次连通的上沉泥斗、连接筒和下沉泥斗组成，所述的上 沉泥斗和下沉泥斗均为倒置的圆台筒型，二者的中轴线重合且母线与中轴线的夹角为30°。
[0017] 进一步，所述的NaOH溶液输送管、沼液输入管、MgCl2溶液输入管上均设置有蠕动 栗;所述的pH调节池 I和pH调节池 II中均设置有潜水栗。
[0018] 进一步，所述的布水板包括上布水板、中布水板和下布水板，三者之间相距50mm; 所述的上布水板、中布水板和下布水板上设置有若干直径为5mm的布水孔，其中：所述的中 布水板上的布水孔设置在中间，所述的上布水板和下布水板上的布水孔的设置在周边。
[0019] 进一步，所述的吹脱塔的内径D与吹脱柱直径d的比值为8~12;所述的鲍尔环填料 的孔隙率￡为50%~60%;所述储液箱的底部为一斜面，所述的储液箱在斜面低处与pH调节池 II连通以利于排水。
[0020] 进一步