上升到一定值，液体会冲破污泥层寻找新的 流路。
[0049] 处理4运行条件及出水变化情况如图5所示，在出水后10分钟时开始出现压力， 随后出水流量不稳定20分钟时压力开始下降，柱子侧面可以明显看到污泥层破裂，在压力 和进水共同作用下，进水流量大于出水流量，出水后35分钟时停止运行。处理5运行条件 及出水变化情况如图6所示，在40分钟时出现压力，随后压力上升流量下降，在58分钟时 柱子内发现侧壁污泥破裂，60分钟时采集样品，流量上升，出水浑浊，停止试验。处理6运行 条件及出水变化情况如图7所示，其滤料为粗园林剪枝，大小不一在柱体内分布不均匀空 隙较大，且材料质地较硬，因此不易堵塞不易被压缩，运行至3h时，出水SS含量增加出水效 果不佳停止试验。
[0050] 处理7运行条件变化情况如图8所示，开始出水时便有压力产生，0分钟时测定其 流量为62mL/min，随后压力逐渐上升出水，流量下降运行至10分钟时积水填满柱子，压力 达到0. 14MPa，停止运行，仅采集到5分钟和10分钟时的样品，样品各参数变化如表6所示。 处理8运行条件及出水变化情况如图9所示，运行至45分钟时开始出现压力，90分钟时出 水流量达到15mL/min，压力上升到0. 042MPa，此时柱子内积水填满柱子，停止试验。处理9 运行条件及出水变化情况如图10所示，运行至105分钟时出现压力，随后压力不断上升流 量下降，150分钟时流量小于10mL/min无法采集到足够的水样，停止试验。
[0051 ] 表6处理7水样各参数变化情况
[0053] 各处理水样的各参数变化趋势基本相同，只是处理效果不同，pH值在运行过程中 基本变化不大，其他指标基本呈上升趋势，主要是由于随着污泥被截留滤料被污染，出水的 同时会将部分污泥冲刷带走，从而导致出水效果下降，只有在柱子堵塞出现压力后，图中各 指标变化才会出现拐点，同时出水样品的SS、浊度、COD将有所下降。观察各处理COD、SS、 浊度变化情况可以发现，这三个指标相关性很高，变化趋势基本一致，沼液悬浮物多为有机 物，悬浮物越高其C0D也就越高，同时液体的做度也会增加。此外，对比各处理处理效果可 以看出，运行时间较长的处理，其出水COD、SS、浊度一般较高，COD、SS、浊度去除率较高的处 理其运行时间往往较短，因此单级过滤很难同时实现处理量和处理效果的最大化。需要根 据正交分析结果，对运行条件进行优化组合，前段使用处理量较大的条件运行，末端使用处 理效率较好的条件运行。由于沼液后续膜浓缩处理时SS时主要污染物，而且C0D和浊度与 SS相关性较高变化趋势相同，所以选择处理水量和出水SS作为正交分析的目标参数。
[0054] 不同处理所能处理水量的极差分析结果如表7所示，本发明中以单位体积滤料 (以装填在柱体内滤料的状态为基准）处理水量作为目标参数，按照正交试验的极差分析 法对数据进行处理，根据表中结果可以看出，三个因素对处理影响的主次顺序为：滤料种类 >滤料规格〉进水流量，处理量越大越好，因此各参数的最优水平分别为：玉米秸杆、粗、5L/ h，即在以粗玉米秸杆为滤料，进水流量设置为5L/h时可获得最大的处理量。
[0055] 不同处理出水SS的极差分析结果如表7所示，这里所使用的SS为各处理累计出 水的平均SS，按照正交试验的极差分析法对数据进行处理，根据表中结果可以看出，三个因 素对处理影响的主次顺序为：滤料规格〉滤料种类〉进水流量，出水的SS越小越好，因此 各参数的最优水平分别为：细、核桃砂、3L/h，即在以细核桃砂为滤料，进水流量设置为3L/ h时可获得最好的SS出水效果。
[0056] 上述两个目标参数分析结果所得出的最优组合条件均为正交设计表中未涉及到 的处理，因此需要进行验证试验来确认是否可以达到最优水平。同时分析结果表明进水流 量对目标参数的影响程度最小，考虑到后期需要将柱子串联起来进行使用，因此将后续验 证实验的进水流量设置为5L/h。此外，由于从粗玉米秸杆到细核桃砂，二者粒径差距较大， 且粗秸杆出水SS较高、高悬浮物进水情况下细核桃砂处理能力有限，结合经济成本、滤料 性状及运行效果，决定在两者之间增加一级细秸杆过滤。
[0057] 表7处理水量极差分析结果
[0058]
[0061] 实施例2正交试验效果验证及三级串联组合过滤效果分析
[0062] 以粗玉米秸杆作为一级过滤，细玉米秸杆作为二级过滤，细核桃砂作为三级过滤， 进水流量设置为5L/h，沼液性状与实施例1中相同，一级过滤的出水作为二级过滤的进水， 二级过滤的出水作为三级过滤的进水，对各级过滤的运行情况进行监测，同时统计分析各 级过滤处理水量及出水指标，各级过滤处理量及出水情况如表9所示。第一级粗玉米秸杆 过滤时，从开始出水到柱体堵塞共出水24L，单位体积滤料处理水量达到3. 82,与实施例1 中最大的处理3相比处理能力提高了 38%，此外后续过滤时到进水使用完时均为出现堵塞 现象，与实施例1相比在保证出水效果的同时运行时间也得到了延长。
[0063] 从表9可以看出，出水pH波动较大，主要是和滤料自身有关，一级和二级过滤滤料 相同其pH也相近；出水的EC、SS和浊度在逐渐下降，但C0D在经过三级过滤后有所上升，这 主要是核桃壳养分较为丰富，粉碎过程中会产生大量粉末，过滤前未经过冲洗，该粉末会导 致滤出液C0D和SS上升，实施例1中数据也表明，采用核桃砂过滤时平均出水C0D也高于 其他两种滤料。图11各级过滤出水效果图，该图是将样品液静置后在逆光环境下拍摄，可 以看出随着过滤的进行，SS明显下降，结合表中数据可以看出，经过三级过滤后沼液的SS 去除率达到85%，出水C0D为原液的59%，浊度为原液的5%。为沼液后续进行膜浓缩处理 提供了良好的保障。此外，本实施例中所采集到的沼液样品与前期采集到样品以及文献研 究中所报道的沼液样品相比，悬浮物含量偏高，主要是采集样品时，沼气工程系统在排放沼 液过程中将储存池内底泥冲起，使得样品SS、C0D偏高，离心后上清液的SS高达1068mg/L， 三级过滤后SS比离心液仅高出332mg/L，若进水沼液的SS下降，柱体污染负荷会降低，第三 级核桃砂粒径再细一些，处理能力和出水效果将会进一步提高。经过三级过滤，仅一级过滤 柱子达到了污染负荷，对其滤料进行测定后发现，滤料的碳氮比可以降到15以下，达到了 堆肥要求。
[0064] 表9各级过滤出水效果变化
[0066] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在 本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因 此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 采用生物滤料组合过滤处理沼液的方法，其特征在于，使用圆柱形过滤容器，一级柱 子填料为粗玉米秸杆，二级柱子填料为细玉米秸杆，三级柱子填料为核桃砂，将一级、二级 和三级柱子依次连接，对沼液进行三级串联过滤。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆柱形过滤容器的直径为10cm，高 Im03. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，过滤时进料液流量为5L/h。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗玉米秸杆长为4-5cm，宽为lcm，容 重为 0.073g/cm3。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述细玉米秸杆长为2cm，宽为3mm，容重 为 0? 085g/cm3。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核桃砂为16目，容重为0. 74g/cm3。7. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，一级柱子装填粗玉米秸杆，装填 密度为〇. l〇19g/cm3,装填高度为80cm。8. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，二级柱子装填细玉米秸杆，装填 密度为〇. 9952g/cm3,装填高度为80cm。9. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，三级柱子装填核桃砂，装填密度 为0. 74g/cm3,装填高度为80cm。10. 沼液过滤系统，其特征在于，所述过滤系统由沼液盛放容器、蠕动栗、一级过滤柱、 二级过滤柱、三级过滤柱以及滤出液收集容器组成，各组件之间通过管道顺次连接； 其中，一级过滤柱填料为粗玉米秸杆，二级过滤柱填料为细玉米秸杆，三级过滤柱填料 为核桃砂。
【专利摘要】本发明提供一种采用生物滤料组合过滤处理沼液的方法，使用圆柱形过滤容器，一级柱子填料为粗玉米秸秆，二级柱子填料为细玉米秸秆，三级柱子填料为核桃砂，将一级、二级和三级柱子依次连接，对沼液进行三级串联过滤。本发明提供的沼液过滤方法操作简单、易行，沼渣中含有丰富的氮素营养，过滤后随着污泥被截留在滤料中降低滤料的碳氮比，过滤结束后既能获得低悬浮物的沼液用于后续膜浓缩制备液体有机肥，又能对失效的滤料进行堆肥化处理获得有机肥，具有良好的环境效益和经济效益。
【IPC分类】B01D24/12, C02F9/02, C05F7/00
【公开号】CN105233537
【申请号】CN201510618141
【发明人】李国学, 杜龙龙, 张智烨, 张地方
【申请人】中国农业大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月24日