CN104528921B - 一种高氨氮养殖沼液的生物净化装置 - Google Patents

Abstract

一种高氨氮养殖沼液的生物净化装置，包括生物过滤塔、二次净化过滤池；生物过滤塔是多层建筑结构，每层底部安装网状结构支架，层与层之间留有间距，每一层的下部充填带有沼液处理生物膜的吸附固体、上部充填固定化细菌多孔体等生物滤料；最下层为底部倾斜状分离水池；二次净化过滤池为跑道式的生物滤池，跑道内填充大量生物滤料，滤池的出水端为具有大表面积的折叠式高密度生物膜滤网。本发明结构简单、使用方便、成本低、能耗少，能高效降低养殖沼液中的氨态氮，将其转化为硝态氮，处理的沼液可用于微藻规模化养殖，为微藻污水处理提供一条经济、高效地污水预处理新途径。

Description

一种高氨氮养殖沼液的生物净化装置

技术领域

本发明属于环境治理技术领域，涉及一种生物净化装置。

背景技术

随着农业进步和社会经济的飞速发展，农业规模化养殖业污染废水大量排放，造成一系列环境污染的问题。尤其是大型养猪业，猪的粪尿排泄物量多，含氮量大，经厌氧发酵后形成大量的沼液，氨氮含量可以高达800mg/L，治理难度大，成本高。多数企业还是大量开挖沼液池储放沼液任其自然稀释、氧化、挥发和渗滤，因此的迅猛发展，产生大量的沼液给周围环境带来了较大的压力，对养殖场周边数公里内的地表水、地下水及环境空气质量造成严重的污染。水体富营养化、地表水猪的粪尿排泄物及污水经过厌氧发酵后形成大量沼液，极易造成水体富营养化，导致严重的生态污染，使得下游耕地受损；由于沼液导致水中亚硝酸盐含量升高，导致人体器官的病变，危害着人民群众的身心健康和生活。在不同程度的制约了各地畜牧业持续稳定发展。

现代污水处理方法主要分为：物理处理法、化学处理法、物化处理法和生物处理法。其中，生物处理污水的方法因其适用范围广、投资和运行费用低等优势而被广泛确立为处理污水的主要手段。近年来，在生物法中利用微藻处理有机废水进行了大量的研究。微藻是一种能进行光合作用的微生物，微藻吸收利用废水中的氮、磷等物质，固定吸收空气中的二氧化碳，一方面达到净化污水的效果；另一方面微藻合成有机物，实现自身的规模化繁殖，所收获的微藻可以转化为生物燃油、饲料等而产生经济效益。对此，刘玉环等人提出了专利《一种利用微藻处理有机污水的连续系统》（专利申请公布号：CN103274527A），实现有机污水生物连续净化与经济微藻低成本规模化养殖耦联增效的目标，具有广阔的应用前景。

然而沼液中高浓度的氨态氮不利于微藻利用，特别是当沼液的pH值高于9的时候，游离的NH₃对微藻细胞有毒害作用，同时大量氨气的逸出，产生了刺激性气味，环境受到污染、对人体健康具有损害，并且对微藻养殖设施的金属材料产生腐蚀金属材料作用，对于利用微藻处理有机污水的连续系统”的正常运行产生不利影响。养殖沼液高氨氮、低碳氮比、去氨氮难度大，是目前养殖沼液处理的难点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种高氨氮养殖场沼液的生物净化装置，其结构简单、使用方便、成本低、能耗少，能高效降低养殖沼液中的氨态氮，并将沼液中的胶体状有机残余物大部分去除。实现经济微藻低成本大规模养殖，为沼液的治污以及资源化利用的耦联增效提供了一条新途径。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

本发明包括生物过滤塔、二次净化过滤池。

所述的生物过滤塔是由四面实体墙搭建的多层建筑结构，包括塔顶、入塔沼液进水管、喷头、网状结构支架、生物过滤塔吸附固体、生物过滤塔固定化细菌多孔体、排污槽、出水管、倾斜状分离水池等。生物过滤塔主体内部为多层结构，每层的实体墙的一面留有维修窗、每层底部安装有网状结构支架，层与层之间留有一定的间距以利于空气流通；顶部安装有入塔沼液进水管及喷头，每一层的下部充填带有沼液处理生物膜的生物过滤塔吸附固体、上部充填生物过滤塔固定化细菌多孔体等生物滤料，生物过滤塔固定化细菌多孔体和生物过滤塔吸附固体通过网状结构支架固定在生物过滤塔中。塔的最下层为一底部倾斜状分离水池。倾斜状分离水池的深水端设排污槽，在倾斜状分离水池的浅水端设出水阀、出水管。

生物过滤塔通过出水管、并经一次净化水储液槽与二次净化过滤池的进水口连接。

所述的二次净化过滤池包括一次净化水储液槽、二次净化过滤池吸附固体、二次净化过滤池固定化细菌多孔体、跑道板、过滤墙体、高密度生物膜滤网、出水口等；一次净化水储液槽后面为一段由若干跑道板相间并错位构成的跑道，跑道板上吸附有二次净化过滤池固定化细菌多孔体，在跑道之后是由二次净化过滤池吸附固体搭建的过滤墙体，过滤墙体后面是折叠式的高密度生物膜滤网，再后面是二次净化过滤池的出水口。从生物滤塔底部浅水端流出的经生物过滤塔处理的沼液，经过一次净化水储液槽进入跑道中，经由二次净化过滤池吸附固体搭建的过滤墙体，沼液中残余的有机胶体物质被进一步吸附，沼液中氨氮被进一步硝化后，通过高密度生物膜滤网的最后处理，获得适用于微藻养殖的初级净化沼液。

本发明所述生物过滤塔固定化细菌多孔体和二次净化过滤池固定化细菌多孔体是由海藻酸钠为载体将细菌包埋构成的，可有效降低养殖沼液中的高氨氮。

本发明还提供了一种高氨氮养殖沼液的净化方法。其特征在于：首先将沼液通过主体生物过滤塔塔顶的入塔沼液进水管，经喷头喷洒至生物过滤塔最高层之后通过多层的生物过滤塔固定化细菌多孔体净化处理。沼液经过七层生物过滤塔的逐级过滤处理后，经主体生物过滤塔的出水管流出，再经一次净化水储液槽流入二次净化过滤池，最终获得可用于微藻养殖的初级净化沼液。

本发明生物过滤塔中所述的排污槽为非常开部件，当倾斜状分离水池中废渣沉淀过多时，可以将排污槽打开，排出废渣。

本发明所述的细菌以硝化细菌为主体，辅以其他菌种以增强净化效果。联合培养的细菌包括但不限于硝化细菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌等。

为增加沼液的处理能力，可以增加上述规模过滤塔的层数以及二次净化过滤池中跑道数。

本发明与现有技术相比具有以下优点：结构简单、使用方便、成本低、能耗少，能高效降低养殖沼液中的氨态氮的50%-80%，将其转化为硝态氮，使处理后沼液氨氮控制在80mg/L左右，同时将沼液中的胶体状有机残余物及其所吸附重金属大部去除；经过处理的沼液透光性好，酸碱度、氮磷的主要营养元素含量适宜，适用于微藻规模化养殖。本发明是为养殖场沼液微藻低成本生物净化的关键技术。

本发明为实现经济微藻低成本大规模养殖和沼液的治污以及资源化利用的藕联增效提供了一条新途径。污水处理提供一条经济、高效地污水预处理新途径。

附图说明

图1为本发明中生物过滤塔的主视图示意图。

图2为本发明中生物过滤塔的左视图示意图。

图3为本发明中生物过滤塔的局部放大示意图。

图4为本发明中二次净化过滤池的俯视图示意图。

图中：1为塔顶、2为入塔沼液进水管、3为喷头、4为网状结构支架、5为生物过滤塔吸附固体、6为生物过滤塔固定化细菌多孔体、7为实体墙、8为排污槽、9为出水阀、10为出水管、11为倾斜状分离水池、12为维修窗、13为一次净化水储液槽、14为跑道板、15为过滤墙体、16为高密度生物膜滤网、17为出水口、5′为二次净化过滤池吸附固体、6′为二次净化过滤池固定化细菌多孔体。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

实施例1。

本实施例包括生物过滤塔、二次净化过滤池两个部分。

所述的生物过滤塔是由四面实体墙7搭建的多层建筑结构，包括塔顶1、入塔沼液进水管2、喷头3、网状结构支架4、生物过滤塔吸附固体5、生物过滤塔固定化细菌多孔体6、排污槽8、出水管10、倾斜状分离水池11等。生物过滤塔主体内部有七层，每层的实体墙7的一面留有维修窗12、每层底部安装有网状结构支架4，层与层之间留有一定的间距以利于空气流通；顶部安装有入塔沼液进水管2及喷头3，每一层的下部充填带有沼液处理生物膜的生物过滤塔吸附固体5、上部充填生物过滤塔固定化细菌多孔体6等生物滤料，生物过滤塔固定化细菌多孔体6和生物过滤塔吸附固体5通过网状结构支架4固定在生物过滤塔中。塔的最下层为一底部倾斜状分离水池11。倾斜状分离水池11的深水端设排污槽8，在倾斜状分离水池11的浅水端设出水阀9、出水管10。

生物过滤塔通过出水管10、并经一次净化水储液槽13与二次净化过滤池的进水口连接。

所述的二次净化过滤池包括一次净化水储液槽13、二次净化过滤池吸附固体5′、二次净化过滤池固定化细菌多孔体6′、跑道板14、过滤墙体15、高密度生物膜滤网16、出水口17等；一次净化水储液槽13后面为一段由若干跑道板14相间并错位构成的跑道，跑道板14上吸附有二次净化过滤池固定化细菌多孔体6′，在跑道之后是由二次净化过滤池吸附固体5′搭建的过滤墙体15，过滤墙体15后面是折叠式的高密度生物膜滤网16，再后面是二次净化过滤池的出水口17。从生物滤塔底部浅水端流出的经生物过滤塔处理的沼液，经过一次净化水储液槽13进入跑道中，经由二次净化过滤池吸附固体5′搭建的过滤墙体15，沼液中残余的有机胶体物质被进一步吸附，沼液中氨氮被进一步硝化后，通过高密度生物膜滤网16的最后处理，获得适用于微藻养殖的初级净化沼液。

实施例2。

按照每日处理沼液10吨的目标，沼液净水装置主体生物过滤塔为7层，过滤塔高7米，底座高1米，生物过滤塔的总容积为45平方米。其中倾斜状分离水池容积为30平方米。每一层高50公分，每层相距20公分，每层底部有竹栅栏作支架，将鹅卵石和固定化硝化细菌小球（生物过滤塔吸附固体、生物过滤塔固定化细菌多孔体，简称固定化小球）放置竹栅栏上。将维修窗关闭，从入塔沼液进水管内注入沼液，沼液流经七层由固定化小球、鹅卵石和竹栅栏组成的生物膜，通过长2米的V型储液槽进入二次净化过滤池。待倾斜状分离水池中废渣积累至一定程度，可打开排污槽进行清理。二次净化过滤池长5米，宽3米，在二次净化过滤池里有16个来回的跑道，其上置固定化细菌小球，用鹅卵石在二次净化过滤池内堆砌成过滤墙，墙后为内折面积很大的高密度过滤生物膜。处理过的沼液其氨氮控制在75mg/L左右，COD含量为300mg/L，可直接用于能源微藻的规模化养殖。

实施例3。

该实例按照每日处理市政污水8吨为目标，沼液净水装置主体生物过滤塔为7层，过滤塔高7米，底座高1米，生物过滤塔的总容积为45平方米。其中倾斜状分离水池容积为30平方米。每一层高50公分，每层相距20公分，每层底部有竹栅栏作支架，将泡沫砖和固定化硝化细菌小球（生物过滤塔吸附固体、生物过滤塔固定化细菌多孔体，简称固定化小球）放置竹栅栏上。将维修窗关闭，从入塔沼液进水管内注入沼液。沼液流经七层由固定化小球、泡沫砖和竹栅栏组成的生物膜，通过长2米的V型储液槽进入二次净化过滤池。二次净化过滤池长5米，宽3米，在二次净化过滤池里有16个来回的跑道，其上置固定化细菌小球，用泡沫砖在二次净化过滤池内堆砌成疏密适宜的过滤墙，墙后为内折面积很大的高密度过滤生物膜。处理过的沼液其氨氮控制在80mg/L左右，COD含量为300mg/L，色度80倍，达国家废水综合排放二级标准，可直接用于能源微藻的规模化养殖。

Claims (3)

1.一种高氨氮养殖沼液的生物净化装置，其特征是包括生物过滤塔、二次净化过滤池；

所述的生物过滤塔是由四面实体墙（7）搭建的多层建筑结构，包括塔顶（1）、入塔沼液进水管（2）、喷头(3）、网状结构支架（4）、生物过滤塔吸附固体（5）、生物过滤塔固定化细菌多孔体（6）、排污槽（8）、出水管（10）、倾斜状分离水池（11）；生物过滤塔主体内部为多层结构，每层实体墙（7）的一面留有维修窗（12）、每层底部安装有网状结构支架（4），层与层之间留有间距；顶部安装有入塔沼液进水管（2）及喷头（3），每一层的下部充填带有沼液处理生物膜的生物过滤塔吸附固体（5）、上部充填生物过滤塔固定化细菌多孔体（6），生物过滤塔固定化细菌多孔体（6）和生物过滤塔吸附固体（5）通过网状结构支架（4）固定在生物过滤塔中；生物过滤塔的最下层为一底部倾斜状分离水池（11），倾斜状分离水池（11）的深水端设排污槽（8），在倾斜状分离水池（11）的浅水端设出水阀（9）、出水管（10）；

生物过滤塔通过出水管（10）、并经一次净化水储液槽（13）与二次净化过滤池的进水口连接；

所述的二次净化过滤池包括一次净化水储液槽（13）、二次净化过滤池吸附固体（5′）、二次净化过滤池固定化细菌多孔体（6′）、跑道板（14）、过滤墙体（15）、高密度生物膜滤网（16）、出水口（17）；一次净化水储液槽（13）后面为一段由若干跑道板（14）相间并错位构成的跑道，跑道板（14）上吸附有二次净化过滤池固定化细菌多孔体（6′），在跑道之后是由二次净化过滤池吸附固体（5′）搭建的过滤墙体（15），过滤墙体（15）后面是折叠式的高密度生物膜滤网（16），再后面是二次净化过滤池的出水口（17）。

2.根据权利要求1所述的高氨氮养殖沼液的生物净化装置，其特征是所述生物过滤塔固定化细菌多孔体（6）和二次净化过滤池固定化细菌多孔体（6′）是由海藻酸钠为载体将细菌包埋构成的。

3.根据权利要求1所述的高氨氮养殖沼液的生物净化装置，其特征是所述的细菌以硝化细菌为主体，辅以其他菌种；联合培养的细菌包括硝化细菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌。