CN105502851A

CN105502851A - 一种去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及装置

Info

Publication number: CN105502851A
Application number: CN201610050496.2A
Authority: CN
Inventors: 陈玉成; 黄磊; 杨志敏; 肖广全; 管宏友; 陈庆华
Original assignee: Southwest University
Current assignee: Southwest University
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2036-01-26
Also published as: CN105502851B

Abstract

本发明公开了一种去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及装置。本方法采取鸟粪石结晶-氨吹脱-SBBR处理-BAF处理的组合工艺，对沼液进行处理与资源化利用，将沼液中的磷、氮转化为可作为肥料使用的鸟粪石和硫酸铵，在确保沼液经处理后达畜禽养殖业污染物排放标准的同时，实现了氮、磷的回收，有效降低传统沼液处理的运行费用，还具有处理效果稳定等特点。本发明的装置则基于上述方法而设计，对装置各部分进行了优化改进，可以连续稳定地运行，便于推广和使用。

Description

一种去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及装置

技术领域

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

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。

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、BOD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。

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。

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

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。

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+):n(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。

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1.5~2.0m/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。

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＜0.5mg/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。

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。

其中，步骤1）中所述的NaOH溶液的浓度为1~2mol/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1mol/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0.4mol/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、30min和15min。

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。

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泵相连，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泵。

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泵，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泵连通；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。

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，该曝气头与布气泵连通；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。

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°。

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泵；所述的pH调节池I和pH调节池II中均设置有潜水泵。

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。

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ε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。

进一步，所述的填料包中的填料为石英砂或生物质炭，所述的生物质炭为沼渣碳化生成。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、用鸟粪石结晶法处理沼液磷，可实现沼液磷60%~70%的回收率，回收沉淀中鸟粪石的含量可达20%~30%。

2、根据氨吹脱柱吸收装置中硫酸铵的实际产量进行定期进行硫酸铵回收，同时需采用清水对回收产物进行洗涤。通过硫酸铵进行氨回收，氮回收率可达70%~80%。

3、本发明以生物和化学的手段联合，在处理沼液的同时，实现鸟粪石和硫酸铵高附加值产品的回收，工艺简单易行，有效降低传统沼液处理的运行费用，处理成本相对低廉，在沼液具体处理中也获得了很好的效果且效率稳定。

4、本发明遵循技术效率高、经济成本低和环境安全好的原则，对规模化畜禽养殖场沼液，采取鸟粪石结晶-氨吹脱-SBBR/BAF组合工艺，对沼液进行处理与资源化利用，在实现沼液经处理后达畜禽养殖业污染物排放标准的同时，产出具有高附加值的产品，实现氮磷的回收，有效降低传统沼液处理的运行费用，还具有处理效果稳定等特点。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明的鸟粪石结晶装置结构示意图；

图3为本发明的氨吹脱装置结构示意图；

图4为本发明的SBBR装置和BAF装置结构示意图；

图5为本发明的COD去除效果时间趋势图；

图6为本发明的氨氮去除效果时间趋势图；

图7为本发明的TP去除效果时间趋势图。

附图中：11—pH调节池I；12—NaOH溶液储存器；13—鸟粪石结晶器；131—外筒体；132—内筒体；133—溢流槽；134—溢流堰；135—电动搅拌器；136—截留网；137—排泥阀；138—上沉泥斗；139—下沉泥斗；130—连接筒；14—MgCl₂溶液储存器；15—脱磷沼液池；21—吹脱塔；210—吹脱柱；211—进液口；212—逸气口；213A—上布水板；213B—中布水板；213C—下布水板；214—储液箱；215—进气曝气盘；216—间歇式气泵；22—水洗池；23—硫酸溶液池；24—pH调节池II；241—盐酸溶液加注泵；31—SBBR反应装置；311—搅拌潜水泵；312—排泥口；313—粘砂块鼓风曝气盘；314—空气泵；32—容量缓冲池；41—支撑网；42—过滤层；43—喷淋头；44—曝气头；45—布气泵；46—净水排出管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一、一种去除并回收利用沼液中氮和磷的方法，工艺流程如图1所示，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⁺):n(正磷酸盐)=1.3~1.4：1；匀速搅拌该沼液使其生成鸟粪石（磷酸铵镁）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。

由于沼液中有大量以NH₄ ⁺形式存在的氮和以磷酸盐形式存在的磷，故向其中加入一定量的Mg²⁺可以使其发生如下反应，从而将氮、磷，尤其是磷基本除去。适时地将生成的鸟粪石（磷酸铵镁）回收作为肥料。

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1.5~2.0m/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。

经步骤1）处理后的脱磷沼液中仍然有大量以NH₄ ⁺形式存在的氮，通过氨吹脱，使其以氨气的方式逸出，经过水洗吹收粗氨气中的杂质可以得到精氨气，精氨气用硫酸溶液吸收，得到硫酸铵溶液，将硫酸铵溶液蒸发结晶可以得到固态的硫酸铵，可以用作肥料。为保证吸收效果，硫酸的物质的量应当过量20%左右。

其中：步骤1）中所述的NaOH溶液的浓度为1~2mol/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1mol/L。这一系列浓度既保证了各溶液能发挥其作用，又不浪费物料。

步骤2）中空气与脱磷沼液的气液比为50∶1，以保证吹脱效果；所述的硫酸溶液的浓度为0.4mol/L，保证吸收效果。

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、30min和15min，以达到最佳的处理效果。

发明的工艺以沼液出水达标为标准，以循环再利用为思路，以化学生物组合处理手段为基础，产出具有高附加值的产品，实现氮磷的回收。而传统的沼液处理多采用生物处理工艺，但由于沼液的水质特性的限制，处理效果不好，沼液非达标排放对环境造成不良影响。采用高能耗，高投入的化学手段，则处理成本过重，处理工艺的应用受到限制。本发明以生物和化学的手段联合，在处理沼液的同时，实现鸟粪石和硫酸铵高附加值产品的回收，工艺简单易行，有效降低传统沼液处理的运行费用，处理成本相对低廉，在沼液具体处理中也获得了很好的效果且效率稳定，为沼液的深度处理提供了一条新思路。

二、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；

如图2所示，所述的鸟粪石结晶装置包括pH调节池I11、鸟粪石结晶器13、NaOH溶液储存器12、MgCl₂溶液储存器14和脱磷沼液池15；所述的鸟粪石结晶器13的上半部分由外筒体131和套于其中的内筒体132构成，所述的内筒体132与外筒体131之间固定有截留网136，所述内筒体132中间还设置有电动搅拌器135；在所述外筒体131上端的外壁上还设置有一个环形的溢流槽133，高于所述的溢流槽133的外筒体131构成溢流堰134，所述的溢流槽133的底部设置有排水口；所述鸟粪石结晶器13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137；所述的NaOH溶液储存器12与所述的pH调节池I11通过NaOH溶液输送管连通，所述的鸟粪石结晶器13分别通过沼液输入管和MgCl₂溶液输入管与所述的pH调节池I11和MgCl₂溶液储存器14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132内；所述的脱磷沼液池15通过管道与所述溢流槽133的排水口连通。

电动搅拌机的转速控制在100~150r/min，使MgCl₂溶液与沼液混合均匀，并快速发生反应生成鸟粪石晶体，反应后的混浊液在搅拌机的推动作用下沿内筒体132向下运动，混浊液中的鸟粪石结晶逐渐下沉，形成污泥。混浊液中的液态物质形成脱磷沼液在后续进入的MgCl₂溶液和沼液的推动下，经内筒体132和外筒体131之间的空间向上运动，并从溢流堰134进入溢流槽133并排出。向上运动的脱磷沼液夹带的鸟粪石晶体会被截留网136拦下，并进入污泥中。鸟粪石结晶法的反应过程极短，一般在几秒到几十秒内即可完成，所以反应装置主要考虑药剂的快速充分混合和鸟粪石的有效沉降与回收，因此装置直径不宜过大，应小于10m，直径与有效水深之比不宜大于3。为保证结晶效果并防止结晶反应逆向进行，装置内液体的流速应控制在2~5mm/s以内，装置运行水力停留时间不低于30~40min，沉淀时间不低于15min，排泥周期为0.8~1.2d。

如图3所示，所述的氨吹脱装置包括吹脱塔21、水洗池22、硫酸溶液池23和pH调节池II24；所述的吹脱塔21为中空的圆柱体，其顶部设置有进液口211和逸气口212，所述的吹脱塔21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210，底部设置有进气曝气盘215和储液箱214；所述的进气曝气盘215与间歇式气泵216相连，用于向吹脱塔21内输入空气；所述的进液口211与所述的脱磷沼液池15连通，所述的逸气口212、水洗池22和硫酸溶液池23依次由管道连通，所述的储液箱214与pH调节池II24连通；所述的pH调节池II24上设置有盐酸溶液加注泵241。

因氨吹脱为间歇反应，间歇式气泵216开12min关1h，进液口开1h关12min一个处理周期为1.2h以用于排放储液进入下一个处理环节，同时也使气泵间歇，减少因长时间使用的发热磨损。为保证吸收效果，每天应更换一次硫酸吸收液，并进行硫酸铵回收。

如图4所示，所述的SBBR装置包括SBBR反应装置31和容量缓冲池32，所述的SBBR反应装置31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泵311，该箱体底部设置有排泥口312和粘砂块鼓风曝气盘313，所述的粘砂块鼓风曝气盘313与空气泵314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II24连通，所述的出液管与容量缓冲池32连通。容量缓冲池32的作用是暂时储存SBBR装置处理后的液体，以调节进入BAF装置的水量。

如图4所示，所述的BAF装置为一开口箱体，箱体下部设置有支撑网41，所述支撑网41以下的空间构成布气集水区，支撑网41上面承托若干填料包，形成过滤层42，所述过滤层42以上的空间构成布水区，布水区顶部设置有喷淋头43，该喷淋头43与所述的容量缓冲池32连通；所述的成布气集水区设置有曝气头44，该曝气头44与布气泵45连通；所述的BAF装置还设置有净水排出管46，该净水排出管46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。实际运行期间，BAF装置需要定期反冲洗，反冲洗废水可排入SBBR装置处理。

作为一种优选的实施方式，所述的沉泥斗由依次连通的上沉泥斗138、连接筒130和下沉泥斗139组成，所述的上沉泥斗138和下沉泥斗139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°。两级沉泥斗的设置是为了让鸟粪石晶体形成的污泥沿两级沉泥斗的内壁逐级下沉，减少了夹带的液体量。30°的夹角则强化了沉降的效果。

作为一种优选的实施方式，为了便于控制液体的输送量，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泵；为了使液体混合均匀，所述的pH调节池I11和pH调节池II24中均设置有潜水泵。

作为一种优选的实施方式，考虑沼液含悬浮物及胶体较多，采用喷头等布水装置容易堵塞，填料上方采用钻孔布水板进行布水，所述的布水板包括上布水板213A、中布水板213B和下布水板213C，三者之间相距50mm；所述的上布水板213A、中布水板213B和下布水板213C上设置有若干直径为5mm的布水孔，其中：所述的中布水板213B上的布水孔设置在中间，所述的上布水板213A和下布水板213C上的布水孔的设置在周边。

作为一种优选的实施方式，为避免严重的壁效应，所述的吹脱塔21的内径D与吹脱柱210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214的底部为一斜面，所述的储液箱在斜面低处与pH调节池II24连通以利于排水。设计储液箱214内部容积约可存储1~2个周期的脱磷脱氮沼液。

作为一种优选的实施方式，所述的填料包中的填料为石英砂或生物质炭，所述的生物质炭为沼渣碳化生成。利用沼渣碳化后生成的生物质炭，可以实现以废治废。

以环保达标型沼气工程为研究对象，本发明遵循技术效率高、经济成本低和环境安全好的原则，对规模化畜禽养殖场沼液，采取鸟粪石结晶-氨吹脱-SBBR/BAF组合工艺，对沼液进行处理与资源化利用，为规模化养殖场沼液处置提供技术储备与技术支撑。本发明的装置稳定运行后可以到达较好的处理效果，即出水COD为120~160mg/L、氨氮为11~18mg/L，TP为5~8mg/L，完全达到畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2001）。

三、实施例

以日处理沼液≥0.5m³为标准按上述方法和装置进行实验检验。

鸟粪石结晶器13的外筒体131直径300mm，内筒体132直径100mm，主体高300mm，有效容积27L，设置两级沉泥斗（倾斜角60°）以增加装置沉降效果。电动搅拌机的转速控制在100~150r/min，溢流堰134高为3cm。pH调节池I11内设置潜流泵，促使NaOH溶液与沼液混合均匀，调节蠕动泵流量，使沼液pH值维持在9.5左右。鸟粪石结晶器13采用蠕动泵进水，设计流量为0.35L/min，日处理量为0.504m³，满足处理能力≥0.5m³/d的要求。同时，采用蠕动泵投加1mol/LMgCl₂溶液，调节蠕动泵流量，使沼液中n(Mg²⁺)/n(正磷酸根)=1.3~1.4。鸟粪石结晶法的反应过程极短，一般在几秒到几十秒内即可完成，反应装置主要考虑药剂的快速充分混合和鸟粪石的有效沉降与回收。

氨吹脱装置中的填料选用直径为25mm的多面球，综合考虑进水流量，设计吹脱塔21的直径为200mm，塔高1.3m，其中吹脱柱210高1m。进水流量0.42L/min，进气量为50L/min，进水开1h关12min，进气开12min关1h，一个周期为1.2h，每个周期约产生60L脱磷脱氮沼液并进入储液箱214。由此，储液箱214容积设计为120L（800mm×500mm×300mm），可存储1~2个周期产生的脱磷脱氮沼液，底部为斜面以利于排水，该斜面高的一端约高于底面40mm。

SBBR装置可用塑胶制成，SBBR反应装置31的内径为800mm，高度为1500mm，总有效容积为750L，使用潜水泵进行搅拌和排水，使用蠕动泵进水。SBBR反应装置31每次进水160L，每个周期为8h，即：进水工序（15min）→好氧曝气工序（5.0h）→缺氧搅拌工序（缺氧、厌氧2h）→沉淀工序（30min）→出水工序（15min）。水力停留时间为24h，污泥龄控制为16~18d，好氧阶段溶解氧为4.0mg/L，缺/厌氧阶段溶解氧为0~0.5mg/L。

BAF装置的内径为400mm，高度900mm，孔隙率约50%，总有效容积为60L。底部向上10cm处使用铁丝网作为支撑网41，以承托生物质炭填料包。曝气生物滤池装置进水流量为30L/h，气水比5:1，水力停留时间为2h。

实验检验运行10d后趋于稳定，稳定运行后可以到达较好的处理效果，即出水COD为120~160mg/L，基本达到畜禽养殖业污染物排放标准（征求意见稿）；出水氨氮为11~18mg/L，达到畜禽养殖业污染物排放标准（征求意见稿）；出水TP为5~8mg/L，达到畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2001）。沼液处理过程中COD、氨氮和TP的出水浓度变化见图5~图7。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一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+):n(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；

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1.5~2.0m/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；

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＜0.5mg/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；

2.根据权利要求1所述的去除并回收利用沼液中氮和磷的方法，其特征在于，步骤1）中所述的NaOH溶液的浓度为1~2mol/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1mol/L。

3.根据权利要求1所述的去除并回收利用沼液中氮和磷的方法，其特征在于，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0.4mol/L。

4.根据权利要求1所述的去除并回收利用沼液中氮和磷的方法，其特征在于，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、30min和15min。

5.一种去除并回收利用沼液中氮和磷的装置，其特征在于，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；

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泵相连，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泵；

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泵，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泵连通；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；

6.根据权利要求5所述的去除并回收利用沼液中氮和磷的装置，其特征在于，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°。

7.根据权利要求5所述的去除并回收利用沼液中氮和磷的装置，其特征在于，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泵；所述的pH调节池I和pH调节池II中均设置有潜水泵。

8.根据权利要求5所述的去除并回收利用沼液中氮和磷的装置，其特征在于，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。

9.根据权利要求5所述的去除并回收利用沼液中氮和磷的装置，其特征在于，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ε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。

10.根据权利要求5所述的去除并回收利用沼液中氮和磷的装置，其特征在于，所述的填料包中的填料为石英砂或生物质炭，所述的生物质炭为沼渣碳化生成。