CN106430820B - 一种高氨氮养猪沼液的生物处理装置及其工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高氨氮养猪沼液的生物处理装置及其工艺。本发明装置主体为改良的跑道池式光生物反应器,以微藻、光合细菌、植物复合生态系统为基础,构建高氨氮养猪沼液的高效低耗达标处理工艺,同时收获藻菌生物质以及植物。具体步骤为:养猪废水首先经过固液分离后进入厌氧发酵池,产生的高氨氮沼液经酸碱度、营养盐调节后进入光生物反应器进行处理,生化出水经絮凝沉淀池、消毒池后清水达标排放。本发明操作简单,氮磷去除效率高,运行费用低,分离的藻菌生物质可作饲料、生物制氢或生物柴油的原料,且不产生二次污染。

Description

一种高氨氮养猪沼液的生物处理装置及其工艺
技术领域
本发明属于废水处理领域,具体涉及一种高氨氮养猪沼液的生物处理装置及其工艺。
背景技术
随着集约化畜禽养殖业迅猛发展,养殖场每年产生大量含高COD、氮、磷、悬浮物的养殖废水。目前养殖废水处理工艺一般先经过厌氧发酵产甲烷,生成的沼液经过一级处理、一级强化处理或二级生化处理后排放。但厌氧发酵后产生的沼液仍然含有较高的氨氮、磷酸盐、重金属等污染物,直接排放会导致水体富营养化。随着国家对环保重视程度的增加,污水排放标准的严格执行,沼液的处理以及达标排放已经成为影响畜禽养殖业生存和发展的重要因素。
菌藻共生技术是一种利用微藻和微生物(细菌、真菌等)共同处理废水的一种生物处理方法。藻类是一类分布广泛且能够适应各种生态环境的自养微生物,他们能通过光合作用将太阳能转化为化学能,并且吸收二氧化碳和氮、磷无机盐,将其转化为自身复杂的有机物储存起来。微藻生物质富含油脂、淀粉以及蛋白质,可以作为生物柴油和化工生产的非粮原料。在菌藻共生系统中,好氧细菌和真菌能将含碳的复杂有机物降解为二氧化碳和水或者降解为低分子有机物,而二氧化碳和低分子有机物可以作为碳源被微藻利用,从而促进微藻的光合作用和生长代谢;微藻利用二氧化碳和废水中的碳酸盐,通过光合作用将细菌代谢产生的无机物同化为有机物储存在细胞内,并且释放出氧气,增加水中的溶氧量,营造好氧环境,促进好氧细菌和真菌的生长繁殖,藻和菌形成了互利互惠的共生关系,更有利于废水的净化处理。
人工湿地系统是利用一些生长繁育能力旺盛、生长期长、耐污能力强、可作为饲料或食物的水生植物(如水蕹菜、水稻等),通过吸附、氧化还原、微生物分解、转化和养分吸收等过程,达到净化污水中污染物质的目的。
鉴于此,设计一种新型的结合藻菌共生技术与人工湿地技术的高氨氮养猪沼液生物处理装置,这是非常必要且具有极大的实用价值和推广前景。
发明内容
本发明目的是提供一种高氨氮养猪沼液的生物处理装置,解决目前养猪场产生高氨氮沼液处理成本高、操作困难、效果差、难以推广的共性问题。
本发明采用的具体技术方案是:
一种高氨氮养猪沼液的生物处理装置,其包括:导流板、跑道池、植物区、进水口、璞轮、调速电机、出水口、便桥,经酸碱度、营养盐调节后的沼液由进水口进入反应器,一部分沼液在跑道池内由光合细菌和微藻进行微生物处理,通过璞轮搅拌推流;一部分沼液由支柱间隙进入植物区,通过植物对沼液就行处理,出水口出水。
作为优选,所述导流板为180°圆弧且逆流方向延伸长度为跑道池宽度的1/2。
作为优选,所述璞轮的转轴两端穿过跑道池池壁且一端与调速电机的输出轴连接。
作为优选,所述植物区纵剖面由上至下为植物、粘土层、沙砾层、卵石层、支柱。
作为优选,所述植物为水稻、水蕹菜、黑麦草、狐尾藻中一种或多种,定期采收。
作为优选,所述粘土层厚度为15~20cm;沙砾层厚度为10~15cm;卵石层厚度为10~15cm,粒径为4~7cm;支柱高度为2~3cm。
本发明的另一目的在于提供一种使用所述装置的高氨氮养猪沼液的生物处理工艺,包括一下步骤:
1)养猪、粪尿经固液分离后,液体进入厌氧发酵池发酵产生沼气和沼液,沼液暂存于沼液储存池;
2)步骤1)沼液储存池中沼液进入调节池进行酸碱度、营养盐调节后由进水口进入反应器,一部分沼液在跑道池内由光合细菌和微藻进行微生物处理,通过璞轮搅拌推流;一部分沼液由支柱间隙进入植物区,通过植物对沼液就行处理,出水口出水;
3)步骤2)出水排入絮凝沉淀池,通过投加絮凝剂收获藻菌生物质;
4)步骤3)分离后的上清液进入消毒池消毒后达标排放,部分回用清洗猪舍。
作为优选,所述步骤1)厌氧发酵后的沼液COD为500~2500mg/L,氨氮为150~600mg/L,总磷为5~30mg/L。
作为优选,所述步骤2)沼液在调节池中调节pH为8.0~11.0,氮磷比为25~40。
作为优选,所述步骤2)跑道池内由光合细菌为荚膜红细菌或生芽红细菌,微藻为小球藻或栅藻,光合细菌与微藻比例为1:1(V:V),接种量为沼液体积的5~15%,沼液在反应器内停留时间为7~10天。
作为优选,所述步骤3)絮凝剂为生物絮凝剂或化学絮凝剂。
作为优选,所述步骤4)消毒剂为浓度7~12%次氯酸钠溶液(有效氯质量分数%>10.0),用量为0.1~0.3mL/L。
本发明的优点在于:(1)本发明采用藻菌共生体系,相比纯藻、纯菌对沼液有更好的处理效果;(2)本发明结合人工湿地技术,利用植物进行协同处理,提高了处理效率;(3)处理后收获微藻生物质、光合细菌菌体、植物,可作为饲料、生物制氢或生物柴油的原料,且不产生二次污染;(4)本发明实施简单、出水水质好、操作方便,实现了沼液的生态化处理,在改善环境的同时产生经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明一种高氨氮养猪沼液的生物处理装置轴测图。
图2为本发明一种高氨氮养猪沼液的生物处理装置整体结构示意图。
图3为本发明一种高氨氮养猪沼液的生物处理装置植物区纵剖面图。
图4为本发明一种高氨氮养猪沼液的生物处理工艺流程图。
其中:1、导流板,2、跑道池,3、植物区,4、进水口,5、璞轮,6、电机,7、出水口,8、便桥,31、植物,32、黏土层,33、砂砾层,34、卵石层,35、支柱。
具体实施方式
下面结合具体的实施例,进一步阐述本发明。
实施例
下面以某规模化养猪场养猪沼液处理过程为例,利用本发明装置对沼液进行处理。
将10吨猪场废水原液进行固液分离,液体进入厌氧发酵池进行发酵,发酵结束后沼液暂存于沼液储存池,测得初始COD为1750mg/L,氨氮为320mg/L,总磷为12mg/L,pH为8.4,氮磷比、pH均在合适范围内,可不需调节直接使用。
沼液由进水口进入反应器,一部分沼液在跑道池内由光合细菌和微藻进行微生物处理,通过璞轮搅拌推流;一部分沼液由支柱间隙进入植物区,通过植物对沼液就行处理,出水口出水。跑道池内由光合细菌为荚膜红细菌,微藻为栅藻,光合细菌与微藻比例为1:1(V:V),接种量为沼液体积的10%,沼液在反应器内停留时间为7天,植物区种植黑麦草。测得出水COD为62mg/L,氨氮为5mg/L,总磷为1mg/L,达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(2014年征求意见稿第二稿)的排放要求。
反应器出水进入絮凝沉淀池,通过投加絮凝剂收获藻菌生物质含量达到0.98g/L,上清液进入消毒池消毒后排放。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的技术范围作任何限制,故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰,皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (6)

1.一种高氨氮养猪沼液的生物处理工艺,包括以下步骤:
1)养猪、粪尿经固液分离后,液体进入厌氧发酵池发酵产生沼气和沼液,沼液暂存于沼液储存池;
2)步骤1)沼液储存池中沼液进入调节池进行酸碱度、营养盐调节后由进水口(4)进入反应器,一部分沼液在跑道池(2)内由光合细菌和微藻进行微生物处理,通过璞轮(5)搅拌推流;一部分沼液由支柱(35)间隙进入植物区(3),通过植物对沼液就行处理,出水口(7)出水;
3)步骤2)出水排入絮凝沉淀池,通过投加絮凝剂收获藻菌生物质;
4)步骤3)分离后的上清液进入消毒池消毒后达标排放,部分回用清洗猪舍;
该处理工艺使用的生物处理装置包括:导流板(1)、跑道池(2)、植物区(3)、进水口(4)、璞轮(5)、调速电机(6)、出水口(7)、便桥(8),经酸碱度、营养盐调节后的沼液由进水口(4)进入反应器,一部分沼液在跑道池(2)内由光合细菌和微藻进行微生物处理,通过璞轮(5)搅拌推流;一部分沼液由支柱(35)间隙进入植物区(3),通过植物对沼液就行处理,出水口(7)出水;所述导流板(1)为180°圆弧且逆流方向延伸长度为跑道池(2)宽度的1/2;所述璞轮(5)的转轴两端穿过跑道池(2)池壁且一端与调速电机(6)的输出轴连接;所述植物区(3)纵剖面由上至下为植物(31)、粘土层(32)、沙砾层(33)、卵石层(34)、支柱(35);所述植物(31)为水稻、水蕹菜、黑麦草、狐尾藻中一种或多种,定期采收;所述粘土层(32)厚度为15~20cm;沙砾层(33)厚度为10~15cm;卵石层(34)厚度为10~15cm,粒径为4~7cm;支柱(35)高度为2~3cm。
2.根据权利要求1所述的一种高氨氮养猪沼液的生物处理工艺,其特征在于,所述步骤1)厌氧发酵后的沼液COD为500~2500mg/L,氨氮为150~600mg/L,总磷为5~30mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种高氨氮养猪沼液的生物处理工艺,其特征在于,所述步骤2)沼液在调节池中调节pH为8.0~11.0,氮磷比为25~40。
4.根据权利要求1所述的一种高氨氮养猪沼液的生物处理工艺,其特征在于,所述步骤2)跑道池(2)内由光合细菌为荚膜红细菌或生芽红细菌,微藻为小球藻或栅藻,光合细菌与微藻比例为1:1(V:V),接种量为沼液体积的5~15%,沼液在反应器内停留时间为7~10天。
5.根据权利要求1所述的一种高氨氮养猪沼液的生物处理工艺,其特征在于,所述步骤3)絮凝剂为生物絮凝剂或化学絮凝剂。
6.根据权利要求1所述的一种高氨氮养猪沼液的生物处理工艺,其特征在于,所述步骤4)消毒池中投加消毒剂。
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