CN113292180A - 一种沼液净化处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及养殖废水处理技术领域，公开了一种沼液净化处理装置，包括：沉淀池、调节池、絮凝反应单元、助凝剂投加单元、高效浅层离子气浮单元、污泥池及清水池，高效浅层离子气浮单元与絮凝反应单元和助凝剂投加单元相连，将完成絮凝反应后的沼液与助凝剂混合，用于气浮处理，去除沼液中的固体悬浮物(SS)，制备澄清的沼液；并公开了一种沼液净化处理方法。该装置及方法可以快速高效的去除沼液中的SS，低成本实现沼液净化，并可以连续运行和自动控制，处理后的清沼液可以用于喷滴灌施肥、浓缩和配制肥料。

Description

一种沼液净化处理装置及方法
技术领域
本发明涉及养殖废水处理技术领域，具体涉及一种沼液净化处理装置及方法。
背景技术
沼气工程是处理畜禽养殖废弃物的主要方式，沼液是沼气池厌氧发酵后的产物。沼液含有丰富的有机质、氮、磷、钾和多种微量元素，以及氨基酸、腐殖酸、吲哚乙酸、维生素B、抗菌素等生物活性物质，具有促进作物生长、防治作物病害和改良土壤性状等多种功效，是一种优良的天然液体肥料，可以通过喷滴灌设施使用。但是，沼液中含有大量的固体悬浮物(SS)和还原性物质，如果不进行处理和净化直接使用会导致喷滴灌设备堵塞或者造成烧苗等危害。此外，沼液中的养分浓度较低，养分比例也不均衡，需要进行浓缩或者添加养分进行肥料的复配，一方面可以减少运输成本，另一方面可以配制成商品肥料提高价值。因此，在沼液浓缩和复配之前，必须进行净化处理，去除沼液中SS等杂质。
目前沼液净化处理方法有自然沉淀、絮凝沉淀、普通气浮等，但是存在处理时间长、处理成本高、处理效果差、自动化程度低等问题。而现有的沼液净化处理装置，如一种气浮式沼液净化装置(授权公告号为CN204198446U)，该装置包括聚凝机构、溶气水释放机构以及气浮机构，其构造简单、占地面积小等优点，但其处理时间和处理效果仍较差。
因此，本申请人经过长期研究发明了一种低成本、简便高效的沼液净化处理装置及方法，实现沼液资源化利用的目标。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种沼液净化处理装置及方法，为沼液浓缩和配肥的资源化利用提供合适的原料。
为了实现第一目的，本发明提供如下技术方案：
一种沼液净化处理装置，包括：
沉淀池和调节池，用于沉淀沼液中大颗粒的SS及调节沼液pH；
絮凝反应单元，包含絮凝剂溶解池、絮凝剂储药池和絮凝反应池，沉淀池、调节池与絮凝反应池依次相连，用于将絮凝剂与沼液中剩余SS反应生成胶体沉淀，再进行气浮；
助凝剂投加单元，其与絮凝反应单元相连，通过计量泵将助凝剂投加到气浮设备中，提高絮凝的效果，加速SS絮凝沉淀的气浮；
高效浅层离子气浮单元，其与絮凝反应单元和助凝剂投加单元相连，将完成絮凝反应后的沼液与助凝剂混合，在高效浅层离子气浮单元中进行气浮处理，去除沼液中的SS，制备澄清的沼液；
污泥池，气浮产生的污泥分离后排入污泥池，脱水后用于制备堆肥；
清水池，经气浮处理后的沼液清液排入清水池，用于后续浓缩或配制肥料。
作为优选，所述高效浅层离子气浮单元包括浅层离子气浮池、微氧化溶气装置、微气泡发生装置、消能减压混合装置、空气压缩机及撇泥机；
所述空气压缩机与微氧化溶气装置连接，所述空气压缩机用于压缩空气并送入微氧化溶气装置；
所述微氧化溶气装置中进行压缩空气和水的混合，并通过所述的微气泡发生装置产生大量带有电荷的微气泡；
所述带有大量微气泡的高压水气混合液通过所述消能减压混合装置释放到进水管中，在进水管中与沼液混合；
所述大量微气泡与沼液中的SS絮凝沉淀混合并进入所述浅层离子气浮池，SS絮凝沉淀在所述浅层离子气浮池中与微气泡快速结合并上浮至水面；
通过所述撇泥机刮去SS絮凝沉淀，完成沼液的净化，净化后的沼液清液排入清水池中；刮出的污泥排入所述污泥池中，通过脱水后用于制备堆肥。
根据沼液中SS浓度和气浮沉淀的产生量变化，可以通过变频控制器调节高效浅层离子气浮单元中撇泥机的转速和撇泥速度，达到最佳撇泥效果。
作为优选，所述沉淀池和调节池均配备有水泵，根据沼液原水中SS的浓度，可以通过变频控制器调节进水泵输送沼液原水的流量，保证气浮时SS的去除效果。
作为优选，絮凝剂溶解池和絮凝反应池内设有搅拌器，絮凝反应池与计量泵相连，以调节絮凝剂母液的流量，达到最佳絮凝效果。
作为优选，所述助凝剂投加单元包含助凝剂溶解池和助凝剂储药池，助凝剂溶解池中有搅拌器，助凝剂储药池与计量泵相连，以调节助凝剂的流量，达到最佳气浮效果。
作为优选，所述絮凝反应单元、助凝剂投加单元、高效浅层离子气浮单元中设置电子开关，其电子开关连接对应的搅拌器、计量泵、水泵或撇泥机，并连接PLC模块，PLC模块连接触控屏或者手机，以实现使用触控屏或者手机进行自动控制。
为了实现第二目的，本发明提供如下技术方案：
一种沼液净化处理方法，包括以下步骤：
S1沼液沉淀：沼液原水经沉淀池沉淀，排出下层污泥，上层沼液进入调节池，调节pH值；
S2絮凝反应：将絮凝剂加入絮凝剂溶解池中，加清水溶解搅拌，配制成絮凝剂母液，放入絮凝剂储药池中备用，将步骤S1中沉淀后的沼液通入絮凝反应池中，加入絮凝剂母液，得到沼液絮凝剂混合溶液；
S3助凝剂溶解制备：将助凝剂加入助凝剂溶解池中，加清水溶解搅拌，配置成助凝剂母液，放入助凝剂储药池中备用；
S4高效浅层离子气浮：将步骤S2中的沼液絮凝剂混合溶液和步骤S3中的助凝剂母液泵入浅层离子气浮池中，加入助凝剂母液，打开空气压缩机和微氧化溶气装置的溶气管进气阀，微氧化溶气装置中进行压缩空气和水的混合，并通过微气泡发生装置产生大量的带有电荷的微气泡；
开启回流泵，调整消能减压混合装置的释放压力；
带有大量微气泡的高压水气混合液通过消能减压混合装置释放到进水管中，在进水管中与沼液混合；
大量微气泡与沼液中的SS絮凝沉淀混合并进入浅层离子气浮池，SS絮凝沉淀在浅层离子气浮池中与微气泡快速结合并上浮至水面；
撇泥机刮去SS絮凝沉淀完成沼液的净化，净化后的沼液清液排入清水池中；
撇泥机刮出的絮凝沉淀排入污泥池，脱水后用于堆肥。
其中，步骤S1中调节池pH控制在6.0-9.0；
步骤S2中搅拌时长为10-30min，絮凝剂母液的浓度为10-20％，流量为40-1000L/h，工作浓度为200-2000mg/L，沼液以5.0-100m3/h的流量通入絮凝反应池中；
步骤S3中搅拌时长为0.5-1.5h，助凝剂母液的浓度为0.1-0.2％；
步骤S4中助凝剂母液的的流量为40-1000L/h，工作浓度为2-20mg/L；
步骤S4中沼液絮凝剂混合溶液的流量为5.04-101m3/h，微氧化溶气装置的溶气管进气流量为0.4-2.0m3/h，溶气管进口压力0.3-0.6Mpa，出口压力0.2-0.5Mpa，回流比为1-6％，气浮停留时间为1-5min。
作为优选，所述絮凝反应单元中絮凝剂和沼液的反应时间不少于40s；
所述絮凝反应单元中所用的絮凝剂为硫酸铝、明矾、铝酸钠、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合磷酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合磷酸铁、聚合氯化铝铁的一种或几种。
作为优选，所述助凝剂投加单元中所用的助凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸盐以及海藻酸钠的一种或几种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、处理能力强，可处理含高浓度SS的沼液；
2、处理速度快，沼液在气浮池中的停留时间只有1-5min，可以连续运行；
3、处理效率高，气浮池中沼液的回流比只有1-6％；
4、处理效果好，沼液中SS去除率可以达85％以上，其中100μm以上SS去除率超过99％(参见图4、图5)，出水可以直接用于喷滴灌施肥，不会堵塞管道；
5、处理成本低，由于采用高效空气溶解系统和离子气泡发生系统，与传统气浮设备相比，气浮效果显著提升，降低了处理成本。
附图说明
图1为本沼液净化处理装置的工艺流程图。
图2为本沼液净化处理装置中高效浅层离子气浮单元的工艺流程图。
图3为本沼液净化处理装置的工艺流程框图。
图4为气浮处理前沼液中SS粒径分布图。
图5为气浮处理后沼液中SS粒径分布图。
图6为沼液原水与气浮出水的对比图。
附图中：1-沉淀池、2-调节池、3-絮凝反应单元、31-絮凝剂溶解池、32-絮凝剂储药池、33-絮凝反应池、4-助凝剂投加单元、41-助凝剂溶解池、42-助凝剂储药池、5-高效浅层离子气浮单元、51-浅层离子气浮池、52-微氧化溶气装置、53-微气泡发生装置、54-消能减压混合装置、55-空气压缩机、56-撇泥机、6-污泥池、7-清水池。
具体实施方式
请参见图1-3，本发明一较佳实施例提供一种沼液净化处理装置，具体包括：
沉淀池1和调节池2，用于沉淀沼液中大颗粒的SS及调节沼液pH；
絮凝反应单元3，包含絮凝剂溶解池31、絮凝剂储药池32和絮凝反应池33，沉淀池1、调节池2与絮凝反应池33依次相连，用于将絮凝剂与沼液中剩余SS反应生成胶体沉淀，再进行气浮；
助凝剂投加单元4，其与絮凝反应单元3相连，通过计量泵将助凝剂投加到气浮设备中，提高絮凝的效果，加速SS絮凝沉淀的气浮；
高效浅层离子气浮单元5，其与絮凝反应单元3和助凝剂投加单元4相连，将完成絮凝反应后的沼液与助凝剂混合，在高效浅层离子气浮单元5中进行气浮处理，去除沼液中的SS，制备澄清的沼液；
污泥池6，气浮产生的污泥分离后排入污泥池6，脱水后用于制备堆肥；
清水池7，经气浮处理后的沼液清液排入清水池7，用于后续浓缩或配制肥料。
其中，所述高效浅层离子气浮单元5包括浅层离子气浮池51、微氧化溶气装置52、微气泡发生装置53、消能减压混合装置54、空气压缩机55及撇泥机56；
所述空气压缩机55与微氧化溶气装置52连接，所述空气压缩机55用于压缩空气并送入微氧化溶气装置52；
所述微氧化溶气装置52中进行压缩空气和水的混合，并通过所述的微气泡发生装置53产生大量带有电荷的微气泡；
所述带有大量微气泡的高压水气混合液通过所述消能减压混合装置54释放到进水管中，在进水管中与沼液混合；
所述大量微气泡与沼液中的SS絮凝沉淀混合并进入所述浅层离子气浮池51，SS絮凝沉淀在所述浅层离子气浮池51中与微气泡快速结合并上浮至水面；
通过所述撇泥机56刮去SS絮凝沉淀，完成沼液的净化，净化后的沼液清液排入清水池7中；刮出的污泥排入所述污泥池6中，通过脱水后用于制备堆肥。
根据沼液中SS浓度和气浮沉淀的产生量变化，可以通过变频控制器调节高效浅层离子气浮单元5中撇泥机56的转速和撇泥速度，达到最佳撇泥效果。
所述沉淀池1和调节池2均配备有水泵，根据沼液原水中SS的浓度，可以通过变频控制器调节进水泵输送沼液原水的流量，保证气浮时SS的去除效果。
所述絮凝剂溶解池31和絮凝反应池33内设有搅拌器，絮凝剂储药池32与计量泵相连，可以调节絮凝剂母液的流量，达到最佳絮凝效果。
所述助凝剂投加单元4包含助凝剂溶解池41和助凝剂储药池42，助凝剂溶解池41中有搅拌器，助凝剂储药池与计量泵相连，以调节助凝剂的流量，达到最佳气浮效果。
所述絮凝反应单元3、助凝剂投加单元4、高效浅层离子气浮单元5中设置电子开关，其电子开关连接对应的搅拌器、计量泵、水泵或撇泥机56，并连接PLC模块，PLC模块连接触控屏或者手机，以实现使用触控屏或者手机进行自动控制。
实施例1：沼液净化处理方法(采用上述沼液净化处理装置)，包括以下步骤：
S1沼液沉淀：沼液原水经沉淀池1沉淀24h，将下层污泥排出，上层沼液进入调节池2，测定pH值，将pH控制在6.0-9.0之间，用于絮凝反应；
S2絮凝反应：将聚合硫酸铁加入絮凝剂溶解池31中，加清水溶解搅拌10min配制成浓度为10％的絮凝剂母液，放入絮凝剂储药池32中备用，将步骤S1中沉淀后的沼液以5m3/h的流量通入絮凝反应池中，以50L/h的流量加入絮凝剂母液，工作浓度为1000mg/L，反应时间45s，得到沼液絮凝剂混合溶液；
S3助凝剂溶解制备：将阳离子聚丙烯酰胺加入助凝剂溶解池41中，加清水溶解搅拌1h，配置成0.1％的助凝剂母液，放入助凝剂储药池42中备用；
S4高效浅层离子气浮：将步骤S2中的沼液絮凝剂混合溶液和步骤S3中的助凝剂母液泵入浅层离子气浮池51中，沼液絮凝剂混合溶液的流量为5.05m3/h，助凝剂母液的流量为50L/h，工作浓度为10mg/L；
打开空气压缩机55(型号FG-10)和微氧化溶气装置52(型号MST-2.4)的溶气管进气阀，空气流量为0.8m3/h，微氧化溶气装置52中进行压缩空气和水的混合，并通过微气泡发生装置53(型号MST-2.4)产生大量的带有电荷的微气泡；
开启回流泵，调整消能减压混合装置54(型号MST-2.4)的释放压力，其溶气管进口压力0.4Mpa，出口压力0.35Mpa，回流比为3％，气浮停留时间为3min；
撇泥机56刮出的絮凝沉淀排入污泥池，脱水后用于堆肥；气浮后的沼液清液排入清水池7，用于后续浓缩或配制肥料。
对本实施例中处理前后的沼液进行检测，检测方法采用畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)中指定的检测方法，总氮测定采用GB11894-89方法，钾的测定采用11904-89方法，检测仪器为岛津UV-2550紫外分光光度计，检测结果详见表1。
表1
Figure BDA0003106591040000101
注：上述数据为5次检测的平均值。
本次处理气浮停留时间为3min，实现连续运行，且沼液中SS去除率可以达90.4％；处理过程使用的聚合硫酸铁价格为1800元/t，工作浓度为1000mg/L，每吨沼液用量1kg，成本1.8元，阳离子聚丙烯酰胺价格20000元/t，工作浓度为10mg/L，每吨沼液用量10g，成本0.2元，计量泵、水泵、空气压缩机55、气浮机等设备运行功率共约10kw/h，每小时用电量为10kw·h，农业用电价格为0.56元/kw·h，每吨沼液的动力成本为10*0.56/5＝1.12元，实施例1中沼液的净化处理成本为1.8+0.2+1.12＝3.12元/t；目前沼液生化法的处理成本约为8-10元/t，膜法处理的成本约为20-30元/t，本例中净化处理方法处理成本比生化法降低了约65％，比膜法降低了约85％。
实施例2：沼液净化处理方法(采用上述沼液净化处理装置)，包括以下步骤：
S1沼液沉淀：沼液原水经沉淀池1沉淀24h，将下层污泥排出，上层沼液进入调节池2，测定pH值，将pH控制在6.0-9.0之间，用于絮凝反应；
S2絮凝反应：将聚合氯化铝加入絮凝剂溶解池31中，加清水溶解搅拌20min配制成浓度为10％的絮凝剂母液，放入絮凝剂储药池32中备用，将步骤S1中沉淀后的沼液以10m3/h的流量通入絮凝反应池中，以100L/h的流量加入絮凝剂母液，工作浓度为1000mg/L，反应时间60s，得到沼液絮凝剂混合溶液；
S3助凝剂溶解制备：将阳离子聚丙烯酰胺加入助凝剂溶解池41中，加清水溶解搅拌1h，配置成0.1％的助凝剂母液，放入助凝剂储液池42中备用；
S4高效浅层离子气浮：将步骤S2中的沼液絮凝剂混合溶液和步骤S3中的助凝剂母液泵入浅层离子气浮池51中，沼液絮凝剂混合溶液的流量为10.1m3/h，助凝剂母液的流量为100L/h，工作浓度为10mg/L；
打开空气压缩机55和微氧化溶气装置52的溶气管进气阀，空气流量为1.0m3/h，微氧化溶气装置52中进行压缩空气和水的混合，并通过微气泡发生装置53产生大量的带有电荷的微气泡；
开启回流泵，调整消能减压混合装置54的释放压力，其溶气管进口压力0.45Mpa，出口压力0.4Mpa，回流比为4％，气浮停留时间为3min；
撇泥机56刮出的絮凝沉淀排入污泥池，脱水后用于堆肥；气浮后的沼液清液排入清水池7，用于后续浓缩或配制肥料。
本实施例中空气压缩机55、微氧化溶气装置52、微气泡发生装置53及消能减压混合装置54等装置与实施例1相同。
对本实施例中处理前后的沼液进行检测，检测方法采用畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)中指定的检测方法，总氮测定采用GB11894-89方法，钾的测定采用11904-89方法，检测仪器为岛津UV-2550紫外分光光度计，检测结果详见表2。
表2
Figure BDA0003106591040000121
Figure BDA0003106591040000131
注：上述数据为5次检测的平均值。
本次处理气浮停留时间为3min，实现连续运行，且沼液中SS去除率可以达90.6％；处理过程使用的聚合硫酸铁价格为1800元/t，工作浓度为1000mg/L，每吨沼液用量1kg，成本1.8元，阳离子聚丙烯酰胺价格20000元/t，工作浓度为10mg/L，每吨沼液用量10g，成本0.2元，计量泵、水泵、空气压缩机55、气浮机等设备运行功率共约15kw/h，每小时用电量为15kw·h，农业用电价格为0.56元/kw·h，每吨沼液的动力成本为15*0.56/10＝0.84元，实施例2中沼液的净化处理成本为1.8+0.2+0.84＝2.84元/t；目前沼液生化法的处理成本约为8-10元/t，膜法处理的成本约为20-30元/t，本例中净化处理方法处理成本比生化法降低了约70％，比膜法降低了约90％。
实施例3：沼液净化处理方法(采用上述沼液净化处理装置)，包括以下步骤：
S1沼液沉淀：沼液原水经沉淀池1沉淀24h，将下层污泥排出，上层沼液进入调节池2，测定pH值，将pH控制在6.0-9.0之间，用于絮凝反应；
S2絮凝反应：将聚合硫酸铁加入絮凝剂溶解池31中，加清水溶解搅拌30min配制成浓度为10％的母液，放入絮凝剂储药池32中备用，将步骤S1中沉淀后的沼液以10m3/h的流量通入絮凝反应池中，以200L/h的流量加入絮凝剂母液，工作浓度为2000mg/L，反应时间90s，得到沼液絮凝剂混合溶液；
S3助凝剂溶解制备：将阳离子聚丙烯酰胺加入助凝剂溶解池41中，加清水溶解搅拌1.5h，配置成0.2％的助凝剂母液，放入助凝剂储液池42中备用；
S4高效浅层离子气浮：将步骤S2中的沼液絮凝剂混合溶液和步骤S3中的助凝剂母液泵入浅层离子气浮池51中，沼液絮凝剂混合溶液的流量为10.2m3/h，助凝剂母液的流量为100L/h，工作浓度为20mg/L；
打开空气压缩机55和微氧化溶气装置52的溶气管进气阀，空气流量为1.2m3/h，微氧化溶气装置52中进行压缩空气和水的混合，并通过微气泡发生装置53产生大量的带有电荷的微气泡；
开启回流泵，调整消能释放装置54的释放压力，其溶气管进口压力0.45Mpa，出口压力0.4Mpa，回流比为4％，气浮停留时间为4min；
撇泥机56刮出的絮凝沉淀排入污泥池，脱水后用于堆肥；气浮后的沼液清液排入清水池7，用于后续浓缩或配制肥料。
本实施例中空气压缩机55、微氧化溶气装置52、微气泡发生装置53及消能减压混合装置54等装置与实施例1相同。
对本实施例中处理前后的沼液进行检测，检测方法采用畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)中指定的检测方法，总氮测定采用GB11894-89方法，钾的测定采用11904-89方法，检测仪器为岛津UV-2550紫外分光光度计，检测结果详见表3。
表3
Figure BDA0003106591040000151
注：上述数据为5次检测的平均值。
本次处理气浮停留时间为4min，实现连续运行，且沼液中SS去除率可以达89.8％；处理过程使用的聚合硫酸铁价格为1800元/t，工作浓度为2000mg/L，每吨沼液用量2kg，成本3.6元，阳离子聚丙烯酰胺价格20000元/t，工作浓度为20mg/L，每吨沼液用量20g，成本0.4元，计量泵、水泵、空气压缩机55、气浮机等设备运行功率共约15kw/h，每小时用电量为15kw·h，农业用电价格为0.56元/kw·h，每吨沼液的动力成本为15*0.56/10＝0.84元，实施例3中沼液的净化处理成本为3.6+0.2+0.84＝4.64元/t；目前沼液生化法的处理成本约为8-10元/t，膜法处理的成本约为20-30元/t，本例中净化处理方法处理成本比生化法降低了约50％，比膜法降低了约80％。
实施例4：沼液净化处理方法(采用上述沼液净化处理装置)，包括以下步骤：
S1沼液沉淀：沼液原水经沉淀池1沉淀24h，将下层污泥排出，上层沼液进入调节池2，测定pH值，将pH控制在6.0-9.0之间，用于絮凝反应；
S2絮凝反应：将聚合氯化铝加入絮凝剂溶解池31中，加清水溶解搅拌30min配制成浓度为20％的母液，放入絮凝剂储药池32中备用，将步骤S1中沉淀后的沼液以50m3/h的流量通入絮凝反应池中，以250L/h的流量加入絮凝剂母液，工作浓度为1000mg/L，反应时间90s，得到沼液絮凝剂混合溶液；
S3助凝剂溶解制备：将阳离子聚丙烯酰胺加入助凝剂溶解池41中，加清水溶解搅拌1.5h，配置成0.2％的助凝剂母液，放入助凝剂储液池42中备用；
S4高效浅层离子气浮：将步骤S2中的沼液絮凝剂混合溶液和步骤S3中的助凝剂母液泵入浅层离子气浮池51中，沼液絮凝剂混合溶液的流量为50.25m3/h，助凝剂母液的流量为250L/h，工作浓度为10mg/L；
打开空气压缩机55(型号FG-10)和微氧化强溶溶气装置52(型号MST-4.5)的溶气管进气阀，空气流量为1.4m3/h，微氧化强溶溶气装置52中进行压缩空气和水的混合，并通过微气泡发生装置53(型号MST-4.5)产生大量的带有电荷的微气泡；
开启回流泵，调整消能释放装置54(型号MST-4.5)的释放压力，其溶气管进口压力0.5Mpa，出口压力0.45Mpa，回流比为4％，气浮停留时间为5min；
撇泥机56刮出的絮凝沉淀排入污泥池，脱水后用于堆肥；气浮后的沼液清液排入清水池7，用于后续浓缩或配制肥料。
对本实施例中处理前后的沼液进行检测，检测方法采用畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)中指定的检测方法，总氮测定采用GB11894-89方法，钾的测定采用11904-89方法，检测仪器为岛津UV-2550紫外分光光度计，检测结果详见表4。
表4
Figure BDA0003106591040000171
注：上述数据为5次检测的平均值。
本次处理气浮停留时间为5min，实现连续运行，且沼液中SS去除率可以达88.9％；处理过程使用的聚合氯化铝价格为1800元/t，工作浓度为1000mg/L，每吨沼液用量1kg，成本1.8元，阳离子聚丙烯酰胺价格20000元/t，工作浓度为10mg/L，每吨沼液用量10g，成本0.2元，计量泵、水泵、空气压缩机55、气浮机等设备运行功率共约25kw/h，每小时用电量为25kw·h，农业用电价格为0.56元/kw·h，每吨沼液的动力成本为25*0.56/50＝0.28元，实施例4中沼液的净化处理成本为1.8+0.2+0.28＝2.28元/t；目前沼液生化法的处理成本约为8-10元/t，膜法处理的成本约为20-30元/t，本例中净化处理方法处理成本比生化法降低了约75％，比膜法降低了约90％。
实施例5：沼液净化处理方法(采用上述沼液净化处理装置)，包括以下步骤：
S1沼液沉淀：沼液原水经沉淀池1沉淀24h，将下层污泥排出，上层沼液进入调节池2，测定pH值，将pH控制在6.0-9.0之间，用于絮凝反应；
S2絮凝反应：将聚合硫酸铁加入絮凝剂溶解池31中，加清水溶解搅拌30min配制成浓度为20％的絮凝剂母液，放入絮凝剂储药池32中备用，将步骤S1中沉淀后的沼液以100m3/h的流量通入絮凝反应池中，以500L/h的流量加入絮凝剂母液，工作浓度为1000mg/L，反应时间60s，得到沼液絮凝剂混合溶液；
S3助凝剂溶解制备：将阳离子聚丙烯酰胺加入助凝剂溶解池41中，加清水溶解搅拌1.5h，配置成0.2％的助凝剂母液，放入助凝剂储药池42中备用；
S4高效浅层离子气浮：将步骤S2中的沼液絮凝剂混合溶液和步骤S3中的助凝剂母液泵入浅层离子气浮池51中，沼液絮凝剂混合溶液的流量为100.5m3/h，助凝剂母液的流量为500L/h，工作浓度为10mg/L；
打开空气压缩机55和微氧化溶气装置52的溶气管进气阀，空气流量为1.6m3/h，微氧化溶气装置52中进行压缩空气和水的混合，并通过微气泡发生装置53产生大量的带有电荷的微气泡；
开启回流泵，调整消能减压混合装置54的释放压力，其溶气管进口压力0.4Mpa，出口压力0.35Mpa，回流比为3％，气浮停留时间为3min；
撇泥机56刮出的絮凝沉淀排入污泥池，脱水后用于堆肥；气浮后的沼液清液排入清水池7，用于后续浓缩或配制肥料。
本实施例中空气压缩机55、微氧化溶气装置52、微气泡发生装置53及消能减压混合装置54等装置与实施例4相同。
对本实施例中处理前后的沼液进行检测，检测方法采用畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)中指定的检测方法，总氮测定采用GB11894-89方法，钾的测定采用11904-89方法，检测仪器为岛津UV-2550紫外分光光度计，检测结果详见表5。
表5
Figure BDA0003106591040000191
注：上述数据为5次检测的平均值。
本次处理气浮停留时间为3min，实现连续运行，且沼液中SS去除率可以达91％；处理过程使用的聚合硫酸铁价格为1800元/t，工作浓度为1000mg/L，每吨沼液用量1kg，成本1.8元，阳离子聚丙烯酰胺价格20000元/t，工作浓度为10mg/L，每吨沼液用量10g，成本0.2元，计量泵、水泵、空气压缩机55、气浮机等设备运行功率共约30kw/h，每小时用电量为30kw·h，农业用电价格为0.56元/kw·h，每吨沼液的动力成本为30*0.56/100＝0.168元，实施例5中沼液的净化处理成本为1.8+0.2+0.168＝2.168元/t；目前沼液生化法的处理成本约为8-10元/t，膜法处理的成本约为20-30元/t，本例中净化处理方法处理成本比生化法降低了约75％，比膜法降低了约90％。
本实施例1-5中絮凝剂选用聚合硫酸铁和聚合氯化铝，助凝剂选用阳离子聚丙烯酰胺，在其他实施例中絮凝剂还可以选用硫酸铝、明矾、铝酸钠、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铝、聚合磷酸铝、聚合氯化铁、聚合磷酸铁、聚合氯化铝铁中的一种或几种；助凝剂还可以选用聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸盐以及海藻酸钠中的任意一种。选用其它种类的絮凝剂和助凝剂需要根据实际情况增减用量，由于絮凝剂和助凝剂用量和价格不同，会带来成本的变化，但总体来说本发明净化处理方法处理成本比生化法降低了约50-75％，比膜法降低了约70-90％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沼液净化处理装置，其特征在于，包括：
沉淀池和调节池，用于沉淀沼液中大颗粒的SS及调节沼液pH；
絮凝反应单元，包含絮凝剂溶解池、絮凝剂储药池和絮凝反应池，沉淀池、调节池与絮凝反应池依次相连，用于将絮凝剂与沼液中剩余SS反应生成胶体沉淀，再进行气浮；
助凝剂投加单元，其与絮凝反应单元相连，通过计量泵将助凝剂投加到气浮设备中，提高絮凝的效果，加速SS絮凝沉淀的气浮；
高效浅层离子气浮单元，其与絮凝反应单元和助凝剂投加单元相连，将完成絮凝反应后的沼液与助凝剂混合，用于气浮处理，去除沼液中的SS，制备澄清的沼液；
污泥池，气浮产生的污泥分离后排入污泥池，脱水后用于制备堆肥；
清水池，经气浮处理后的沼液清液排入清水池，用于后续浓缩或配制肥料。
2.根据权利要求1所述的一种沼液净化处理装置，其特征在于，所述高效浅层离子气浮单元包括浅层离子气浮池、微氧化溶气装置、微气泡发生装置、消能减压混合装置、空气压缩机及撇泥机；
所述空气压缩机与微氧化溶气装置连接，所述空气压缩机用于压缩空气并送入微氧化溶气装置；
所述微氧化溶气装置中进行压缩空气和水的混合，并通过所述的微气泡发生装置产生大量带有电荷的微气泡；
所述带有大量微气泡的高压水气混合液通过所述消能减压混合装置释放到进水管中，在进水管中与沼液混合；
所述大量微气泡与沼液中的SS絮凝沉淀混合并进入所述浅层离子气浮池，SS絮凝沉淀在所述浅层离子气浮池中与微气泡快速结合并上浮至水面；
通过所述撇泥机刮去SS絮凝沉淀，完成沼液的净化，净化后的沼液清液排入清水池中；
刮出的污泥排入所述污泥池中，通过脱水后用于制备堆肥。
3.根据权利要求1所述的一种沼液净化处理装置，其特征在于，所述沉淀池和调节池均配备有水泵，通过变频以实现流量控制。
4.根据权利要求1所述的一种沼液净化处理装置，其特征在于，所述絮凝剂溶解池和絮凝反应池内设有搅拌器，絮凝剂储药池与计量泵相连，以调节絮凝剂母液的流量。
5.根据权利要求1所述的一种沼液净化处理装置，其特征在于，所述助凝剂投加单元包含助凝剂溶解池和助凝剂储药池，助凝剂溶解池中有搅拌器，助凝剂储药池与计量泵相连，以调节助凝剂的流量。
6.根据权利要求1所述的一种沼液净化处理装置，其特征在于，所述絮凝反应单元、助凝剂投加单元、高效浅层离子气浮单元中设置电子开关，其电子开关连接对应的搅拌器、计量泵、水泵或撇泥机，并连接PLC模块，PLC模块连接触控屏或者手机，以实现使用触控屏或者手机进行自动控制。
7.一种沼液净化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1沼液沉淀：沼液原水经沉淀池沉淀，排出下层污泥，上层沼液进入调节池，调节pH值；
S2絮凝反应：将絮凝剂加入絮凝剂溶解池中，加清水溶解搅拌，配制成絮凝剂母液，放入絮凝剂储药池中备用，将步骤S1中沉淀后的沼液通入絮凝反应池中，加入絮凝剂母液，得到沼液絮凝剂混合溶液；
S3助凝剂溶解制备：将助凝剂加入助凝剂溶解池中，加清水溶解搅拌，配置成助凝剂母液，放入助凝剂储药池中备用；
S4高效浅层离子气浮：将步骤S2中的沼液絮凝剂混合溶液和步骤S3中的助凝剂母液泵入浅层离子气浮池中，加入助凝剂母液，打开空气压缩机和微氧化溶气装置的溶气管进气阀，微氧化溶气装置中进行压缩空气和水的混合，并通过微气泡发生装置产生大量的带有电荷的微气泡；
开启回流泵，调整消能减压混合装置的释放压力；
带有大量微气泡的高压水气混合液通过消能减压混合装置释放到进水管中，在进水管中与沼液混合；
大量微气泡与沼液中的SS絮凝沉淀混合并进入浅层离子气浮池，SS絮凝沉淀在浅层离子气浮池中与微气泡快速结合并上浮至水面；
撇泥机刮去SS絮凝沉淀完成沼液的净化，净化后的沼液清液排入清水池中；
撇泥机刮出的絮凝沉淀排入污泥池，脱水后用于堆肥。
8.根据权利要求7所述的一种沼液净化处理方法，其特征在于，
步骤S1中调节池pH控制在6.0-9.0；
步骤S2中搅拌时长为10-30min，絮凝剂母液的浓度为10-20％，流量为40-1000L/h，工作浓度为200-2000mg/L，沼液以5.0-100m3/h的流量通入絮凝反应池中；
步骤S3中搅拌时长为0.5-1.5h，助凝剂母液的浓度为0.1-0.2％；
步骤S4中助凝剂母液的的流量为40-1000L/h，工作浓度为2-20mg/L；
步骤S4中沼液絮凝剂混合溶液的流量为5.04-101m3/h，微氧化溶气装置的溶气管进气流量为0.4-2.0m3/h，溶气管进口压力0.3-0.6Mpa，出口压力0.2-0.5Mpa，回流比为1-6％，气浮停留时间为1-5min。
9.根据权利要求7所述的一种沼液净化处理方法，其特征在于，所述絮凝反应单元中絮凝剂和沼液的反应时间不少于40s；
所述絮凝反应单元中所用的絮凝剂为硫酸铝、明矾、铝酸钠、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合磷酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合磷酸铁、聚合氯化铝铁的一种或几种。
10.根据权利要求7所述的一种沼液净化处理方法，其特征在于，所述助凝剂投加单元中所用的助凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸盐以及海藻酸钠的一种或几种。
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