一種沼液處理系統及方法技術方案

本發明專利技術實施例提供了一種沼液處理系統及方法，涉及污水處理領域。所述系統包括：電解處理單元、人工濕地處理單元以及回流單元，沼液中的重金屬離子在電解處理單元中的電解池陰極板(2)處通過絮凝作用去除；經電解處理單元處理后的沼液進入人工濕地處理單元，沼液在厭氧區(6)中經反硝化作用將硝態氮轉化為氮氣去除，同時，人工濕地處理單元工作時形成微生物電池向電解處理單元供電。本發明專利技術實施例提供的一種沼液處理系統及方法，通過電解處理單元對沼液的處理實現沼液中重金屬的去除；通過人工濕地處理單元對沼液的處理提高沼液中總氮的去除效率；通過人工濕地處理單元向電解處理單元供電，降低了運行成本。

Biogas slurry processing system and method

The embodiment of the invention provides a biogas slurry processing system and a method thereof, relating to the field of sewage treatment. The system comprises electrolytic processing unit, processing unit and flow unit of artificial wetland, heavy metal ions in the biogas slurry electrolysis pool cathode plate in the electrolytic processing unit (2) by Flocculation Removal; into the artificial wetland treatment unit by electrolytic processing unit after the treatment of biogas slurry, biogas slurry in the anaerobic zone (6) in the the denitrification of nitrate nitrogen into nitrogen removal, at the same time, the artificial wetland treatment unit work into microbial cell to electrolysis power supply. The embodiment of the invention provides a slurry processing system and method, by the electrolysis processing unit to biogas slurry to achieve removal of heavy metals in biogas slurry; improve the total nitrogen removal efficiency of biogas slurry by artificial wetland treatment of biogas slurry processing unit; through artificial wetland treatment of single element to the electrolytic treatment of power supply, reduce the operation cost.

【技術實現步驟摘要】
一種沼液處理系統及方法
本專利技術實施例涉及污水處理領域，更具體地，涉及一種沼液處理系統及方法。
技術介紹
隨著現代畜牧產業體系的逐漸完善和經濟的快速發展，畜牧業的生產方式已經發生重大轉變，逐步由分散型、粗放型向規模化、集約化經營轉變，畜禽糞便排放量隨之急劇增長以及產生的環境問題日益突出。厭氧發酵產沼氣技術由于其具備控制畜禽糞便環境污染和緩解農村能源日益增長需求壓力的雙重功能，近年來在世界范圍內受到普遍關注和快速發展。我國自19世紀70年代開始大力發展建設戶用沼氣池，截止到2010年底其數量已達到3850萬口。然而，隨著我國農村城鎮化進程的加快以及農村養殖模式逐漸由原始的農戶散養向集約化養殖轉變，大中型沼氣工程逐漸替代戶用沼氣工程成為了沼氣技術發展的新趨勢。因此，國家出臺了一系列政策加大規?；笄蒺B殖場大中型沼氣工程的建設。根據農業部《中國農村能源年鑒2009-2013》的數據顯示，截止到2012年底我國處理農業廢棄物的沼氣工程中日產沼氣量不低于300m3的大中型及特大型沼氣工程達到15026座，年總產氣量12.8億m3。其中北京京郊地區特大型沼氣工程1座，大中型沼氣工程133座，年沼氣總產量2325萬m3。規?；託夤こ虨轲B殖場以及村鎮帶來了大量的生物能源，增加了經濟和環境效益，但與此同時也會產生大量沼液。沼液中除含有豐富的氮、磷、鉀外還含有鐵、銅、錳等微量元素，作物利用率高，其農田施用不但能提高作物產量和品質，還具有防病抗逆作用。雖然沼液農田土地消納是一種低成本的資源性利用方式，然而往往由于沼液養分濃度相對較低，肥效和施肥便捷性均低于化肥，同時由于種植業的利潤低農戶不愿意花費太多精力等原因，使得真正愿意使用沼液作為農肥的比例仍然較低(<35％)。而且，我國農田土地管理分散、農戶擁有土地面積小，這也使得大中型沼氣工程產生的沼液充分還田仍無法廣泛實施。因此，部分大中型沼氣工程面對每日排出的大量沼液而無法消納感到苦不堪言，甚至在一些偏僻的溝渠進行暗排，其不僅對地下水體環境造成了嚴重的污染，同時也是對于沼液中養分資源的一種浪費。因此，沼液的合理處置是制約當前規?；託夤こ炭沙掷m發展的重要因素。人工濕地生態污水處理技術具有建造成本低、維護方便、處理效果好等優勢，逐漸成為一種新興的沼液處理方法。傳統的人工濕地在應用過程中，雖然濕地植物可以吸收和利用污水中的營養物質，根系還會釋放出一定量的氧氣來改善濕地床體的氧環境，從而提高濕地的凈化能力。但是濕地床體自然吸氧能力有限，在利用人工濕地處理高濃度污染物的廢水時，傳統人工濕地不足以滿足有機物及氨氮的氧化去除。在傳統人工濕地中配置人工曝氣裝置可以有效的解決人工濕地床體供氧不足的問題，進而促進高濃度的污染物充分的氧化降解去除。為最大程度的增加人工濕地床體的氧環境，傳統的人工曝氣裝置經常被安裝在濕地床體的底部，使曝氣充分布滿整個濕地床體。雖然此種配置形式可以使沼液中高濃度的氨氮充分的經過硝化反應去除，但是會導致人工濕地中缺少厭氧/缺氧的環境，硝化反應產生的大量硝態氮無法進一步在厭氧/缺氧條件下通過反硝化作用去除，從而極大地限制了總氮的去除效率。同時，人工曝氣裝置的加入也增加了人工濕地的運行成本。除此之外，畜禽糞便經過厭氧發酵后產生的沼液，其中會殘留一定量的鋅、鉻、鉛等重金屬，雖然沼液中此類重金屬的濃度一般較低，但是在農田中連續的施用沼液，會造成土壤的重金屬累積，進而對生態環境以及人體安全造成潛在的危害。人工濕地對于重金屬的去除機理主要依靠濕地植物的吸收，可是當植物在冬天枯萎或死亡之后，重金屬又從植物體內釋放出來，無法實現重金屬的徹底去除。
技術實現思路
針對運用現有技術進行沼液處理時，存在的處理系統運行成本高、沼液中總氮去除效率低以及沼液中重金屬無法徹底去除的問題，本專利技術實施例提供了一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的沼液處理系統及方法。一方面本專利技術實施例提供了一種沼液處理系統，所述系統包括電解處理單元、人工濕地處理單元以及回流單元，其中，所述電解處理單元包括電解池4、電解池陽極板3以及電解池陰極板2，所述電解池陽極板3和所述電解池陰極板2布置在所述電解池4內；所述人工濕地處理單元包括厭氧區6、好氧區9、微生物電池陽極板7、微生物電池陰極板10、質子交換隔膜8以及曝氣裝置11，所述曝氣裝置11的曝氣管道布設在所述厭氧區6和所述好氧區9之間，且所述曝氣管道上的出氣口開口向上，所述曝氣管道上部為所述好氧區9、下部為所述厭氧區6，所述厭氧區6的基質中含有反硝化微生物，所述好氧區9的基質中含有硝化微生物，所述質子交換隔膜8緊靠所述曝氣管道下方布置，所述微生物電池陽極板7布置在所述厭氧區6中，且所述微生物電池陽極板7與所述電解池陽極板3之間電連接，所述微生物電池陰極板10布置在所述好氧區9中，且所述微生物電池陰極板10與所述電解池陰極板2之間電連接；所述回流單元包括出水池12和回流管道13，所述出水池12位于所述人工濕地處理單元的出水口下方，用于收集所述人工濕地處理單元排出的處理后的沼液，所述回流管道13連接所述出水池12和所述電解池4，用于將所述出水池12中收集到的沼液回流至所述電解池4中；所述電解池4與所述人工濕地處理單元通過進水管道5連接，所述進水管道5一端與所述電解池4的出水口連接，所述進水管道5另一端的部分管道埋設于所述厭氧區6底部，且所述部分管道的管壁上設置有多個出水口。其中，所述系統還包括沉淀池1，所述沉淀池1與所述電解池4相連，所述沉淀池1用于對沼液進行預處理。其中，所述好氧區9表層種植有濕地植物14。其中，所述微生物電池陽極板7緊靠所述質子交換隔膜8下方布置，所述微生物電池陰極板10緊靠所述濕地植物根系14下方布置。其中，所述厭氧區6采用生物碳或鋼渣作為基質。其中，所述好氧區9采用沸石、爐灰渣或蛭石作為基質。其中，所述電解池4的出水口的水平高度高于所述進水管道另一端的水平高度，所述電解池4中沼液利用虹吸效應流入所述人工濕地處理單元。另一方面本專利技術實施例提供了一種沼液處理方法，所述方法包括：將沼液加入所述電解池4，沼液中的重金屬離子在所述電解池陰極板2處發生絮凝反應，并沉淀到所述電解池4底部；經所述電解處理單元處理后的沼液通過所述進水管道5進入所述人工濕地處理單元，在所述厭氧區6中，所述反硝化微生物對沼液中的硝態氮進行反硝化去除；經反硝化處理的沼液進入所述好氧區9，所述曝氣裝置11通過曝氣管道從所述好氧區9底部進行強化曝氣，所述硝化微生物對沼液中的氨氮進行硝化處理，將所述氨氮轉化為硝態氮；同時，在所述人工濕地處理單元中形成的微生物電池，通過所述微生物電池陽極板7與所述電解池陽極板3電連接、所述微生物電池陰極板10與所述電解池陰極板2電連接形成電解回路15，向所述電解處理單元供電；出水池12接收由所述人工濕地處理單元排出的沼液，沼液通過所述回流管道13回流至所述電解池4中。其中，在所述將沼液加入所述電解池4之前，還包括：將沼液加入沉淀池1進行預處理。本專利技術實施例提供的一種沼液處理系統及方法，與現有技術相比本專利技術實施例的有益效果在于：(1)通過在電解處理單元中電解池陰極板電解水生成的氫氧根離子，與沼液中重金屬離子結合生成氫氧化物絮凝，沉淀在電解池底部本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種沼液處理系統，其特征在于，所述系統包括電解處理單元、人工濕地處理單元以及回流單元，其中，所述電解處理單元包括電解池(4)、電解池陽極板(3)以及電解池陰極板(2)，所述電解池陽極板(3)和所述電解池陰極板(2)布置在所述電解池(4)內；所述人工濕地處理單元包括厭氧區(6)、好氧區(9)、微生物電池陽極板(7)、微生物電池陰極板(10)、質子交換隔膜(8)以及曝氣裝置(11)，所述曝氣裝置(11)的曝氣管道布設在所述厭氧區(6)和所述好氧區(9)之間，且所述曝氣管道上的出氣口開口向上，所述曝氣管道上部為所述好氧區(9)、下部為所述厭氧區(6)，所述厭氧區(6)的基質中含有反硝化微生物，所述好氧區(9)的基質中含有硝化微生物，所述質子交換隔膜(8)緊靠所述曝氣管道下方布置，所述微生物電池陽極板(7)布置在所述厭氧區(6)中，且所述微生物電池陽極板(7)與所述電解池陽極板(3)之間電連接，所述微生物電池陰極板(10)布置在所述好氧區(9)中，且所述微生物電池陰極板(10)與所述電解池陰極板(2)之間電連接；所述回流單元包括出水池(12)和回流管道(13)，所述出水池(12)位于所述人工濕地處理單元的出水口下方，用于收集所述人工濕地處理單元排出的處理后的沼液，所述回流管道(13)連接所述出水池(12)和所述電解池(4)，用于將所述出水池(12)中收集到的沼液回流至所述電解池(4)中；所述電解池(4)與所述人工濕地處理單元通過進水管道(5)連接，所述進水管道(5)一端與所述電解池(4)的出水口連接，所述進水管道(5)另一端的部分管道埋設于所述厭氧區(6)底部，且所述部分管道的管壁上設置有多個出水口。...

【技術特征摘要】
1.一種沼液處理系統，其特征在于，所述系統包括電解處理單元、人工濕地處理單元以及回流單元，其中，所述電解處理單元包括電解池(4)、電解池陽極板(3)以及電解池陰極板(2)，所述電解池陽極板(3)和所述電解池陰極板(2)布置在所述電解池(4)內；所述人工濕地處理單元包括厭氧區(6)、好氧區(9)、微生物電池陽極板(7)、微生物電池陰極板(10)、質子交換隔膜(8)以及曝氣裝置(11)，所述曝氣裝置(11)的曝氣管道布設在所述厭氧區(6)和所述好氧區(9)之間，且所述曝氣管道上的出氣口開口向上，所述曝氣管道上部為所述好氧區(9)、下部為所述厭氧區(6)，所述厭氧區(6)的基質中含有反硝化微生物，所述好氧區(9)的基質中含有硝化微生物，所述質子交換隔膜(8)緊靠所述曝氣管道下方布置，所述微生物電池陽極板(7)布置在所述厭氧區(6)中，且所述微生物電池陽極板(7)與所述電解池陽極板(3)之間電連接，所述微生物電池陰極板(10)布置在所述好氧區(9)中，且所述微生物電池陰極板(10)與所述電解池陰極板(2)之間電連接；所述回流單元包括出水池(12)和回流管道(13)，所述出水池(12)位于所述人工濕地處理單元的出水口下方，用于收集所述人工濕地處理單元排出的處理后的沼液，所述回流管道(13)連接所述出水池(12)和所述電解池(4)，用于將所述出水池(12)中收集到的沼液回流至所述電解池(4)中；所述電解池(4)與所述人工濕地處理單元通過進水管道(5)連接，所述進水管道(5)一端與所述電解池(4)的出水口連接，所述進水管道(5)另一端的部分管道埋設于所述厭氧區(6)底部，且所述部分管道的管壁上設置有多個出水口。2.根據權利要求1所述系統，其特征在于，所述系統還包括沉淀池(1)，所述沉淀池(1)與所述電解池(4)相連，所述沉淀池(1)用于對沼液進行預處...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳樹彪，呂濤，董仁杰，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：北京,11