一种沼液处理系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种沼液处理系统及方法，涉及污水处理领域。所述系统包括：电解处理单元、人工湿地处理单元以及回流单元，沼液中的重金属离子在电解处理单元中的电解池阴极板(2)处通过絮凝作用去除；经电解处理单元处理后的沼液进入人工湿地处理单元，沼液在厌氧区(6)中经反硝化作用将硝态氮转化为氮气去除，同时，人工湿地处理单元工作时形成微生物电池向电解处理单元供电。本发明专利技术实施例提供的一种沼液处理系统及方法，通过电解处理单元对沼液的处理实现沼液中重金属的去除；通过人工湿地处理单元对沼液的处理提高沼液中总氮的去除效率；通过人工湿地处理单元向电解处理单元供电，降低了运行成本。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种沼液处理系统及方法
本专利技术实施例涉及污水处理领域，更具体地，涉及一种沼液处理系统及方法。
技术介绍
随着现代畜牧产业体系的逐渐完善和经济的快速发展，畜牧业的生产方式已经发生重大转变，逐步由分散型、粗放型向规模化、集约化经营转变，畜禽粪便排放量随之急剧增长以及产生的环境问题日益突出。厌氧发酵产沼气技术由于其具备控制畜禽粪便环境污染和缓解农村能源日益增长需求压力的双重功能，近年来在世界范围内受到普遍关注和快速发展。我国自19世纪70年代开始大力发展建设户用沼气池，截止到2010年底其数量已达到3850万口。然而，随着我国农村城镇化进程的加快以及农村养殖模式逐渐由原始的农户散养向集约化养殖转变，大中型沼气工程逐渐替代户用沼气工程成为了沼气技术发展的新趋势。因此，国家出台了一系列政策加大规模化畜禽养殖场大中型沼气工程的建设。根据农业部《中国农村能源年鉴2009-2013》的数据显示，截止到2012年底我国处理农业废弃物的沼气工程中日产沼气量不低于300m3的大中型及特大型沼气工程达到15026座，年总产气量12.8亿m3。其中北京京郊地区特大型沼气工程1座，大中型沼气工程133座，年沼气总产量2325万m3。规模化沼气工程为养殖场以及村镇带来了大量的生物能源，增加了经济和环境效益，但与此同时也会产生大量沼液。沼液中除含有丰富的氮、磷、钾外还含有铁、铜、锰等微量元素，作物利用率高，其农田施用不但能提高作物产量和品质，还具有防病抗逆作用。虽然沼液农田土地消纳是一种低成本的资源性利用方式，然而往往由于沼液养分浓度相对较低，肥效和施肥便捷性均低于化肥，同时由于种植业的利润低农户不愿意花费太多精力等原因，使得真正愿意使用沼液作为农肥的比例仍然较低(<35％)。而且，我国农田土地管理分散、农户拥有土地面积小，这也使得大中型沼气工程产生的沼液充分还田仍无法广泛实施。因此，部分大中型沼气工程面对每日排出的大量沼液而无法消纳感到苦不堪言，甚至在一些偏僻的沟渠进行暗排，其不仅对地下水体环境造成了严重的污染，同时也是对于沼液中养分资源的一种浪费。因此，沼液的合理处置是制约当前规模化沼气工程可持续发展的重要因素。人工湿地生态污水处理技术具有建造成本低、维护方便、处理效果好等优势，逐渐成为一种新兴的沼液处理方法。传统的人工湿地在应用过程中，虽然湿地植物可以吸收和利用污水中的营养物质，根系还会释放出一定量的氧气来改善湿地床体的氧环境，从而提高湿地的净化能力。但是湿地床体自然吸氧能力有限，在利用人工湿地处理高浓度污染物的废水时，传统人工湿地不足以满足有机物及氨氮的氧化去除。在传统人工湿地中配置人工曝气装置可以有效的解决人工湿地床体供氧不足的问题，进而促进高浓度的污染物充分的氧化降解去除。为最大程度的增加人工湿地床体的氧环境，传统的人工曝气装置经常被安装在湿地床体的底部，使曝气充分布满整个湿地床体。虽然此种配置形式可以使沼液中高浓度的氨氮充分的经过硝化反应去除，但是会导致人工湿地中缺少厌氧/缺氧的环境，硝化反应产生的大量硝态氮无法进一步在厌氧/缺氧条件下通过反硝化作用去除，从而极大地限制了总氮的去除效率。同时，人工曝气装置的加入也增加了人工湿地的运行成本。除此之外，畜禽粪便经过厌氧发酵后产生的沼液，其中会残留一定量的锌、铬、铅等重金属，虽然沼液中此类重金属的浓度一般较低，但是在农田中连续的施用沼液，会造成土壤的重金属累积，进而对生态环境以及人体安全造成潜在的危害。人工湿地对于重金属的去除机理主要依靠湿地植物的吸收，可是当植物在冬天枯萎或死亡之后，重金属又从植物体内释放出来，无法实现重金属的彻底去除。
技术实现思路
针对运用现有技术进行沼液处理时，存在的处理系统运行成本高、沼液中总氮去除效率低以及沼液中重金属无法彻底去除的问题，本专利技术实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的沼液处理系统及方法。一方面本专利技术实施例提供了一种沼液处理系统，所述系统包括电解处理单元、人工湿地处理单元以及回流单元，其中，所述电解处理单元包括电解池4、电解池阳极板3以及电解池阴极板2，所述电解池阳极板3和所述电解池阴极板2布置在所述电解池4内；所述人工湿地处理单元包括厌氧区6、好氧区9、微生物电池阳极板7、微生物电池阴极板10、质子交换隔膜8以及曝气装置11，所述曝气装置11的曝气管道布设在所述厌氧区6和所述好氧区9之间，且所述曝气管道上的出气口开口向上，所述曝气管道上部为所述好氧区9、下部为所述厌氧区6，所述厌氧区6的基质中含有反硝化微生物，所述好氧区9的基质中含有硝化微生物，所述质子交换隔膜8紧靠所述曝气管道下方布置，所述微生物电池阳极板7布置在所述厌氧区6中，且所述微生物电池阳极板7与所述电解池阳极板3之间电连接，所述微生物电池阴极板10布置在所述好氧区9中，且所述微生物电池阴极板10与所述电解池阴极板2之间电连接；所述回流单元包括出水池12和回流管道13，所述出水池12位于所述人工湿地处理单元的出水口下方，用于收集所述人工湿地处理单元排出的处理后的沼液，所述回流管道13连接所述出水池12和所述电解池4，用于将所述出水池12中收集到的沼液回流至所述电解池4中；所述电解池4与所述人工湿地处理单元通过进水管道5连接，所述进水管道5一端与所述电解池4的出水口连接，所述进水管道5另一端的部分管道埋设于所述厌氧区6底部，且所述部分管道的管壁上设置有多个出水口。其中，所述系统还包括沉淀池1，所述沉淀池1与所述电解池4相连，所述沉淀池1用于对沼液进行预处理。其中，所述好氧区9表层种植有湿地植物14。其中，所述微生物电池阳极板7紧靠所述质子交换隔膜8下方布置，所述微生物电池阴极板10紧靠所述湿地植物根系14下方布置。其中，所述厌氧区6采用生物碳或钢渣作为基质。其中，所述好氧区9采用沸石、炉灰渣或蛭石作为基质。其中，所述电解池4的出水口的水平高度高于所述进水管道另一端的水平高度，所述电解池4中沼液利用虹吸效应流入所述人工湿地处理单元。另一方面本专利技术实施例提供了一种沼液处理方法，所述方法包括：将沼液加入所述电解池4，沼液中的重金属离子在所述电解池阴极板2处发生絮凝反应，并沉淀到所述电解池4底部；经所述电解处理单元处理后的沼液通过所述进水管道5进入所述人工湿地处理单元，在所述厌氧区6中，所述反硝化微生物对沼液中的硝态氮进行反硝化去除；经反硝化处理的沼液进入所述好氧区9，所述曝气装置11通过曝气管道从所述好氧区9底部进行强化曝气，所述硝化微生物对沼液中的氨氮进行硝化处理，将所述氨氮转化为硝态氮；同时，在所述人工湿地处理单元中形成的微生物电池，通过所述微生物电池阳极板7与所述电解池阳极板3电连接、所述微生物电池阴极板10与所述电解池阴极板2电连接形成电解回路15，向所述电解处理单元供电；出水池12接收由所述人工湿地处理单元排出的沼液，沼液通过所述回流管道13回流至所述电解池4中。其中，在所述将沼液加入所述电解池4之前，还包括：将沼液加入沉淀池1进行预处理。本专利技术实施例提供的一种沼液处理系统及方法，与现有技术相比本专利技术实施例的有益效果在于：(1)通过在电解处理单元中电解池阴极板电解水生成的氢氧根离子，与沼液中重金属离子结合生成氢氧化物絮凝，沉淀在电解池底部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沼液处理系统，其特征在于，所述系统包括电解处理单元、人工湿地处理单元以及回流单元，其中，所述电解处理单元包括电解池(4)、电解池阳极板(3)以及电解池阴极板(2)，所述电解池阳极板(3)和所述电解池阴极板(2)布置在所述电解池(4)内；所述人工湿地处理单元包括厌氧区(6)、好氧区(9)、微生物电池阳极板(7)、微生物电池阴极板(10)、质子交换隔膜(8)以及曝气装置(11)，所述曝气装置(11)的曝气管道布设在所述厌氧区(6)和所述好氧区(9)之间，且所述曝气管道上的出气口开口向上，所述曝气管道上部为所述好氧区(9)、下部为所述厌氧区(6)，所述厌氧区(6)的基质中含有反硝化微生物，所述好氧区(9)的基质中含有硝化微生物，所述质子交换隔膜(8)紧靠所述曝气管道下方布置，所述微生物电池阳极板(7)布置在所述厌氧区(6)中，且所述微生物电池阳极板(7)与所述电解池阳极板(3)之间电连接，所述微生物电池阴极板(10)布置在所述好氧区(9)中，且所述微生物电池阴极板(10)与所述电解池阴极板(2)之间电连接；所述回流单元包括出水池(12)和回流管道(13)，所述出水池(12)位于所述人工湿地处理单元的出水口下方，用于收集所述人工湿地处理单元排出的处理后的沼液，所述回流管道(13)连接所述出水池(12)和所述电解池(4)，用于将所述出水池(12)中收集到的沼液回流至所述电解池(4)中；所述电解池(4)与所述人工湿地处理单元通过进水管道(5)连接，所述进水管道(5)一端与所述电解池(4)的出水口连接，所述进水管道(5)另一端的部分管道埋设于所述厌氧区(6)底部，且所述部分管道的管壁上设置有多个出水口。...

【技术特征摘要】
1.一种沼液处理系统，其特征在于，所述系统包括电解处理单元、人工湿地处理单元以及回流单元，其中，所述电解处理单元包括电解池(4)、电解池阳极板(3)以及电解池阴极板(2)，所述电解池阳极板(3)和所述电解池阴极板(2)布置在所述电解池(4)内；所述人工湿地处理单元包括厌氧区(6)、好氧区(9)、微生物电池阳极板(7)、微生物电池阴极板(10)、质子交换隔膜(8)以及曝气装置(11)，所述曝气装置(11)的曝气管道布设在所述厌氧区(6)和所述好氧区(9)之间，且所述曝气管道上的出气口开口向上，所述曝气管道上部为所述好氧区(9)、下部为所述厌氧区(6)，所述厌氧区(6)的基质中含有反硝化微生物，所述好氧区(9)的基质中含有硝化微生物，所述质子交换隔膜(8)紧靠所述曝气管道下方布置，所述微生物电池阳极板(7)布置在所述厌氧区(6)中，且所述微生物电池阳极板(7)与所述电解池阳极板(3)之间电连接，所述微生物电池阴极板(10)布置在所述好氧区(9)中，且所述微生物电池阴极板(10)与所述电解池阴极板(2)之间电连接；所述回流单元包括出水池(12)和回流管道(13)，所述出水池(12)位于所述人工湿地处理单元的出水口下方，用于收集所述人工湿地处理单元排出的处理后的沼液，所述回流管道(13)连接所述出水池(12)和所述电解池(4)，用于将所述出水池(12)中收集到的沼液回流至所述电解池(4)中；所述电解池(4)与所述人工湿地处理单元通过进水管道(5)连接，所述进水管道(5)一端与所述电解池(4)的出水口连接，所述进水管道(5)另一端的部分管道埋设于所述厌氧区(6)底部，且所述部分管道的管壁上设置有多个出水口。2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括沉淀池(1)，所述沉淀池(1)与所述电解池(4)相连，所述沉淀池(1)用于对沼液进行预处...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴树彪，吕涛，董仁杰，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11