[發明專利]一種去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及裝置

有效

• 申請號: 201610050496.2
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105502851B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 陳玉成;黃磊;楊志敏;肖廣全;管宏友;陳慶華
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C01B25/45;C01C1/242
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司50212
• 代理人: 李海華,李明

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及裝置。

背景技術

近年來隨著畜禽養殖業的規模化發展和農村可再生能源需求的增加，規模化沼氣工程的建設發展迅速。據報道，我國規模化沼氣工程數量已超過10000處，總池容超過500萬m³。大中型沼氣工程大量發展的同時，必須會產生大量的沼液，如得不到妥善處理，會給環境造成巨大壓力。

我國當前沼液處置的主要方式是沼液還田，但由于各地土壤、氣候、降水和種植作物類型差異較大，而且國內尚未出臺關于沼液還田的標準，加之不同沼氣工程產生的沼液的濃度不同、沼液成分不明確等因素，導致沼液還田在實施中存在著很大的問題和風險。更重要的是，由于我國大中型沼氣工程沼液產生量大，其儲存與運輸設施不完善；我國農田土地管理分散、農戶擁有土地面積小，使得沼液還田仍無法廣泛實施，而直接排放又會造成嚴重的環境污染。這是因為沼液停水高濃度的氮、磷、BOD等營養元素，這些元素在土壤中累積，會導致土壤透氣、透水性下降及土壤板結、鹽化，嚴重影響土壤質量，甚至傷害農作物，造成農作物減產和死亡。尤其在《畜禽養殖業污染物排放標準（GB18596-2001）》實行以后，尚無一種工藝或設施能滿足其要求，環保的壓力越來越大。

與此同時，氮和磷又是農作物生產必不可少的營養元素，在耕種的過程中，往往還需要人為施加。而沼液中氨氮高達1000~5000mg/L，磷高達100~200mg/L，不僅沒有有利用還在污染環境，如能回收進行資源化利用則是利國利民的好事。但目前還沒有一種工藝或設施能滿足要求。

因此，亟待研發一種低耗地處理沼液并高價值地回收其中有用成分的技術。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種氮磷回收率高、出水質量好、成本低的去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及裝置。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種去除并回收利用沼液中氮和磷的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）鳥糞石結晶：先用NaOH溶液將沼液的pH值調節至9~10，再向該沼液中加入MgCl₂溶液，使沼液中n(Mg²+): n(正磷酸鹽)=1.3~1.4：1；勻速攪拌該沼液使其生成鳥糞石結晶，該鳥糞石結晶最終形成污泥狀沉淀，得到鳥糞石污泥沉淀和脫磷沼液。

2）氨吹脫：將步驟1）得到的脫磷沼液導入氨吹脫裝置，使脫磷沼液從上到下以1.5~2.0m/h的濾速流經氨吹脫裝置的吹脫柱，并使空氣從下而上經過該吹脫柱，以使空氣與脫磷沼液接觸發生傳質作用；得到從吹脫柱頂部逸出的粗氨氣和從吹脫柱底部滲出的脫磷脫氮沼液；將粗氨氣水洗后，用硫酸溶液吸收，得到硫酸銨溶液。

3）SBBR處理：利用鹽酸溶液將步驟2）得到的脫磷脫氮沼液的pH值調節至7~8，再將該脫磷脫氮沼液導入SBBR裝置，使其按進水工序、好氧曝氣工序、缺氧攪拌工序、沉淀工序和出水工序依次進行處理；其中，好氧曝氣工序的溶解氧控制為3~5mg/L，缺氧攪拌工序的溶解氧控制在＜0.5mg/L，出水工序的排水比為1/3；所述SBBR裝置中的污泥的污泥齡為15~20d；所述脫磷脫氮沼液在SBBR裝置中的停留時間為24~36h。

4）BAF處理：將經步驟3）處理的脫磷脫氮沼液導入BAF池，使該脫磷脫氮沼液反應完全得到凈水，以實現沼液中氮和磷的去除并回收利用；所述的BAF的曝氣氣水比為5~8：1，停留時間為2~5h。

其中，步驟1）中所述的NaOH溶液的濃度為1~2mol/L，用NaOH溶液調節后的沼液的pH值為9.5； 所述的MgCl₂溶液的濃度為1mol/L。步驟2）中空氣與脫磷沼液的氣液比為50∶1； 所述的硫酸溶液的濃度為0.4mol/L。步驟3）中所述的進水工序、好氧曝氣工序、缺氧攪拌工序、沉淀工序和出水工序的時間分別為15min、5.0h、2h、30min和15min。

基于上述方法，設計一種去除并回收利用沼液中氮和磷的裝置，包括鳥糞石結晶裝置、氨吹脫裝置、SBBR裝置和BAF裝置：