[发明专利]一种强化曝气人工湿地深度处理沼液的系统

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种强化曝气人工湿地深度处理沼液的系统。

背景技术

随着现代畜牧产业体系的构建和经济的发展，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。近三四十年来，我国规模化畜禽养殖场得到了快速发展，数量迅速增加，随之而来的畜禽粪便排放量急剧增长的问题也日益突出。中国每年农业废弃物的产出量约有34亿t，其中畜禽粪便为21.5亿t，占全国农业废弃物产出量的63％。畜禽粪便随意堆放或者过量还田，会使一部分“资源”变为“污染源”，不仅危害畜禽的安全生产和人们的食品安全，同时严重污染土壤和水体环境。厌氧发酵产沼气技术由于其具备缓解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年代开始发展建设户用沼气池，截止到2010年底我国户用沼气池已达到3850万口，年总气产量约138亿m³。我国的农村养殖模式在农村经济结构调整的框架下也逐渐由原始的农户散养向集约化养殖转变，因此农村户用沼气工程也逐渐被大中型沼气工程所逐渐替代。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2011年中国农业统计年鉴的数据显示，截止到2010年我国日产沼气量不低于150m³的大中型及特大型沼气工程达到13674座，年总产气量11亿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132座，年沼气总产量1879万m³。

规模化沼气工程为整个村镇及养殖场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。沼液是厌氧发酵产沼气后的产物，含水率可高达90％以上，因其中含有丰富的氮、磷、钾等元素，常被当作肥料用于还田，但是长期、大量对土地进行沼灌，也存在较大的环境污染风险，不合理施用会污染土壤和地下水并损害作物产量和品质。规模化沼气工程在周年连续运行中，每天均会产生数十吨乃至数百吨沼液。一方面由于部分地区并没有合理的种养殖业结构规划匹配，使得大型沼气工程产生的大量沼液总量往往超过养殖场周围的土地承载能力。另外，虽然沼液农田土地消纳是一种低成本资源性利用方式，但真正愿意使用沼液作为农肥的农户比例仍然很低。 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的问题感到苦不堪言，甚至无奈之下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一种浪费。因此，沼液的减量化和无害化处置是制约当前规模化沼气工程可持续发展的重要因素。

目前国内外学者对沼液深度处理的研究热点主要集中在好氧生物降解的不同工艺上，如序批式反应器(SBR)、和膜生物反应器(MBR)等。好氧处理法虽具有处理能力强、适应性广等优点，但其工艺构筑物复杂、机械设备多、维护工作量大、投资大、能耗高、运行维护费用高，对于利润微薄的养殖场则往往难以承受，而且也与我国经济发展水平不相适应。人工湿地作为20世纪70年代开始发展起来的一种新型的污水处理技术，因其建设运行成本低、处理效果好等优点受到越来越广泛的应用，也被研究人员用来处理沼液，但沼液中各种污染物浓度较高，且悬浮固体含量较多，因此普通人工湿地处理沼液能力有限，且极易造成堵塞，进而影响人工湿地处理效果。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提出一种强化曝气人工湿地深度处理沼液的方法，用于对沼液进行深度固液分离及分离后沼液渗滤液的深度处理。

本套人工湿地系统包含沼液固液生态分离及沼液深度处理两个处理单元。沼液固液生态分离处理单元位于系统上部，主体部分是在人工构建的土壤、砾石等填料层，并种植能源作物。沼液由进水泵间歇式的投配到该处理单元表面，沼液中的沼渣(主要成分是固体悬浮物质)被截留在该单元床体表面，而渗滤液通过填料层的缝隙，继续垂直向下渗流到沼液深度处理单元。积存在固液生态分离处理单元表面的沼渣，在水分深度蒸腾蒸发的作用下充分矿化，达到沼液固液生态分离后沼渣减量化的目的。