[发明专利]一种去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及装置。

背景技术

近年来随着畜禽养殖业的规模化发展和农村可再生能源需求的增加，规模化沼气工程的建设发展迅速。据报道，我国规模化沼气工程数量已超过10000处，总池容超过500万m³。大中型沼气工程大量发展的同时，必须会产生大量的沼液，如得不到妥善处理，会给环境造成巨大压力。

我国当前沼液处置的主要方式是沼液还田，但由于各地土壤、气候、降水和种植作物类型差异较大，而且国内尚未出台关于沼液还田的标准，加之不同沼气工程产生的沼液的浓度不同、沼液成分不明确等因素，导致沼液还田在实施中存在着很大的问题和风险。更重要的是，由于我国大中型沼气工程沼液产生量大，其储存与运输设施不完善；我国农田土地管理分散、农户拥有土地面积小，使得沼液还田仍无法广泛实施，而直接排放又会造成严重的环境污染。这是因为沼液停水高浓度的氮、磷、BOD等营养元素，这些元素在土壤中累积，会导致土壤透气、透水性下降及土壤板结、盐化，严重影响土壤质量，甚至伤害农作物，造成农作物减产和死亡。尤其在《畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2001）》实行以后，尚无一种工艺或设施能满足其要求，环保的压力越来越大。

与此同时，氮和磷又是农作物生产必不可少的营养元素，在耕种的过程中，往往还需要人为施加。而沼液中氨氮高达1000~5000mg/L，磷高达100~200mg/L，不仅没有有利用还在污染环境，如能回收进行资源化利用则是利国利民的好事。但目前还没有一种工艺或设施能满足要求。

因此，亟待研发一种低耗地处理沼液并高价值地回收其中有用成分的技术。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种氮磷回收率高、出水质量好、成本低的去除并回收利用沼液中氮和磷的方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种去除并回收利用沼液中氮和磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）鸟粪石结晶：先用NaOH溶液将沼液的pH值调节至9~10，再向该沼液中加入MgCl₂溶液，使沼液中n(Mg²+): n(正磷酸盐)=1.3~1.4：1；匀速搅拌该沼液使其生成鸟粪石结晶，该鸟粪石结晶最终形成污泥状沉淀，得到鸟粪石污泥沉淀和脱磷沼液。

2）氨吹脱：将步骤1）得到的脱磷沼液导入氨吹脱装置，使脱磷沼液从上到下以1.5~2.0m/h的滤速流经氨吹脱装置的吹脱柱，并使空气从下而上经过该吹脱柱，以使空气与脱磷沼液接触发生传质作用；得到从吹脱柱顶部逸出的粗氨气和从吹脱柱底部渗出的脱磷脱氮沼液；将粗氨气水洗后，用硫酸溶液吸收，得到硫酸铵溶液。

3）SBBR处理：利用盐酸溶液将步骤2）得到的脱磷脱氮沼液的pH值调节至7~8，再将该脱磷脱氮沼液导入SBBR装置，使其按进水工序、好氧曝气工序、缺氧搅拌工序、沉淀工序和出水工序依次进行处理；其中，好氧曝气工序的溶解氧控制为3~5mg/L，缺氧搅拌工序的溶解氧控制在＜0.5mg/L，出水工序的排水比为1/3；所述SBBR装置中的污泥的污泥龄为15~20d；所述脱磷脱氮沼液在SBBR装置中的停留时间为24~36h。

4）BAF处理：将经步骤3）处理的脱磷脱氮沼液导入BAF池，使该脱磷脱氮沼液反应完全得到净水，以实现沼液中氮和磷的去除并回收利用；所述的BAF的曝气气水比为5~8：1，停留时间为2~5h。

其中，步骤1）中所述的NaOH溶液的浓度为1~2mol/L，用NaOH溶液调节后的沼液的pH值为9.5； 所述的MgCl₂溶液的浓度为1mol/L。步骤2）中空气与脱磷沼液的气液比为50∶1； 所述的硫酸溶液的浓度为0.4mol/L。步骤3）中所述的进水工序、好氧曝气工序、缺氧搅拌工序、沉淀工序和出水工序的时间分别为15min、5.0h、2h、30min和15min。

基于上述方法，设计一种去除并回收利用沼液中氮和磷的装置，包括鸟粪石结晶装置、氨吹脱装置、SBBR装置和BAF装置：