CN106396112B - 一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统。本发明以藻菌共生与生态浮床技术为基础，构建高氨氮养猪沼液的高效低耗达标处理系统，同时收获藻菌生物质以及植物。具体步骤为：养猪废水首先经过固液分离后进入厌氧发酵池，产生的高氨氮沼液经酸碱度、营养盐调节后进入复合系统进行处理，生化出水经絮凝沉淀池、消毒池后清水达标排放。本发明操作简单，运行费用低，污染物去除效率高，同时收获的藻菌生物质可作饲料、生物制氢以及生物柴油的原料，且不产生二次污染。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统。
背景技术
近年来我国养猪业发展迅速，相应地也产生了大量的养殖废水。而养猪废水中富含氮、磷、高悬浮物以及Ca2+、Mg2+等多种金属离子，成分相对复杂且可生化性较差，需要进行深度处理。厌氧发酵处理养猪废水是比较主流的方法，而养猪废水经过厌氧发酵后所得的产物即养猪沼液。由于养猪沼液中仍含有较高浓度的氨氮及其他有机物和无机物，直接排放也会产生诸多危害。
藻类细胞能利用水体中多种无机氮和有机氮化合物作氮源，利用二氧化碳和碳酸等含碳有机物作碳源，通过光合作用进行自养生长。有些藻类能吸收水体中的磷，经过多种磷酸化途径将其转化成ATP、磷脂等物质，有些还能吸收和富集水中的重金属和一些有机物，从而去除污水中的氮、磷营养物及重金属离子污染物。因此，藻类可用于污水处理。微生物具有强大的污染物降解能力，与藻类去除水中氮、磷营养物和有机物的能力相结合，即藻类通过光合作用释放氧气供微生物(好氧异养型)进行代谢活动，微生物对有机污染物进行氧化分解，其代谢产物二氧化碳和无机氮、磷化合物又可作为藻类进行光合作用所需的碳源和营养物质，这种藻菌间的互生关系称为“藻菌共生”。藻菌共生技术能够对污废水进行脱氮除磷处理，有效地去除污水中的有机物并实现资源的再次利用，且处理负荷相对较高，值得推广应用。
生态浮床技术是以水生植物为主体，利用无土栽培技术原理，以高分子材料作为载体和基质，运用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植植物的技术。通过水生植物根系截留、吸收和吸附消化受损水体中的有机污染物以及水生动物的摄食和微生物的降解作用来达到净化水质的目的。具有投资少、见效快、运行性能稳定、经济价值突出、日常维护简单等优点，能够有效地修复水生环境。
因此，设计一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统将具有极大的使用价值和广阔的应用前景。
发明内容
本发明目的是提供一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统，解决目前养猪场产生高氨氮沼液处理成本高、操作困难、效果差、难以推广的共性问题。
本发明采用的具体技术方案是：
一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统，其包括：进水口、光密度传感器、控制器、出水口、生态浮床、藻菌处理区、搅拌器，经酸碱度、营养盐调节后的沼液由进水口进入系统，通过搅拌器保持水质均匀，在生态浮床与藻菌处理区的共同作用下对沼液进行处理，出水口出水。
作为优选，所述生态浮床为一种具有若干种植蓝的生态浮床，浮床框架材料为PVC管，种植蓝内填料为活性炭，整体结构通过细绳固定；所述浮床植物为水稻、水蕹菜、黑麦草和狐尾藻中的一种或多种，定期收割。
作为优选，所述藻菌处理区接种的光合细菌为荚膜红细菌或生芽红细菌，微藻为小球藻或栅藻，光合细菌与微藻比例为1:1(V:V)，接种量为沼液体积的5～15％。
作为优选，所述光密度传感器与控制器为系统内藻菌浓度在线监测系统，当系统中液体光密度值达到1.5后反馈给控制器打开出水口阀门放出2/3的液体，之后关闭出水口打开进水口补充沼液。
本发明的另一目的在于提供一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的工艺，包括以下步骤：
1)养猪、粪尿经固液分离后，液体进入厌氧发酵池发酵产生沼气和沼液，沼液暂存于沼液储存池；
2)步骤1)沼液储存池中沼液进入调节池进行酸碱度、营养盐调节后由进水口进入系统，在生态浮床与藻菌处理区的共同作用下对沼液进行处理，出水口出水；
3)步骤2)出水排入絮凝沉淀池，通过投加絮凝剂收获藻菌生物质；
4)步骤3)分离后的上清液进入消毒池消毒后达标排放，部分回用清洗猪舍。
作为优选，所述步骤1)厌氧发酵后的沼液COD为500～2500mg/L，氨氮为150～600mg/L，总磷为5～30mg/L。
作为优选，所述步骤2)沼液在调节池中调节pH为8.0～11.0，氮磷比为25～40。
作为优选，所述步骤3)絮凝剂为生物絮凝剂或化学絮凝剂。
作为优选，所述步骤4)消毒剂为浓度7～12％次氯酸钠溶液(有效氯质量分数％>10.0)，用量为0.1～0.3mL/L。
本发明的优点在于：(1)本发明采用藻菌共生体系，相比纯藻、纯菌对沼液有更好的处理效果；(2)本发明结合人工湿地技术，利用植物进行协同处理，提高了处理效率；(3)处理后收获微藻生物质、光合细菌菌体、植物，可作为饲料、生物制氢或生物柴油的原料，且不产生二次污染；(4)本发明实施简单、出水水质好、操作方便，实现了沼液的生态化处理，在改善环境的同时产生经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统的结构示意图。
图2为本发明一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液工艺流程图。
其中：1、进水口，2、光密度传感器，3、控制器，4、出水口，5、生态浮床，6、藻菌处理区，7、搅拌器。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例
下面以某规模化养猪场养猪沼液处理过程为例，利用本发明装置对沼液进行处理。
将10吨猪场废水原液进行固液分离，液体进入厌氧发酵池进行发酵，发酵结束后沼液暂存于沼液储存池，测得初始COD为1350mg/L，氨氮为280mg/L，总磷为12mg/L，pH为8.6，氮磷比、pH均在合适范围内，可不需调节直接使用。
沼液由进水口进入系统，在微藻、光合细菌与植物的共同作用下进行处理。藻菌处理区接种的光合细菌为荚膜红细菌，微藻为栅藻，光合细菌与微藻比例为1:1(V:V)，接种量为沼液体积的10％，生态浮床种植水蕹菜。稳定20天后测得出水COD为29mg/L，氨氮为3mg/L，总磷为1mg/L，达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(2014年征求意见稿第二稿)的排放要求。
反应器出水进入絮凝沉淀池，通过投加絮凝剂收获光合细菌菌体及微藻生物质含量达到1.36g/L，上清液进入消毒池消毒后排放。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。
Claims (8)
1.一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统，其特征在于，其包括：进水口(1)、光密度传感器(2)、控制器(3)、出水口(4)、生态浮床(5)、藻菌处理区(6)、搅拌器(7)，经酸碱度、营养盐调节后的沼液由进水口(1)进入系统，通过搅拌器(7)保持水质均匀，在生态浮床(5)与藻菌处理区(6)的共同作用下对沼液进行处理，出水口(4)出水；所述生态浮床(5)为一种具有若干种植蓝的生态浮床，浮床框架材料为PVC管，种植蓝内填料为活性炭，整体结构通过细绳固定；所述浮床植物为水稻、水蕹菜、黑麦草和狐尾藻中的一种或多种，定期收割。
2.根据权利要求1所述的一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统，其特征在于，所述藻菌处理区(6)接种的光合细菌为荚膜红细菌或生芽红细菌，微藻为小球藻或栅藻，光合细菌与微藻比例为1:1(V:V)，接种量为沼液体积的5～15％。
3.根据权利要求1所述的一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的复合系统，其特征在于，所述光密度传感器(2)与控制器(3)为系统内藻菌浓度在线监测系统，当系统中液体光密度值达到1.5后反馈给控制器打开出水口阀门放出2/3的液体，之后关闭出水口打开进水口补充沼液。
4.一种使用权利要求1-3任一项所述系统的一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)养猪、粪尿经固液分离后，液体进入厌氧发酵池发酵产生沼气和沼液，沼液暂存于沼液储存池；
2)步骤1)沼液储存池中沼液进入调节池进行酸碱度、营养盐调节后由进水口(1)进入系统，在生态浮床(5)与藻菌处理区(6)的共同作用下对沼液进行处理，出水口(4)出水；
3)步骤2)出水排入絮凝沉淀池，通过投加絮凝剂收获藻菌生物质；
4)步骤3)分离后的上清液进入消毒池消毒后达标排放，部分回用清洗猪舍。
5.根据权利要求4所述的一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的工艺，其特征在于，所述步骤1)厌氧发酵后的沼液COD为500～2500mg/L，氨氮为150～600mg/L，总磷为5～30mg/L。
6.根据权利要求4所述的一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的工艺，其特征在于，所述步骤2)沼液在调节池中调节pH为8.0～11.0，氮磷比为25～40。
7.根据权利要求4所述的一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的工艺，其特征在于，所述步骤3)絮凝剂为生物絮凝剂或化学絮凝剂。
8.根据权利要求4所述的一种藻菌共生结合生态浮床技术净化高氨氮养猪沼液的工艺，其特征在于，所述步骤4)消毒池中投加的消毒剂为有效氯质量分数>10.0％的浓度7～12％次氯酸钠溶液，用量为0.1～0.3mL/L。
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