[发明专利]一种沼液处理系统及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。