1.本实用新型属于沼液资源化利用技术领域,特别涉及一种基于能源小球藻净化沼液的资源化连续处理系统。
背景技术:
2.沼液作为厌氧消化的主要产物,其产量大、成分复杂和不易存储,通常具有高色度、高有机质、高氮磷和其他污染物等特点,属于高浓度有机废水,未经适当处理不可以直接排放。此外,根据农业农村部2021年颁布的《有机肥料》规定,污泥中含有大量有毒有害物质,不能作为有机肥料的原材料,从而导致厌氧消化沼液不能作为液体有机肥。沼液的传统处理技术包括薄膜分离、絮凝、高级氧化、活性污泥法等,这些方法效率低、价格高、容易堵塞、能耗高、氮磷去除率低,容易造成二次污染并释放大量温室气体。
3.微藻在地球上广泛分布包括陆地、河流、湖库、海洋和各种水环境中,能利用阳光、co2、有机物、氮、磷和微量元素实现生长繁殖。微藻被视为是生物柴油最有潜力的来源之一,利用沼液培养微藻不仅可以低成本和高效率的回收碳、氮、磷,还可以生产高附加值的生物质,可用作生物柴油、饲料、肥料以及化妆品的原料。
4.因此,利用小球藻处理厌氧发酵后的沼液,不仅可以通过小球藻自身的新陈代谢低成本的实现沼液的净化,脱水干燥后的小球藻也可以通过加工,用作生物柴油、饲料、肥料以及化妆品的原料,具有经济和社会双重效益。
技术实现要素:
5.本实用新型的目的在于提供了一种基于能源小球藻净化沼液的资源化连续处理系统,该系统通过传统污水处理系统与小球藻的资源化低成本培养工艺相结合,有效的解决沼液的污染问题,且不会造成二次污染。
6.为达到上述效果,本实用新型采用的具体技术方案是:一种基于能源小球藻净化沼液的资源化连续处理系统,该系统是由通过管道依次连接在一起的污水前处理单元、沼液预处理单元、小球藻培养单元、小球藻浮选采收单元、滤液回用单元以及小球藻生物质脱水干燥单元组成。
7.进一步,所述污水前处理单元包括通过管道依次连接在一起的格栅、调节池、厌氧反应器以及mbr膜生物反应器。
8.进一步,所述沼液预处理单元包括通过管道依次连接在一起的絮凝沉淀池、沼液脱色罐以及ph调节池。
9.更进一步,所述絮凝沉淀池和ph调节池中均安装有ph智能测量仪。
10.进一步,所述的小球藻培养单元包括跑道池,所述跑道池上设置有两个进料口,分别用于小球藻培养液进入和接收沼液脱色罐排出的沼液。
11.进一步,所述小球藻浮选采收单元包括机械搅拌式浮选机,所述机械搅拌式浮选机与跑道池的出料口连接,在机械搅拌式浮选机上设有两个出料口,其中一个出料口与滤
液池连接,另外一个出料口与小球藻生物质脱水干燥单元连接。
12.进一步,所述滤液回用单元包括滤液池,在滤液池上设置有两个出料口,其中一个出料口与跑道池连接,另外一个出料口与城市绿植灌溉系统连接;
13.进一步,所述小球藻生物质脱水干燥单元包括通过管道依次连接在一起的板框压滤机和低温干化机,所述低温干化机上设置有三个出料口。
14.由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果为:
15.1.本实用新型利用沼液培养小球藻,解决沼液污染问题的同时,在一定程度上解决了部分能源供应的问题,为经济的持续发展提供了有力的支撑;
16.2.本实用新型将传统的污水处理与小球藻的培养相结合,处理沼液的同时,也可以获得高附加值生物质产品,采收后的小球藻通过脱水干燥和酯交换反应可以用于制作营养添加剂、制药和生产生物柴油的原料,既可以实现低成本处理沼液,也可以产生经济价值和社会效益;
17.3.本实用新型使用预处理后的沼液作为小球藻的营养源,提高了小球藻利用沼液的效率,使小球藻的生长速率提高,减少了沼液的处理时间,因此,本实用新型使用小球藻处理,处理效率高,不会产生二次污染;
18.4.本实用新型具有建设费用少、运行成本低等优势,是一种经济绿色发展的处理技术。
19.5.本实用新型使用了沼液脱色罐,避免了沼液颜色过深,影响小球藻的光合作用。
附图说明
20.图1为本实用新型的连接结构框图;
21.图2为实施例中沼液中污染物浓度变化示意图。
22.图中所示:1-格栅,2-调节池,3-厌氧反应器,4-mbr膜生物反应器,5-絮凝沉淀池,6-沼液脱色罐,7-ph调节池,8-跑道池,9-机械搅拌式浮选机,10-滤液池,11-板框压滤机,12-低温干化机。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
24.实施例
25.参见图1,本实施例中的一种基于能源小球藻净化沼液的资源化连续处理系统,该系统是由通过管道依次连接在一起的污水前处理单元、沼液预处理单元、小球藻培养单元、小球藻浮选采收单元、滤液回用单元以及小球藻生物质脱水干燥单元组成。
26.所述污水前处理单元包括通过管道依次连接在一起的格栅1、调节池2、厌氧反应器3以及mbr膜生物反应器4。
27.所述沼液预处理单元包括通过管道依次连接在一起的絮凝沉淀池5、沼液脱色罐6以及ph调节池7。所述絮凝沉淀池5和ph调节池7中均安装有ph智能测量仪。
28.所述的小球藻培养单元包括跑道池8,所述跑道池8上设置有两个进料口,分别用于小球藻培养液进入和接收沼液脱色罐6排出的沼液。小球藻在跑道池8内通过自然光的作
用下进行新陈代谢和繁殖,从而使沼液得到净化。
29.所述小球藻浮选采收单元包括机械搅拌式浮选机9,所述机械搅拌式浮选机9与跑道池8的出料口连接,在机械搅拌式浮选机9上设有两个出料口,其中一个出料口与滤液池10连接,另外一个出料口与小球藻生物质脱水干燥单元连接。利用机械浮选搅拌技术,使小球藻和净化后的沼液分离。
30.所述滤液回用单元包括滤液池10,在滤液池10上设置有两个出料口,其中一个出料口与跑道池8连接,另外一个出料口与城市绿植灌溉系统13连接。
31.所述小球藻生物质脱水干燥单元包括通过管道依次连接在一起的板框压滤机11和低温干化机12,所述低温干化机12上设置有三个出料口。经过脱水干燥后的小球藻生物质进行资源化利用,三个出料口可以将处理后的小球藻生物质输送至不同的加工厂,如将其运往保健品生产制造厂,进行作为食品的营养添加剂用,也可以同时运往药厂,以及运送到生物柴油制造厂。
32.本实用新型是工作过程包括以下步骤:
33.步骤一、将污水排入到格栅1,格栅1拦截污水中的漂浮物和较大的悬浮固体,防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气机、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口,减少后续处理产生的浮渣,保证污水处理设施的正常运行。
34.步骤二、处理后的污水通过管道排入到调节池2,调节水量和均衡水质。其中具体作用有:提供对有机物负荷的缓冲能力,防止生物处理系统的急剧变化。控制ph值,以减少中和作用中的化学品的用量。减少对物理化学处理系统的流量波动,使化学品添加速率适合加料设备的定额。当工厂停产时,仍能对生物处理系统继续输入废水。控制向市政系统的废水排放,以缓解废水负荷分布的变化,防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。
35.步骤三、预处理后流入厌氧反应器3,同时流入的还有从二沉池回流的活性污泥,聚磷菌在厌氧环境条件下释磷,同时转化易降解cod,vfa为phb,部分含氮有机物进行氨化。污水流入厌氧反应器以后进入缺氧反应器,本反应器的首要功能是进行脱氮。硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器转输过来,通常内回流量为2~4倍原污水流量,部分有机物在反硝化细菌的作用下利用硝酸盐作为单子受体而得到降解去除。混合液从缺氧反应区进入好氧反应区,如果反硝化反应进行进行基本完全,混合液的cod浓度已基本接近排放标准,在好氧反应区除进一步降解有机物外,主要进行氨氮的硝化和磷的吸收,混合液中硝态氮回流至缺氧反应区,污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。
36.步骤四、处理后的污水经提升泵进入mbr膜生物反应器4,通过plc控制器开启曝气机充氧,mbr膜生物反应器4出水经循环泵进入膜处理单元,浓水返回调节池,膜分离的水经过快速混合法氯化消毒后,进入中水贮水池。反冲洗泵利用清洗池中处理水对膜处理单元进行反冲洗,反冲污水返回调节池。通过mbr膜生物反应器4内的水位控制提升泵的启闭。膜处理单元的过滤操作与反冲洗操作可自动或手动控制。当膜处理单元需要化学清洗操作时,关闭进水阀和污水循环阀,打开药洗阀和药剂循环阀,启动药液循环泵,进行化学清洗操作。
37.步骤五、通过mbr膜生物反应器4处理后得到沼液,沼液流入絮凝沉淀池5,加入絮凝剂后,絮凝体长大到一定体积后在重力作用下脱离水相沉淀,即让当中的悬浮物、沉淀物和浊流中的有机物等污染物减少到一定的浓度水平,从而使水质得到改善,达到水处理的
效果。
38.步骤六、处理后的沼液通过管道流入沼液脱色罐6,通过活性炭或活性白土等对沼液中的色素或其他杂质进行吸附,从而达到对其进行脱色、除臭、除油、去杂、净化、提纯、精致等目的。
39.步骤七、脱色罐6处理后,流入ph调节池7,调节ph至所需培养微生物的适宜生长ph范围,抑制其它微生物生长。调节完ph后,流入培养小球藻的跑道池8,跑道池8工作时,跑道池8内水体流动,在跑道池8内培养的小球藻通过光照进行光合作用,加速小球藻生长,从而达到培养小球藻的目的。
40.步骤八、微藻采收采用机械搅拌式浮选机9进行,利用机械浮选搅拌技术,使小球藻和净化后的沼液分离,该方式收获微藻的效率更高,是一种很有前途的低成本的大规模捕收方法,此处使用表面活性剂(n,n
′‑
双(十六烷基二甲基)-1,4-丁烷二溴化二铵,简称bcbd)会有更好的浮选收获性能。所述机械搅拌式浮选机9与跑道池8的出料口连接,在机械搅拌式浮选机9上设有两个出料口,其中一个出料口与滤液池10连接,另外一个出料口与小球藻生物质脱水干燥单元连接。如图2所示,通过小球藻培养,对沼液中的主要污染物cod的去除率达到了65.48%,tn和nh
4 -n的去除率分别达到了58.36%和83.27%,tp和po
43-‑
p的去除率分别达到了70.48%和84.17%。
41.步骤九、滤液池10上设置有两个出料口,其中一个出料口与跑道池8连接,进行再次养藻的部分,另外一个出料口与城市绿植灌溉系统13连接,另一个出水口连接城市绿植智能灌溉系统(13),进行灌溉城市的绿植,这也减少了城市的用水压力。
42.步骤十、所述小球藻生物质脱水干燥单元中的板框压滤机11采用板框压滤脱水技术,其工作原理是利用压力差和滤布的作用进行固液分离。在脱水机内,液体通过过滤介质进入过滤区域,受到压力作用后,达到一定浓度的固体颗粒在滤布上逐渐积聚,形成一层固体滤饼。所述低温干化机12采用低温干燥的工艺,低温干燥是一种特殊的工艺,在较低的温度下将水分从物料中蒸发出去,通过这种方式,可以避免高温对物料的热损害,从而保持物料的原有颜色、味道和营养成分。低温干燥的温度通常在40~80℃之间,这种温度不会改变物料的化学性质,因此可以保持物料的品质。低温干燥的工艺通常采用空气流动或真空干燥的方式,以加快水分的蒸发速度。小球藻生物质经脱水干燥后送到加工厂利用,其中,低温干化机12设置有三个出料口,第一个出料口将微藻运往保健品生产制造厂,进行作为食品的营养添加剂用,它具有高蛋白,高氨基酸等等,它可被制造成降血压和降血脂、增强免疫力、抗氧化的保健品;第二个出料口将小球藻运往药厂,它具有解毒,抗辐射,抗肿瘤等等药效;第三个出料口将小球藻运送到生物柴油制造厂,微藻可以被制成生物柴油,缓解国家的能源问题。这里用三个方式解决微藻的处理与应用,是因为本系统处理沼液后,产生的微藻量比较大,用三种处理方式处理微藻,进一步的降低了成本。
43.通过以上实施例,既能够通过小球藻高效的处理沼液,实现废水的循环利用,又能够将微藻的效益实现最大化,既对环境保护做出了很大的作用,又对国家能源问题得到了缓解。本实用新型将处理沼液的成本降到很低的阶段,减轻经济压力。本实用新型的处理工艺也不会很复杂,步骤较少,稳定性较高,建设的时间少,可推广度高。