一種藻菌共生結合生態浮床技術淨化高氨氮養豬沼液的複合系統的製作方法
2023-06-07 04:24:51
本發明屬於廢水處理領域，具體涉及一種藻菌共生結合生態浮床技術淨化高氨氮養豬沼液的複合系統。
背景技術：
近年來我國養豬業發展迅速，相應地也產生了大量的養殖廢水。而養豬廢水中富含氮、磷、高懸浮物以及Ca2+、Mg2+等多種金屬離子，成分相對複雜且可生化性較差，需要進行深度處理。厭氧發酵處理養豬廢水是比較主流的方法，而養豬廢水經過厭氧發酵後所得的產物即養豬沼液。由於養豬沼液中仍含有較高濃度的氨氮及其他有機物和無機物，直接排放也會產生諸多危害。
藻類細胞能利用水體中多種無機氮和有機氮化合物作氮源，利用二氧化碳和碳酸等含碳有機物作碳源，通過光合作用進行自養生長。有些藻類能吸收水體中的磷，經過多種磷酸化途徑將其轉化成ATP、磷脂等物質，有些還能吸收和富集水中的重金屬和一些有機物，從而去除汙水中的氮、磷營養物及重金屬離子汙染物。因此，藻類可用於汙水處理。微生物具有強大的汙染物降解能力，與藻類去除水中氮、磷營養物和有機物的能力相結合，即藻類通過光合作用釋放氧氣供微生物(好氧異養型)進行代謝活動，微生物對有機汙染物進行氧化分解，其代謝產物二氧化碳和無機氮、磷化合物又可作為藻類進行光合作用所需的碳源和營養物質，這種藻菌間的互生關係稱為「藻菌共生」。藻菌共生技術能夠對汙廢水進行脫氮除磷處理，有效地去除汙水中的有機物並實現資源的再次利用，且處理負荷相對較高，值得推廣應用。
生態浮床技術是以水生植物為主體，利用無土栽培技術原理，以高分子材料作為載體和基質，運用現代農藝和生態工程措施綜合集成的水面無土種植植物的技術。通過水生植物根系截留、吸收和吸附消化受損水體中的有機汙染物以及水生動物的攝食和微生物的降解作用來達到淨化水質的目的。具有投資少、見效快、運行性能穩定、經濟價值突出、日常維護簡單等優點，能夠有效地修復水生環境。
因此，設計一種藻菌共生結合生態浮床技術淨化高氨氮養豬沼液的複合系統將具有極大的使用價值和廣闊的應用前景。
技術實現要素：
本發明目的是提供一種藻菌共生結合生態浮床技術淨化高氨氮養豬沼液的複合系統，解決目前養豬場產生高氨氮沼液處理成本高、操作困難、效果差、難以推廣的共性問題。
本發明採用的具體技術方案是：
一種藻菌共生結合生態浮床技術淨化高氨氮養豬沼液的複合系統，其包括：進水口、光密度傳感器、控制器、出水口、生態浮床、藻菌處理區、攪拌器，經酸鹼度、營養鹽調節後的沼液由進水口進入系統，通過攪拌器保持水質均勻，在生態浮床與藻菌處理區的共同作用下對沼液進行處理，出水口出水。
作為優選，所述生態浮床為一種具有若干種植藍的生態浮床，浮床框架材料為PVC管，種植藍內填料為活性炭，整體結構通過細繩固定；所述浮床植物為水稻、水蕹菜、黑麥草和狐尾藻中的一種或多種，定期收割。
作為優選，所述藻菌處理區接種的光合細菌為莢膜紅細菌或生芽紅細菌，微藻為小球藻或柵藻，光合細菌與微藻比例為1:1(V:V)，接種量為沼液體積的5～15％。
作為優選，所述光密度傳感器與控制器為系統內藻菌濃度在線監測系統，當系統中液體光密度值達到1.5後反饋給控制器打開出水口閥門放出2/3的液體，之後關閉出水口打開進水口補充沼液。
本發明的另一目的在於提供一種藻菌共生結合生態浮床技術淨化高氨氮養豬沼液的工藝，包括以下步驟：
1)養豬、糞尿經固液分離後，液體進入厭氧發酵池發酵產生沼氣和沼液，沼液暫存於沼液儲存池；
2)步驟1)沼液儲存池中沼液進入調節池進行酸鹼度、營養鹽調節後由進水口進入系統，在生態浮床與藻菌處理區的共同作用下對沼液進行處理，出水口出水；
3)步驟2)出水排入絮凝沉澱池，通過投加絮凝劑收穫藻菌生物質；
4)步驟3)分離後的上清液進入消毒池消毒後達標排放，部分回用清洗豬舍。
作為優選，所述步驟1)厭氧發酵後的沼液COD為500～2500mg/L，氨氮為150～600mg/L，總磷為5～30mg/L。
作為優選，所述步驟2)沼液在調節池中調節pH為8.0～11.0，氮磷比為25～40。
作為優選，所述步驟3)絮凝劑為生物絮凝劑或化學絮凝劑。
作為優選，所述步驟4)消毒劑為濃度7～12％次氯酸鈉溶液(有效氯質量分數％>10.0)，用量為0.1～0.3mL/L。
本發明的優點在於：(1)本發明採用藻菌共生體系，相比純藻、純菌對沼液有更好的處理效果；(2)本發明結合人工溼地技術，利用植物進行協同處理，提高了處理效率；(3)處理後收穫微藻生物質、光合細菌菌體、植物，可作為飼料、生物制氫或生物柴油的原料，且不產生二次汙染；(4)本發明實施簡單、出水水質好、操作方便，實現了沼液的生態化處理，在改善環境的同時產生經濟和社會效益。
附圖說明
圖1為本發明一種藻菌共生結合生態浮床技術淨化高氨氮養豬沼液的複合系統的結構示意圖。
圖2為本發明一種藻菌共生結合生態浮床技術淨化高氨氮養豬沼液工藝流程圖。
其中：1、進水口，2、光密度傳感器，3、控制器，4、出水口，5、生態浮床，6、藻菌處理區，7、攪拌器。
具體實施方式
下面結合具體的實施例，進一步闡述本發明。
實施例
下面以某規模化養豬場養豬沼液處理過程為例，利用本發明裝置對沼液進行處理。
將10噸豬場廢水原液進行固液分離，液體進入厭氧發酵池進行發酵，發酵結束後沼液暫存於沼液儲存池，測得初始COD為1350mg/L，氨氮為280mg/L，總磷為12mg/L，pH為8.6，氮磷比、pH均在合適範圍內，可不需調節直接使用。
沼液由進水口進入系統，在微藻、光合細菌與植物的共同作用下進行處理。藻菌處理區接種的光合細菌為莢膜紅細菌，微藻為柵藻，光合細菌與微藻比例為1:1(V:V)，接種量為沼液體積的10％，生態浮床種植水蕹菜。穩定20天後測得出水COD為29mg/L，氨氮為3mg/L，總磷為1mg/L，達到《畜禽養殖業汙染物排放標準》(2014年徵求意見稿第二稿)的排放要求。
反應器出水進入絮凝沉澱池，通過投加絮凝劑收穫光合細菌菌體及微藻生物質含量達到1.36g/L，上清液進入消毒池消毒後排放。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明的技術範圍作任何限制，故但凡依本發明的權利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應屬於本發明專利涵蓋的範圍之內。