本發(fā)明屬于沼液處理與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置及回收方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)村生態(tài)能源和畜禽養(yǎng)殖廢棄物無(wú)害化處理需求的不斷提升，使得沼氣工程迅速發(fā)展，沼液量也隨之增加。目前，大部分沼液因沒(méi)有足夠的土地消納，沼液連續(xù)排放與季節(jié)性需肥直接排放到自然環(huán)境中，成為農(nóng)村面源污染新來(lái)源。在發(fā)酵過(guò)程中，微生物代謝轉(zhuǎn)化清潔能源主要是利用畜禽糞便、秸稈等原料中的碳?xì)湓兀椎绕渌麪I(yíng)養(yǎng)元素幾乎全部保留在沼液中，是一種潛在寶貴資源?；厥照右褐械?、磷資源，不僅能兼顧環(huán)境保護(hù)，降低水體富營(yíng)養(yǎng)化，還能實(shí)現(xiàn)沼液中氮磷的循環(huán)利用，綜合效益明顯。吸附法是沼液中氮、磷回收技術(shù)的一重要分支。目前，我國(guó)沼液吸附處理工藝技術(shù)復(fù)雜，吸附劑價(jià)格高，占地大，運(yùn)行費(fèi)用較高。因此，開(kāi)發(fā)一種高效簡(jiǎn)單的沼液后處理工藝技術(shù)及設(shè)備是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明從回收沼液中氮磷的角度出發(fā)，提供一種可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷的裝置及回收方法，以解決現(xiàn)有沼液吸附處理工藝復(fù)雜，占地大，成本高等問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置包括貨車，在所述的貨車車廂上臨近車頭的位置處安裝格柵，所述的格柵通過(guò)管路連接沉淀池，所述的沉淀池通過(guò)管路連接砂濾池，所述的砂濾池通過(guò)管路連接第一無(wú)紡布過(guò)濾池，所述的第一無(wú)紡布過(guò)濾池通過(guò)管路連接循環(huán)泵，所述的循環(huán)泵通過(guò)管路連接吸附裝置的上部，所述的吸附裝置的下部通過(guò)管路連接第二無(wú)紡布過(guò)濾池，第二無(wú)紡布過(guò)濾池底部連接管路進(jìn)行排水；所述的吸附裝置用支架固定在車廂上，其包括桶體和桶蓋，所述的桶體為圓柱形桶身圓錐形桶底的不銹鋼桶，桶體內(nèi)部設(shè)置有第一硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐，且第一硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐通過(guò)多個(gè)不銹鋼支桿固定在桶體內(nèi)部，所述的第一硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐內(nèi)部設(shè)有第二硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐，所述的第一硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐和所述的第二硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐上均系滿吸附劑包，多個(gè)曝氣盤管由上至下分布在第一塑料網(wǎng)筐和第二塑料網(wǎng)筐之間，且曝氣盤管通過(guò)管路與置于吸附裝置外部的曝氣泵連接，所述的第二塑料網(wǎng)筐的上端通過(guò)連桿與桶蓋連接。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，所述的桶體與循環(huán)泵連接一側(cè)的上部安裝有流入口，所述的桶體與第二無(wú)紡布過(guò)濾池連接的一側(cè)底部安裝有第一排出口，所述的桶體的底部安裝有第二排出口。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，所述的循環(huán)泵連接吸附裝置的管路上設(shè)置有第一閥門。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，所述的吸附裝置連接第二無(wú)紡布過(guò)濾池的管路上設(shè)置有第二閥門。第二無(wú)紡布過(guò)濾池出口的管路上設(shè)置有第四閥門。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，所述的吸附裝置的第二出除口通過(guò)管路連接到循環(huán)泵入口，該管路上設(shè)置有第三閥門。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，吸附裝置桶底的圓錐形高度：桶身的圓筒形高度比為3:7，吸附裝置的桶身半徑與桶體高度比為3:4，吸附裝置內(nèi)部設(shè)置的2個(gè)相套的環(huán)狀硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐的高度與吸附裝置桶身的高度比為7:10，硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐由4個(gè)平均分布的不銹鋼支架和頂部2個(gè)不銹鋼支架穩(wěn)穩(wěn)固定在吸附裝置內(nèi)部，保證2個(gè)相套的環(huán)狀硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐的穩(wěn)定性。在2個(gè)相套的環(huán)狀硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐的內(nèi)側(cè)和外側(cè)均勻系滿吸附劑包，內(nèi)測(cè)與外側(cè)的吸附劑包交錯(cuò)排列，增大環(huán)狀硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐利用效率，提高吸附效率。3組曝氣盤管由上至下平均分布在2個(gè)相套的環(huán)狀硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐中，曝氣使吸附裝置中的吸附區(qū)產(chǎn)生足夠的攪拌混合作用，促使沼液的循環(huán)流動(dòng)，始終保持懸浮狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)沼液與吸附劑充分接觸混合。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，包括如下步驟：

步驟1、新鮮的沼液經(jīng)過(guò)格柵流入沉淀池中，沼液在沉淀池中室溫沉淀5～24h，進(jìn)入過(guò)濾步驟；

步驟2、取沉淀池中的上層清液經(jīng)過(guò)砂濾池，再?gòu)纳盀V池經(jīng)過(guò)第一無(wú)紡布過(guò)濾池過(guò)濾，過(guò)濾后的沼液利用循環(huán)泵抽入吸附裝置；

步驟3、打開(kāi)第一閥門，關(guān)閉第二閥門，第三閥門，控制流入吸附裝置中的沼液與吸附劑的液固比為1～10ml:1g，在室溫下，控制曝氣強(qiáng)度為6～8m³/m²h，曝氣時(shí)間0.5～3h；

步驟4、曝氣處理后，沼液液體從吸附裝置的第一排出口、第二排出口依次排出，首先打開(kāi)第二閥門，50％排出液通過(guò)第二無(wú)紡布過(guò)濾池過(guò)濾后排出，接下來(lái)關(guān)閉第二閥門，打開(kāi)第三閥門，50％體積的沼液從第二排出口排出并回流到吸附裝置中，50％體積的沼液從第二排出口排出并回流到吸附裝置中進(jìn)行二次吸附，同時(shí)補(bǔ)充50％體積經(jīng)格柵、砂濾、無(wú)紡布過(guò)濾的新沼液到吸附裝置中，關(guān)閉第三閥門，完成一次循環(huán)，沼液排出時(shí)測(cè)定并記錄出水pH、氮磷的濃度。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，步驟2中所述的砂濾池中砂濾的濾料為石英砂，粒徑為0.4～0.45mm，砂濾的濾柱直徑40～60cm，濾柱高40～60cm，濾速為5.0～9.0m/h。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，步驟2中所述的第一無(wú)紡布過(guò)濾池中的無(wú)紡布濾池濾布的材質(zhì)為聚丙烯纖維濾布，過(guò)濾精度為100～200μm，濾速4.5～8.5m/h。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，步驟3中的吸附劑為改性后的NaP分子篩，NaP分子篩的硅鋁比為2.5，將NaP分子篩用1～3mol/L的CaCl₂和1～3mol/L MgCl₂分別洗滌2～5次，再用去離子洗滌多次，直至洗滌液檢測(cè)不到氯離子為止，將改性后的NaP分子篩在100℃內(nèi)干燥3～12h，研磨后裝入無(wú)紡布布包作為吸附劑包。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，步驟4中所述的第二無(wú)紡布過(guò)濾池中的無(wú)紡布濾袋材質(zhì)為聚丙烯纖維濾布，過(guò)濾精度為1～100μm，濾速4.5～8.5m/h。

本發(fā)明沼液處理前測(cè)定其中氮磷的初始濃度并進(jìn)行記錄。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，使用的吸附劑性能參數(shù)為：通過(guò)氮?dú)馕紹ET比表面積分析儀測(cè)定吸附劑的比表面積為21.6m²/g；通過(guò)醋酸銨法測(cè)得該吸附劑陽(yáng)離子交換能力CEC(cmol/kg)為298，磷吸附指數(shù)PSI(g/kg)為30.1，磷吸附指數(shù)PSI的測(cè)試方法為：稱取1g吸附劑于100ml錐形瓶中，加入50ml濃度為1000mg/LKH₂PO₄磷溶液，置于于恒速搖床上振蕩24小時(shí)后在離心機(jī)內(nèi)(4000rpm/min)離心10分鐘，測(cè)定上清液磷濃度，根據(jù)濃度變化計(jì)算樣品磷吸附量。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，沼液經(jīng)過(guò)格柵、沉淀、砂濾、無(wú)紡布過(guò)濾、吸附、循環(huán)吸附、無(wú)紡布過(guò)濾六個(gè)工藝步驟處理后，沼液中氮磷的濃度達(dá)到GB18596-2001《國(guó)家畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中氮磷排放標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明沼氣工程排出的沼液經(jīng)過(guò)格柵處理，去掉沼液中的大顆粒固體及部分沼渣；砂濾、無(wú)紡布過(guò)濾目的是去除沼液中細(xì)小沼渣及雜質(zhì)；曝氣使吸附裝置中的吸附區(qū)產(chǎn)生足夠的攪拌混合作用，促使沼液的循環(huán)流動(dòng)，始終保持懸浮狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)沼液與吸附劑充分接觸混合。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，使用的吸附劑為改性后的NaP分子篩，吸附劑在完成吸附后可做為土壤改良劑和緩釋肥料再次利用。當(dāng)排出液中氮磷濃度不滿足排放要求時(shí)，更換一次吸附劑。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，所使用的吸附劑在完成吸附過(guò)程后，無(wú)需再生處理，減少了投資成本，可作為富含氮磷的土壤改良劑與緩釋肥料來(lái)使用，既能把沼液中可資源化利用的污染物質(zhì)富集起來(lái)帶離出去，又能使沼液污染負(fù)荷降低的同時(shí)又得到能進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用的、便攜性較好的資源物質(zhì)，具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

本發(fā)明所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，50％體積的沼液從第二排出口排出并回流到吸附裝置中進(jìn)行二次吸附，同時(shí)補(bǔ)充50％體積經(jīng)格柵、砂濾、無(wú)紡布過(guò)濾的新沼液到吸附裝置中，這兩部分沼液混合進(jìn)行下一次的吸附，回流一次為一次循環(huán)過(guò)程，回流的50％體積的排出液對(duì)新進(jìn)入吸附裝置中50％體積的沼液的氮磷濃度的一次稀釋，循環(huán)一次排出液中氮磷濃度可降低10～30％，經(jīng)過(guò)連續(xù)的1～10次循環(huán)吸附后，可使系統(tǒng)排出的沼液出水中氮平均回收率可達(dá)85％、磷的平均回收率可達(dá)75％以上，沼液中氮磷的濃度達(dá)到GB18596-2001《國(guó)家畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中氮磷排放標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)吸附處理過(guò)程為間歇操作。

本發(fā)明提供的方法的工藝及設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要增加大型的設(shè)備，投資省，效率高，整體安裝在車上，節(jié)約空間，可隨時(shí)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)回收，利用率高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明吸附裝置中第一塑料網(wǎng)筐和第二塑料網(wǎng)筐與吸附劑包連接結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖3為本發(fā)明吸附裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：

一種可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置包括貨車1，在所述的貨車車廂上臨近車頭的位置處安裝格柵2，所述的格柵通過(guò)管路連接沉淀池3，所述的沉淀池通過(guò)管路連接砂濾池4，所述的砂濾池通過(guò)管路連接第一無(wú)紡布過(guò)濾池5，所述的第一無(wú)紡布過(guò)濾池通過(guò)管路連接循環(huán)泵6，所述的循環(huán)泵通過(guò)管路連接吸附裝置26的上部，所述的吸附裝置的下部通過(guò)管路連接第二無(wú)紡布過(guò)濾池16，第二無(wú)紡布過(guò)濾池底部連接管路進(jìn)行排水；所述的吸附裝置26用支架17固定在車廂上，其包括桶體8和桶蓋24，所述的桶體為圓柱形桶身圓錐形桶底的不銹鋼桶，桶體內(nèi)部設(shè)置有第一硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐9，且第一硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐通過(guò)多個(gè)不銹鋼支桿14固定在桶體內(nèi)部，所述的第一硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐內(nèi)部設(shè)有第二硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐25，所述的第一硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐和所述的第二硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐上均系滿吸附劑包10，多個(gè)曝氣盤管11由上至下分布在第一塑料網(wǎng)筐和第二塑料網(wǎng)筐之間，且曝氣盤管通過(guò)管路與置于吸附裝置外部的曝氣泵23連接，所述的第二塑料網(wǎng)筐的上端通過(guò)連桿12與桶蓋連接。

本實(shí)施方式所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，所述的桶體與循環(huán)泵連接一側(cè)的上部安裝有流入口22，所述的桶體與第二無(wú)紡布過(guò)濾池連接的一側(cè)底部安裝有第一排出口18，所述的桶體的底部安裝有第二排出口13。

本實(shí)施方式所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，所述的循環(huán)泵連接吸附裝置的管路上設(shè)置有第一閥門7。

本實(shí)施方式所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，所述的吸附裝置連接第二無(wú)紡布過(guò)濾池的管路上設(shè)置有第二閥門19。第二無(wú)紡布過(guò)濾池出口的管路上設(shè)置有第四閥門21。

本實(shí)施方式所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置，所述的吸附裝置的第二排出口通過(guò)管路連接到循環(huán)泵入口，所述的管路上設(shè)置有第三閥門15。

本實(shí)施方式所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置體積為V＝800L，桶身尺寸為半徑0.75m，高度1m，其中，底部圓錐形高度：桶身圓筒型高度＝3:7，材質(zhì)為不銹鋼。2個(gè)環(huán)狀硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐的高度為4.9m，內(nèi)層硬質(zhì)塑料網(wǎng)筐半徑為0.25m，外層硬質(zhì)塑料網(wǎng)半徑為0.5m。

具體實(shí)施方式二：

根據(jù)具體實(shí)施方式一所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，包括如下步驟：

步驟1、新鮮的沼液經(jīng)過(guò)格柵流入沉淀池中，沼液在沉淀池中室溫沉淀7h，進(jìn)入過(guò)濾步驟；

步驟2、取沉淀池中的上層清液經(jīng)過(guò)砂濾池，再?gòu)纳盀V池經(jīng)過(guò)第一無(wú)紡布過(guò)濾池過(guò)濾，過(guò)濾后的沼液利用循環(huán)泵抽入吸附裝置；

步驟3、打開(kāi)第一閥門，關(guān)閉第二閥門，第三閥門，控制流入吸附裝置中的沼液與吸附劑的液固比為1ml:1g，在室溫下，控制曝氣強(qiáng)度為6m³/m²h，曝氣時(shí)間2h；

步驟4、曝氣處理后，沼液液體從吸附裝置的第一排出口、第二排出口依次排出，首先打開(kāi)第二閥門，50％排出液通過(guò)第二無(wú)紡布過(guò)濾池過(guò)濾后排出，接下來(lái)關(guān)閉第二閥門，打開(kāi)第三閥門，50％體積的沼液從第二排出口排出并回流到吸附裝置中，50％體積的沼液從第二排出口排出并回流到吸附裝置中進(jìn)行二次吸附，同時(shí)補(bǔ)充50％體積經(jīng)格柵、砂濾、無(wú)紡布過(guò)濾的新沼液到吸附裝置中，關(guān)閉第三閥門，完成一次循環(huán)，沼液排出時(shí)測(cè)定并記錄出水pH、氮磷的濃度。

本實(shí)施方式所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，步驟2中所述的砂濾池中砂濾的濾料為石英砂，粒徑為0.4mm，砂濾的濾柱直徑50cm，濾柱高55cm，濾速為5.2m/h。

本實(shí)施方式所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，步驟2中所述的第一無(wú)紡布過(guò)濾池中的無(wú)紡布濾袋材質(zhì)為聚丙烯纖維濾布，過(guò)濾精度為200μm，濾速4.8m/h。

本實(shí)施方式所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，步驟3中的吸附劑為改性后的NaP分子篩，NaP分子篩的硅鋁比為2.5，將NaP分子篩用3mol/L的CaCl₂和3mol/L MgCl₂分別洗滌2次，再用去離子洗滌多次，直至洗滌液檢測(cè)不到氯離子為止，將改性后的NaP分子篩在100℃內(nèi)干燥5h，研磨后裝入無(wú)紡布布包作為吸附劑包，吸附劑的比表面積為21.6m²/g；陽(yáng)離子交換能力CEC(cmol/kg)為298；磷吸附指數(shù)PSI(g/kg)為30.1。

本實(shí)施方式所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，步驟4中所述的第二無(wú)紡布過(guò)濾池中的無(wú)紡布濾袋材質(zhì)為聚丙烯纖維濾布，過(guò)濾精度為100μm，濾速4.5m/h。

本實(shí)施方式所述的可移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)削減回收沼液中氮磷裝置的回收方法，經(jīng)過(guò)4次的吸附循環(huán)過(guò)程，測(cè)定結(jié)果如表1所示。

表1 本發(fā)明的裝置及方法回收沼液處理效果記錄表

從表1中能夠看出，沼液初始氨氮濃度為751.9mg/L，經(jīng)過(guò)四次循環(huán)后出水沼液的氨氮濃度為79.6mg/L，氨氮回收率為89.47％，沼液初始總磷濃度為36.9mg/L，經(jīng)過(guò)4次循環(huán)后出水沼液的氨氮濃度為7.4mg/L，氨氮回收率為79.94％，基本達(dá)到GB18596-2001《國(guó)家畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中氮磷排放標(biāo)準(zhǔn)。