专利名称：：沼液生态净化装置和方法
技术领域：
：本发明涉及一种污水处理领域，是对沼液进行生态综合净化的装置和方法。
背景技术：
：沼液是生活污水、畜禽养殖污水经沼气池厌氧发酵产气后的残留液，含有多种有机和无机的养料成分，有用作家畜及鱼坏的添加辅助饲料的，有直接作液肥入田的，有浓缩后灭菌作液肥的。在全球淡水资源匮乏的当今，对沼液净化后的水回收利用，无疑有其重要的现实意义。利用水生植物、微生物等生物对污水进行净化处理，已成为公知公用技术，如CN101274802的竹排式生态浮床上种黄菖蒲和千屈菜，浮床四周种水芽菜和水蕹菜；CN1986442的"生活污水生态处理系统"就是利用高效微生物菌种和生物填料分解和吸收有机污染物，利用植物根系的吸收、拦截和光合作用降低总磷、总氮、微量元素和重金属的含量。但尚未检索到有关综合考虑沼液的稀释浓度、流量、处理天数、生物的选择性搭配、各生物的种养密度并进行单因子对比试验，藉此提出生态综合净化沼液和循环净化沼液的有关报道。
发明内容针对现有技术中采用较粗放的生态净化方法处理污水的不足，本发明要解决的技术问题是综合考虑污水流量、处理天数、生物选择与搭配和种养密度，藉此提出并能进行循环处理的沼液生态净化装置和方法。解决上述技术问题的技术方案是本沼液生态净化装置，由前至后依次有调节槽、兼氧槽、好氧槽、养鱼槽和澄清槽，五个槽均有出液管和进液管，前一槽的出液管与后一槽的进液管连通，其间有控制阀，位于最后的澄清槽的出水经三通管及其控制阀，分别接排出管与回流管，回流管与最前的调节槽连通，调节槽的出液管上有流量计，回流管上有循环水泵，好氧槽内有啄气装置和填料。所说的调节槽、兼氧槽、好氧槽、养鱼槽和澄清槽下方各有排污口及其控制阀门。所说的五个槽的进出液管由前至后依次有相等的高度落差。所说的各槽的出液管口都安装有过滤网。本沼液生态净化装置进行沼液生态净化的方法，是先关闭所有控制阀，将沼液原液灌入调节槽内，再用普通的池塘水或河溪水稀释，其重量比是沼液原液池溪水-l:(2~4)，将该稀释沼液灌至槽内高度超过出液管口的高度，逐一打开控制阀，调节出液的流量基数为140~230升/小时，逐一流向兼氧槽、好氧槽、养鱼槽、澄清槽直至排出，流向上述四槽的灌水高度与各槽的出液管口持平，上述四槽的单槽容积量基数为7~8叱；在兼氧槽中种植水生植物，覆盖率70%~80%，在好氧槽中加设曝气装置与填料，以繁殖藻类、浮游生物与微生物，并札改菌种和加养三角帆蛘(简称蛘)，在养鱼槽中放养喜食藻类和浮游生物的鱼类，在澄清槽中进行重力自然沉淀或加絮凝剂沉淀，如需排槽底污泥，则将槽下部排污口控制阀打开排污；从澄清槽出液管排出的水作他用或经回流管，由水泵送入调节槽作沼液原液的稀释水，进行循环净化，出液管口的过滤网用于过滤悬浮物。6~8天为一个净化周期。所说的好氧槽加养的三角帆蛘的拔故量为3.0~3.4千克/吨水。所说的养鱼槽中投放的鱼类为罗非鱼，放养密度为14~16尾/吨水。所说的兼氧槽中种植的水生植物是水葫芦。所说的好氧槽中救故的菌种是硝化菌和反硝化菌的混合菌。所加设的填料密度为1.5平方米/吨水。本发明的有益效果是定量净化沼液的设计思路与处理槽的总容量、处理水流量、处理天数、生物的选择搭配和种养密度综合考虑，在各单因子对比试验基础上，进行优化组合作出的净化方案，6~8天的出水即达到国标规定的《污水综合排放标准(GB8978-1996)》，具有快速、效果好和兼作多种经营的优点。图1为本沼液净化装置结构示意图。图2为本沼液净化方法试验路线框图。具体实施例方式本发明下面结合实施例并参照附图予以详述参照图1，调节槽1容积最大，其余四个槽容积相近或相等，所述的四槽的"单槽容量基数均为7~8吨"，是指各单槽的容量为7~8叱或14~16p屯或21~24p屯或70~80-屯或700~800p屯等，总之为7n~8n吨，如果作实验室小试或中试，则可以是0.7~0.8吨，其余类推。同样，所述的"流量基数为140~230升/小时"可以是14~23升/小时或280~460升/小时或1400~2300升/小时等，总之为140n230n升/小时，n均为倍数。需强调的是各槽容量扩大或缩小的倍数n与流量加大和减小的倍数n必须为同一值。各出液管、进液管和回流管的管径大小、阀门、水泵、流量计的规格应与各槽的容量和设计的流量匹配。现以单槽容量为7吨，流量为160升/小时，7天为一个净化周期为例来说明，首次使用时先向调节槽l内按沼液池溪水=1:3的重量比混合，灌至高出出液管口，用流量计14调节流量为160升/小时，当快灌满兼氧池2时放养水葫芦至覆盖槽表面积70%的量，该槽2继续以此流量灌满后流向下面的好氧槽3，在好氧槽中M填料，水中缺氧时启动曝气装置12，投放由安信达环保科技(浙江宁波)有限公司销售的N-l微生物制剂，即硝化菌和反硝化菌的混合菌剂。按3.2千克/吨水的比例乾故三角帆蛘，以利用蚱这种滤水动物的生物特性净化水，水继而流向养鱼槽4，以罗非鱼15尾/吨水的密度放养，随着净化水的循环流动，兼氧槽2、好氧槽3、养鱼槽4中植物的种子、微生物的孢子、蛘与鱼的卵随之流动，必然造成各槽的生物有混养杂居的情况。因此，放养的物种和量不拘泥于某一槽中。流向澄清池5的水经自然沉淀后从出液管流至回流管7，经水泵11送入调节槽l中作稀释水，进行循环净化，按160升/小时的流量七昼夜的总流量为26.88吨，基本上与除调节槽1以外的其余四个槽的总容量相等，符合七天为一个净化周期的设计方案。从澄清池5排出水符合国标规定的《污水综合排放标准(GB8978-1996)》要求。本发明考虑到沼液原液不同时间、不同季节、多处采集，污染程度各不相同、污水成分各有差别，因此，稀释比例、流量、单槽容量、生物乾改量、处理天数等都采用区间值，是符合实际需要的，也是大家能理解的，因此不一一作实施例。当然，蛘类尚可在其余淡水蚌中筛选，鱼类也可以在其他喜食草、浮游生物的淡水鱼种筛选。填料是固定在钢丝架上的化纤弹性填料，密度1.5m7叱水。首次使用时用普通池塘水或河溪水稀释，是为利用水中存在的藻类、浮游生物和微生物，以后只需要部分净化后的回流水稀释即可。为进一步了解本发明，下面将相关试验与设计情况作一介绍l单因素试验1.1.试验材料选用水生植物为水葫芦、淡水蚱为三角帆蚱、鱼为罗非鱼。1.2试验沼液来源及水质试验所用沼液取自杭州某养猪场，沼液原液水质情况为C0D825.8~1500.2mg/L;氨氮632.75~1001.34mg/L;TP4.1~15.7mg/L;pH7.6~8.6。1.3试验方法与监测指标单因素试验于夏季进行，试验采用槽养的方法，研究相同生物量的试验对象(水葫,、三角帆蛘、罗非鱼)对不同水平浓度沼液的耐受情况和净化沼液污水的效果。试验在单槽容积为160L的槽中进行，单槽中放沼液原液与池溪水的混合液为120L，共15个槽。以不同水平浓度的沼液进行处理(沼液浓度梯度设计见表l)，其中5个槽养水葫芦来处理不同浓度的沼液，每个槽放养水葫芦覆盖率为80%;5个槽养三角帆蚌来处理不同浓度的沼液，每个槽投放三角帆蛘O.38kg;5个槽养罗非鱼来处理不同浓度的沼液，每个槽投放2尾。试验开始后每隔1天在槽中进行采样一次，采样点固定为槽水面正中以下10cm。监测水样的水温、溶解氧(D0)、电导率(EC)、pH、化学耗氧量(C0D)、总磷(TP)、氨氮(NH广N)，监测指标与方法见表2。试验期间每隔1天测一次水温，光源为自然太阳光。试验过程中每次采完水样用蒸馏水补充蒸发失去的水分，保持每槽120L的污水量。表i沼液浓度梯度设计<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>1.5单因数实验主要结果水葫芦在沼液原液:池溪水-l:3情况下放养，能正常生长，而且去除C0D、TP、氨氮的效果相对较好。经试验第8天去除率达到65%左右、TP的去除率为72.36%左右、第6天氨氮去除率达到79.82°/。左右。在沼液原液池溪水-l:1情况下，由于氨氮浓度过高，水葫,处理效果几乎没有。沼液pH值在7.2~8.4时，适宜水葫,生长。三角帆蚌在沼液原液池溪水-l:4的情况下放养，能正常生长，而且去除C0D、TP、氨氮的效果相对较好，去除率分别为28.31%、3.26°/"13.75%。三角帆蚱在7.2~8.4的pH下，适宜生长。5种沼液浓度下的EC，都适宜三角帆蛘的生长。罗非鱼实验中的C0D、TP、氨氮浓度都呈先下降后稍微上升趋势。C0D最佳处理效果是沼液浓度在沼液原液池溪水=3:17，处理时间为10-12天，去除率为12.45%左右；TP去除效果最好为沼液原液池溪水-2:23的第4天为17.07°/。左右；氨氮去除效果最好为沼液原液:池溪水=3:17的第8天，去除率为17.75%左右，去除那部分营养物质主要^1鱼体生长所利用。养鱼槽中的pH随时间的推移，都出现下降的趋势。经过上述单因子实验及其结果分析，确定沼液生态净化的工艺流程是污水首先进入到调节槽1进行稀释，初步澄清后进入到兼氧槽2主要进行植物净化，除去一部分氨氮和总磷、降低总悬浮物，然后进入到好氧槽3主要经藻类、三角帆蛘、浮游生物和微生物净化，进一步的降低水中的氨氮、总磷，化学需氧量和总悬浮物，将好氧槽3中的生态填料回放到养鱼槽4，利用附着在生态填料上的藻类、浮游生物和微生物喂鱼，鱼还利用沼液中的N、P、K等营养成分。澄清槽5不是生物主体处理单元，起物理与化学的澄清作用，最终或部分出水外排、或回流至调节槽l。本净化方法通过一部分的出水回流，达到解决稀释原始沼液的用水问题，实现资源的回收与利用，通过回流也可以实现水的重复多次处理，以进一步提高出水水质。2单槽水处理效果及其生态系统结构优化试验2.l单槽的生态处理功能根据单因素试验，以最佳浓度的沼液原液池溪水=1:3进水，对多个研究对象(水葫,、三角帆蛘、菌藻填料、罗非鱼)进行正交试验，通过各种理化、生化指标来衡量，在试验范围内，优选最佳的生物搭配方案是水葫芦-三角帆蛘-菌藻填料-罗非鱼的生态群落搭配结构，各单槽的处理情况见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>2.2正交试验没计表i兼氧槽实验设计<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2养袢实验设计<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>kg/t:每叱水三角帆姅的质量数表3菌藻填料试验设计<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>m7t:即每吨水中填料的平方数表4养鱼槽实验设计水平罗非鱼(尾/吨)1215325尾/吨即每吨水中罗非鱼的尾数通过对实验和数据分析可以得出在进水浓度为沼液原液池溪水-l:3的情况下，兼氧槽的水葫声覆盖率为80%时，各指标的综合处理效果比较好；好氧槽的三角帆蛘为3.5kg/t、填料为1.5m7t的情况下，各指标的综合处理效果比较好；养鱼槽中在罗非鱼密度为15尾/t时，比其他2种情况的综合处理效果好。所以正交试验结果是兼氧槽的水葫芦覆盖率为80%、好氧槽的三角帆蛘为3.5kg/t，填料为1.5m7t、养鱼槽中在罗非鱼密度为15尾/t。当然实际处理时，因水葫芦长势极旺，初始投放的覆盖率可考虑70%，蛘和鱼有苗大、苗小的问题，其拔故密度也不宜为定值，填料也不一定局限在好氧槽中，再回放到养鱼槽，来回不方便，也可两槽均放置菌藻填料。3、中试效果在水力停留时间为7d、流量为19L/h、总容积为3.2m3T，具体进水、出水时的各项相关指标见下表指标COD氨氮TPpH(mg/L)(mg/L)(mg/L)进水204.4375.3151.04257.231.12.67.6~8.6出水30.650.1215.6928.250.11.06.8—8.11权利要求1、一种沼液生态净化装置，其特征是由前至后依次有调节槽(1)、兼氧槽(2)、好氧槽(3)、养鱼槽(4)和澄清槽(5)，五个槽均有出液管和进液管，前一槽的出液管与后一槽的进液管连通，其间有控制阀(8)，位于最后的澄清槽(5)的出水经三通管(6)及其控制阀，分别接排出管与回流管(7)，回流管与最前的调节槽(1)连通，调节槽的出液管上有流量计(14)，回流管(7)上有循环水泵(11)，好氧槽(3)内有曝气装置(12)和填料。2、如权利要求1所述的沼液生态净化装置，其特征是调节槽(1)、兼氧槽(2)、好氧槽(3)、养鱼槽(4)和澄清槽(5)下方各有排污口(IO)及其控制阀门(9)。3、如权利要求1所述的沼液生态净化装置，其特征是所述的五个槽的进出液管由前至后依次有相等的高度落差。4、如权利要求1所述的沼液生态净化装置，其特征是各槽的出液管口都安装有过滤网(13)。5、用权利要求1所述的沼液生态净化装置进行沼液生态净化的方法，其特征是先关闭所有控制阀，将沼液原液灌入调节槽内，再用普通的池塘水或河溪水稀释，其重量比是沼液原液池溪水-l:(2~4),将该稀释沼液灌至槽内高度超过出液管口的高度，逐一打开控制阀，调节出液的流量基数为140~230升/小时，逐一流向兼氧槽、好氧槽、养鱼槽、澄清槽直至排出，流向上述四槽的灌水高度与各槽的出液管口持平，上述四槽的单槽容积量基数为7~8吨；在兼氧槽中种植水生植物，覆盖率70%~80%，在好氧槽中加设曝气装置与填料，以繁殖藻类、浮游生物与微生物，并投放菌种和加养三角帆蛘，在养鱼槽中放养喜食藻类和浮游生物的鱼类，在澄清槽中进行重力自然沉淀或加絮凝剂沉淀，如需排槽底污泥，则将槽下部排污口控制阀打开排污；从澄清槽出液管排出的水作他用或经回流管，由水泵送入调节槽作沼液原液的稀释水，进行循环净化，6~8天为一个净化周期。6、如权利要求5所述的沼液生态净化方法，其特征是好氧槽加养三角帆蚌的投放量为3.0~3.4千克/吨水。7、如权利要求5所述的沼液生态净化方法，其特征是在养鱼槽中乾故的鱼类为罗非鱼，放养密度为14~16尾/吨水。8、如权利要求5所述的沼液生态净化方法，其特征是在兼氧槽中种植的水生植物为水葫声。9、如权利要求5所述的沼液生态净化方法，其特征是在好氧槽中乾故的菌种为硝化菌和反硝化菌的混合菌。10、如权利要求5所述的沼液生态净化方法，其特征是加设的填料密度为1.5平方米/吨水。全文摘要一种沼液生态净化装置，有调节槽(1)、兼氧槽(2)、好氧槽(3)、养鱼槽(4)和澄清槽(5)，各槽有出液管和进液管，前一槽的出液管与后一槽的进液管连通，其间有控制阀(8)，澄清槽(5)的出水经三通管(6)及其控制阀，分别接排出管与回流管(7)，回流管与调节槽(1)连通，调节槽的出液管上有流量计(14)，回流管(7)上有循环水泵(11)，好氧槽(3)内有曝气装置(12)和填料。用本装置净化沼液是在兼氧槽中养植水葫芦，在好氧槽中养菌藻、浮游生物和蚌，在养鱼槽中养鱼，以菌藻和浮游生物作鱼的饵料，最后澄清出水，符合国标的污水综合排放标准。具有快速、高效、循环净化和兼营多种经营的优点。文档编号C02F3/00GK101602538SQ200910101290公开日2009年12月16日申请日期2009年7月27日优先权日2009年7月27日发明者单胜道,张妙仙,斌陈申请人:浙江林学院