一种净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统及方法
本发明涉及一种净化养殖废水的系统及方法，更具体的说，尤其涉及一种净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统及方法。
背景技术：
1、近年来，规模化、集约化的养殖行业迅速发展，不可避免的带来产生大量养殖废水的问题，如果得不到妥善的处理，该种废水将会严重污染当地的水环境，严重影响当地人居环境，制约经济社会的可持续发展。
2、该种废水具有高cod、高氨氮、高ss、低c/n、可生化性差等特点，导致使用传统生物方法处理难度大、成本高昂等问题，而且利于传统生物方法将会使污水中的能量和营养元素大量流失。所以需要发明一种科学合理的方法有效应对该种废水的处理。
3、本文旨在发明一种可以对养殖废水进行有效净化，并可以将其中的能量和营养元素进行回收利用的方法。
技术实现思路
1、本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统及方法。
2、本发明的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，包括厌氧mbr池、反渗透装置、抽吸泵、沼气收集装置和浓水储存池，厌氧mbr池连接有用于通入待处理养殖废水的进水管，厌氧mbr池中设置有mbr膜组件；厌氧mbr池和反渗透装置的内部均为密闭空腔；其特征在于：所述反渗透装置的密闭空腔中设置有反渗透膜，反渗透膜将反渗透装置的密闭空腔分隔为浓水区和纯水区，浓水区经管路与mbr膜组件的出水管相连通，纯水区经管路与抽吸泵的进水口相连通，浓水区经管路与浓水储存池相连通；厌氧mbr池的顶部经管路与沼气收集装置相连通；
3、待处理养殖废水经进水管进入厌氧mbr池中，在厌氧微生物的作用下，厌氧mbr池中的养殖废水发生厌氧反应，将养殖废水中的有机物充分转化为甲烷气体，甲烷气体进入到沼气收集装置中进行收集和储存，实现养殖废水中能量的回收；在抽吸泵的作用下，经厌氧处理后的污水经过mbr膜组件抽离出厌氧mbr池，进入到反渗透装置中的浓水区，悬浮不溶性颗粒被mbr膜组件截留在厌氧mbr池中；在抽吸泵的作用下，浓水区中的水分子通过反渗透膜进入到纯水区，浓水区中的铵盐、磷盐、钾盐离子被截留在浓水区，浓水区富含氮、磷、钾营养元素的浓水经管路进入到浓水储存池中，以作为农作物施肥之用，实现养殖废水中营养元素的回收。
4、本发明的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，包括污泥浓缩池、污泥脱水机和污泥加热干化装置，污泥浓缩池经污泥管线与厌氧mbr池的底部相连通；厌氧mbr池底部的污泥定期经污泥管线输送至污泥浓缩池中，污泥脱水机对污泥浓缩池浓缩后的污泥进行脱水作业，污泥加热干化装置对污泥脱水机脱水后的污泥进行干化作业，干化后的污泥作为肥料对农作物进行施肥。
5、本发明的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，所述厌氧mbr池中设置有加热棒和曝气装置，加热棒用于对厌氧mbr池中的养殖废水进行加热，使厌氧mbr池内的温度维持在25℃~30℃，以维持微生物的活性，保证产气效率；曝气装置的曝气头位于mbr膜组件的底部，曝气装置经设置有气泵的管路与沼气收集装置相连通，曝气装置利用沼气收集装置中的沼气对厌氧mbr池进行曝气，以实现对厌氧mbr池中的废水搅拌、mbr模组件冲刷。
6、本发明的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，包括发电机机组，发电机组利用沼气收集装置中的沼气进行发电作业，发电机组产生的电能对抽吸泵、气泵和加热棒进行供电。
7、本发明的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，所述污泥加热干化装置经管路与沼气收集装置相连接，污泥加热干化装置通过燃烧沼气收集装置输送的燃气对脱水后的污泥进行干化。
8、本发明的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统的废水处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：
9、a).厌氧反应；待处理的养殖废水经进水管流入至厌氧mbr池中，在厌氧微生物的作用下发生厌氧反应，将养殖废水中的有机物充分转化为甲烷气体；
10、b).加热和曝气；利用加热棒对养殖废水进行加热，使厌氧mbr池内的温度维持在25℃~30℃，以维持厌氧mbr池内微生物的活性，保证产气效率；气泵将沼气收集装置中的沼气抽入曝气装置中，利用曝气装置对厌氧mbr池的底部进行曝气，在曝气作用下，实现对厌氧mbr池内养殖废水的搅拌和对mbr膜组件的冲刷，废水搅拌具有均匀水质、使微生物与污水充分接触和提高产气效率的作用，mbr膜组件的冲刷使被截留并沉积在mbr膜组件表面悬浮物颗粒脱落，防止mbr膜组件的堵塞，进而维持污水处理效率；
11、c).沼气收集和发电；沼气收集装置将厌氧mbr池中产生的沼气收集起来，沼气收集装置收集的沼气同时对曝气装置和污泥加热干化装置供气；发电机组利用沼气收集装置收集的沼气进行发电，发电机组对气泵、抽吸泵和加热棒进行供电；
12、d).mbr膜的过滤；在抽吸泵的抽吸作用下，使得反渗透装置的浓水区中的压力低于厌氧mbr池中的压力，经厌氧反应处理后的污水经过mbr膜组件进入到反渗透装置的浓水区，悬浮不溶性颗粒被截留在厌氧mbr池中；
13、e).反渗透过滤；在抽吸泵的作用下，浓水区中水分子通过反渗透膜进入到纯水区，浓水区中的铵盐、磷盐、钾盐离子被截留在浓水区，纯水区中的纯水被抽吸泵抽出，作为冲刷养殖厂区中的畜禽粪污之用；
14、f).浓水收集和利用；定期将反渗透装置的浓水区中达到一定浓度的浓水输入至浓水储存池中，浓水储存池中富含氮、磷、钾的浓水作为肥料对农作物进行施肥之用；
15、g).污泥收集和利用；定期将厌氧mbr池中达到一定厚度的污泥输入至污泥浓缩池中，由污泥浓缩池对污泥进行浓缩，浓缩后的污泥进入污泥脱水机进行脱水，脱水后的污泥在污泥加热干化装置中进行干化加热；干化后的污泥作为肥料进行施肥。
16、本发明的有益效果是：本发明的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统及方法，设置有厌氧mbr池、反渗透装置、抽吸泵、污泥浓缩池、沼气收集装置以及污泥浓缩、脱水和加热干化装置，养殖废水在厌氧mbr池中发生厌氧反应，将养殖废水中的有机物转化为沼气，并通过沼气收集装置收集起来，产生的沼气供曝气、加热干化和发电机组发电之用，实现了养殖废水中能量的回收和利用；厌氧mbr池中的污水经厌氧反应后，通过mbr膜组件进入到反渗透装置的浓水区，悬浮不溶性颗粒被截留在厌氧mbr池中，反渗透装置浓水区中的水分子透过反渗透膜进入到纯水区，浓水区中的铵盐、磷盐、钾盐离子被截留在浓水区，纯水区的纯水经抽吸泵抽出后作为冲洗之用，富含氮、磷、钾元素的浓水流入到浓水储存池中暂存起来，作为肥料对农作物施肥之用，实现了养殖废水中营养元素的回收利用。
技术特征：
1.一种净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，包括厌氧mbr池（1）、反渗透装置（2）、抽吸泵（3）、沼气收集装置（8）和浓水储存池（7），厌氧mbr池连接有用于通入待处理养殖废水的进水管，厌氧mbr池中设置有mbr膜组件（10）；厌氧mbr池和反渗透装置的内部均为密闭空腔；其特征在于：所述反渗透装置的密闭空腔中设置有反渗透膜（14），反渗透膜将反渗透装置的密闭空腔分隔为浓水区（15）和纯水区（16），浓水区经管路与mbr膜组件的出水管相连通，纯水区经管路与抽吸泵的进水口相连通，浓水区经管路与浓水储存池相连通；厌氧mbr池的顶部经管路与沼气收集装置相连通；
2.根据权利要求1所述的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，其特征在于：包括污泥浓缩池（4）、污泥脱水机（5）和污泥加热干化装置（6），污泥浓缩池经污泥管线与厌氧mbr池（1）的底部相连通；厌氧mbr池底部的污泥定期经污泥管线输送至污泥浓缩池中，污泥脱水机对污泥浓缩池浓缩后的污泥进行脱水作业，污泥加热干化装置对污泥脱水机脱水后的污泥进行干化作业，干化后的污泥作为肥料对农作物进行施肥。
3.根据权利要求2所述的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，其特征在于：所述厌氧mbr池（1）中设置有加热棒（12）和曝气装置（11），加热棒用于对厌氧mbr池中的养殖废水进行加热，使厌氧mbr池内的温度维持在25℃~30℃，以维持微生物的活性，保证产气效率；曝气装置的曝气头位于mbr膜组件（10）的底部，曝气装置经设置有气泵（13）的管路与沼气收集装置（8）相连通，曝气装置利用沼气收集装置中的沼气对厌氧mbr池进行曝气，以实现对厌氧mbr池中的废水搅拌、mbr模组件冲刷。
4.根据权利要求3所述的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，其特征在于：包括发电机机组（9），发电机组利用沼气收集装置（8）中的沼气进行发电作业，发电机组产生的电能对抽吸泵（3）、气泵（13）和加热棒（12）进行供电。
5.根据权利要求2或3所述的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，其特征在于：所述污泥加热干化装置（6）经管路与沼气收集装置（8）相连接，污泥加热干化装置通过燃烧沼气收集装置输送的燃气对脱水后的污泥进行干化。
6.一种基于权利要求4所述的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统的废水处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：
技术总结
本发明的净化养殖废水并回收能量和营养元素的系统，包括厌氧MBR池、反渗透装置、抽吸泵、沼气收集装置和浓水储存池，特征在于：反渗透装置中的反渗透膜将其分隔为浓水区和纯水区，浓水区与MBR膜组件的出相连通，纯水区与抽吸泵的进水口相连通。本发明的废水处理方法，包括：a).厌氧反应；b).加热和曝气；c).沼气收集和发电；d).MBR膜的过滤；e).反渗透过滤；f).浓水收集和利用；g).污泥收集和利用。本发明的净化养殖废水的系统及方法，厌氧MBR池中的厌氧反应，将废水中的有机物转化为沼气，实现了能量的回收；富含氮、磷、钾元素的浓水流入到浓水储存池中暂存起来，实现了养殖废水中营养元素的回收利用。
技术研发人员：戚伟康,张莉,倪寿清
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23