CN104773900B - 一种沼液回收系统及利用该系统制备液体复合肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沼液回收系统及利用该系统制备液体复合肥的方法，其中沼液回收系统包括：好氧发酵池；无害化处理池，其内设置有用于净化沼液的大粒径生物膜，无害化处理池与好氧发酵池连通；过滤浓缩系统，其包括过滤池及负压浓缩反应器；络配池，其与负压浓缩反应器连通。另外，络配池内设置有定量加药装置。本发明生产的液体复合肥能够有效的保留沼液中的活性成分，为植物提供多种必需的天然络合态微量元素，富含各种氨基酸，多肽酶和植物生长激素，有利于作物吸收利用，促进作物的生长。
Description
技术领域
本发明涉及有机废弃物循环利用领域，尤其涉及一种沼液回收系统及利用该系统制备液体复合肥的方法。
背景技术
近年来，随着工业、农业的发展，尤其是畜禽养殖业的发展中，产生大量的有机废弃物，目前，对有机废弃物通过发酵进行循环利用是一个解决有机废弃物污染的重要课题。
在有机废弃物的循环利用中产生大量的沼液，而沼液是人们广为熟知的一种速效性与长效性兼备的生物有机肥料，肥效是普通化学合成肥料的10倍以上，不仅能完全取代化肥，还是生产有机食品的最佳肥料。沼液中含有丰富的氮、磷、钾、各类氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素、糖类、核酸以及抗生素等，以及丁酸、吲哚乙酸、维生素B12等活性抗性物质。因此有着促进作物生长和控制病害发生的双重作用。
厌氧发酵沼液的安全和高效利用，即能为农林业等提供有效资源，又能解决固体废弃物处理造成的环境污染问题。然而，目前对于有机固体废物发酵沼液利用还不充分，存在厌氧消化后的成分不稳定，养分的有效性、营养元素含量难以控制，甚至还存在有害物质，影响沼液的有效利用和施用的安全性。
沼液中的有害物质是否符合安全使用的标准，是人们一直关注的问题，也是安全利用的关键所在。由于沼液可能包含有一些重金属离子等有害物质，严重影响沼液的安全利用。当前我国土壤环境质量呈下降趋势，加上大批化肥的使用，土壤结构的严重破坏，重金属污染面积大，对农作物、蔬菜等的生产及其品质危害严重。制约沼液应用的问题主要有以下几个方面：
(1)重金属，从环境污染方面来说，实际上主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属，也指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钴、镍、锡等。目前最引起人们注意的是汞、镉、铬等。
(2)微生物病菌危害，因为在厌氧发酵过程中，涉及到的微生物数量巨大，种类复杂，沼液要想作为一种肥料安全使用，真正实现无害化的目的，必须高温杀灭那些寄生虫卵和各种病原菌，杀死危害作物的各种病虫害，并且抑制有害微生物的活性。
(3)缺乏沼液高效制取方法，规模化畜禽养殖场每天产生的沼液量达到数百方，如此大规模的沼液量，如果不能快速的进行无害化处理以及混配加工，那么必然满足不了工厂化生产运行的要求，沼液复合肥生产将缺乏效率，解决不了实际问题。
此外，沼液在络合反应阶段往往需要加入一定的药剂，目前加药过程中普遍存在的不能精确加药、加药剂堵塞等问题，严重影响络合的效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种沼液回收系统，能够大规模回收处理沼液，消除其危害，使沼液成为高效液体肥料进行重复利用。
本发明的另一个目的是，提供一种利用沼液制备液体复合肥的方法。
本发明的又一个目的是，提供一种在沼液进行混合络配过程中能够自动定量加药的装置，提高沼液的络合效果，以及沼液回收的自动化。
本发明还有一个目的是，提供一种能够避免药剂堵塞，并能够精确、自动、连续加药的装置。
为实现上述目的和一些其他的目的，本发明采用如下技术方案：
一种沼液回收系统，包括：
好氧发酵池；
无害化处理池，其内设置有用于净化沼液的大粒径生物膜，所述无害化处理池与所述好氧发酵池连通；
过滤浓缩系统，其包括过滤池及负压浓缩反应器，所述过滤池与所述无害化处理池连通，所述负压浓缩反应器与所述过滤池连通；
络配池，其与所述负压浓缩反应器连通，另外，所述络配池内设置有定量加药装置，所述定量加药装置与一计量称连接，且所述定量加药装置内设置有搅拌器。
优选的是，所述的沼液回收系统中，所述定量加药装置包括药剂存储罐、加药箱和水箱，所述药剂存储罐设置于所述加药箱上部并与所述加药箱内部连通，所述药剂存储罐下部设置为漏斗状，所述药剂存储罐与所述加药箱连接处设置有可弹性开合的阀门；
所述加药箱设置为多个，且多个所述加药箱分别和水箱连通，所述水箱的出水口设置有流量计。
优选的是，所述的沼液回收系统中，所述加药箱底部设置有出液口；
所述加药箱内的底部及出液口内壁分别设置有多个用于检测药剂浓度的浓度探测装置。
优选的是，所述的沼液回收系统中，所述加药箱内位于出液口上方的位置设置有冲洗装置，所述冲洗装置的出水口与所述出液口位置对应。
优选的是，所述的沼液回收系统中，所述冲洗装置的进水端设置在所述加药箱外部，并与一水泵连接；
所述冲洗装置的出水口连接有喷水头，所述喷水头设置为弧面，且所述喷水头上设置有多个喷水孔，所述多个喷水孔包括一孔径较大的第一喷水孔，及多个环绕第一喷水孔布置的孔径较小的第二喷水孔；所述第一喷水孔与所述加药箱的出液口位置对应。
优选的是，所述的沼液回收系统中，还包括控制系统，所述控制系统包括多个污水监测装置及PLC，所述污水监测装置设置在所述络配池内的不同位置处，所述污水监测装置与所述PLC通讯连接并向所述PLC传输数据；
另外，所述定量加药装置也与所述PLC通讯连接并由所述PLC控制。
优选的是，所述的沼液回收系统中，所述络配池由多个反应釜组成，分别为一号反应釜、二号反应釜及三号反应釜，所述一号反应釜及二号反应釜分别与所述三号反应釜连通；同时所述一号反应釜和二号反应釜分别与所述负压浓缩反应器连通；
所述定量加药装置也设置为多个，且各个反应釜内分别设置有多个加药装置。
一种利用沼液回收系统制备液体复合肥的方法，包括以下步骤：
步骤一、将沼液加入所述好氧发酵池内进行好氧发酵，并进行间歇曝气，好氧发酵完成后稳定沉淀1-2h；
步骤二、将稳定沉淀后的中部悬浮物经过过滤后加入无害化处理池进行无害化处理；
步骤三、将经过无害化处理的沼液引入过滤浓缩系统的过滤池进行过滤，经过过滤的沼液进一步引入负压浓缩反应器进行浓缩，保持负压80-90％，并加热至沸腾状态，使沼液浓缩倍数达到8-10倍，得到浓缩沼液；
步骤四、将所得浓缩沼液投入所述络配池，并通过加药装置加入一定的药剂进行混合络配，即得所述液体复合肥。
优选的是，所述的利用沼液回收系统制备液体复合肥的方法中，步骤四中所加药剂包括药剂A、药剂B、药剂C及药剂D，其中所述药剂A为乙二胺四乙酸钠或腐植酸；药剂B为尿素或硝酸铵；药剂C为磷酸氢二钾或磷酸二氢铵；药剂D为硫酸钾或氯化钾。
优选的是，所述的利用沼液回收系统制备液体复合肥的方法中，步骤四中进行混合络配的具体方法包括以下步骤：
步骤一、将部分浓缩沼液放入一号反应釜中，加入适量药剂A，搅拌，并保持温度为60-80℃，反应时间为15-25min；
步骤二、反应结束后，继续向一号反应釜中加入药剂B，搅拌，并保持温度为60-70℃，反应时间为15-25分钟，反应结束后冷却至40-45℃；
步骤三、进行步骤一的同时向二号反应釜加入药剂C和药剂D，搅拌，并保持温度为70-90℃，反应时间为15-25min，反应结束后降温至45-55℃，
步骤四、将1号、二号反应釜中反应完全的浓缩沼液同时释放到三号反应釜中，于温度40-60℃条件下搅拌10-20min，反应结束后冷却降温至40℃以下，即得到所述液体复合肥。
本发明至少包括以下有益效果：首先，本发明通过设置包括无害化处理池、过滤浓缩系统及络配池的沼液回收系统，形成一个可以高效回收利用沼液的自动化处理系统，其中无害化处理池内通过大粒径的生物膜可将沼液中的重金属进行吸附并去除，有效消除沼液中重金属的危害，而好氧发酵池及过滤系统可有效消除沼液中有害微生物的危害，并可连续大批量处理回收沼液，符合大规模生产的需要。
其次，本发明生产的液体复合肥能够有效的保留沼液中的活性成分，为植物提供多种必需的天然络合态微量元素，富含各种氨基酸，多肽酶和植物生长激素，有利于作物吸收利用，促进作物的生长，并可以结合水肥一体化设施进行施用，提高肥料利用率。
最后，本发明通过设置自动加药装置及多个监测装置，并通过将加药装置与PLC连接，可实时监测络配池内沼液的状态，并根据需要实现自动、定量加药，提高混合络配的效率。同时，通过在加药装置内设置冲洗装置，并在加药箱内设置药剂浓度探测装置，可监测加药箱底部药剂的浓度，并在药剂浓度过高时自动开启冲洗装置，产生较强的水柱，对加药箱的出液口进行有效的清洗，避免堵塞现象的发生，保证混合络配反应的顺利进行。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的利用沼气回收系统制备液体复合肥的工艺流程图；
图2为本发明所述的加药装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。
如图1、2所示，一种沼液回收系统，包括：
好氧发酵池，有机废弃物厌氧发酵固液分离后产生的沼液输送到沼液池，沼液在沼液池中经过一段时间的储存后，进入好养发酵池，在好养发酵池中进行间歇曝气3-4h，然后稳定沉淀1-2h，可杀灭沼液中部分病菌、虫卵等。
无害化处理池，其内设置有用于净化沼液的大粒径生物膜，可以大量快速的吸附沼液中重金属，除去不稳定氮和对作物有害的挥发性酚、有机酸等物质，符合工业化大规模生产的要求。所述无害化处理池与所述好氧发酵池连通，将经过好氧发酵并稳定沉淀后的中部悬浮液引入所述无害化处理池进行无害化处理。
过滤浓缩系统，其包括过滤池及负压浓缩反应器，所述过滤池与所述无害化处理池连通，所述负压浓缩反应器与所述过滤池连通。经无害化处理后的沼液进入负压浓缩反应器，负压浓缩的优点在于反应快速，并且营养损失小。过滤池包括两级过滤单元，其中一级过滤单元设置在进行无害化处理之前，将经过好氧发酵并稳定沉淀后的中部悬浮液进行一级过滤，此处过滤采用滤网，过滤后的沼液能达到40目，得到的滤液进入无害化处理池。与负压浓缩反应器连接的过滤池是二级过滤单元，对经过无害化处理后的沼液进行二级过滤，此时用的过滤设备为板框压滤机，过滤后达到120目，得到的滤液进入负压浓缩反应。
络配池，其与所述负压浓缩反应器连通，经过负压浓缩得到的浓缩沼液引入到络配池中，加入一定的药剂进行混合络配，使沼液最终形成高效的液体复合肥。另外，所述络配池内设置有定量加药装置，所述定量加药装置与一计量称连接，经过称量的药剂直接投放到加药装置中，能够准确控制加药量。且所述定量加药装置内设置有搅拌器8，使所加药剂能够混合均匀。所述定量加药装置可以解决加药过程中存在的不能精确加药、加药剂堵塞等问题，实现可控、精确、连续加药。
所述的沼液回收系统中，所述定量加药装置包括药剂存储罐3、加药箱1和水箱2，所述药剂存储罐3设置于所述加药箱1上部，并与所述加药箱1内部连通，所述药剂存储罐3下部设置为漏斗状，所述药剂存储罐3与所述加药箱1连接处设置有可弹性开合的阀门9。通过计量称称量出适当剂量的固体药剂，并将固体药剂投放入药剂存储罐3中，达到所需量后，所述阀门9自动打开，使药剂进入加药箱1内部。
所述加药箱1设置为多个，不同药剂使用不同加药箱1。多个所述加药箱1分别和水箱2连通，所述水箱2的出水口设置有流量计，加药箱1内添加入一定量的药剂后，通过水箱向其内注入一定量的水，使药剂在加药箱1内混合均匀，流量计用于计算水量，以准确控制药剂和水的比例。
所述的沼液回收系统中，所述加药箱1底部设置有出液口5，使经过配比与混合的药剂均匀投放到络配池中，并与络配池中的浓缩沼液充分接触，进行高效的络合反应。
所述加药箱1内的底部及出液口5内壁分别设置有多个用于检测药剂浓度的浓度探测装置6，对加药箱1内的药剂浓度进行在线监测，当达到混合均匀时打开加药箱1的出液口5，将混合好的药剂释放到络配池中。
所述的沼液回收系统中，所述加药箱1内位于出液口5上方的位置设置有冲洗装置，所述冲洗装置的出水口与所述出液口5位置对应。当检测到加药箱1内药剂浓度过高时，冲洗装置打开，对出液口5进行冲洗，防止药剂堵塞出液口5。
所述的沼液回收系统中，所述冲洗装置的进水端设置在所述加药箱1外部，并与一水泵7连接，当需要对出液口5进行冲洗时，开启水泵7，使冲洗装置内形成一定的水压，并喷射出一定压力和速度的水流，对出液口5进行高效的冲洗，有效避免堵塞。
所述冲洗装置的出水口连接有喷水头4，所述喷水头4设置为弧面，且所述喷水头4上设置有多个喷水孔，所述多个喷水孔包括一孔径较大的第一喷水孔10，及多个环绕第一喷水孔10布置的孔径较小的第二喷水孔11；所述第一喷水孔10与所述加药箱1的出液口5位置对应。开启水泵7后，从喷水头4的第一喷水孔10喷射出较强的水柱，对加药箱1的出液口5进行有效冲洗，而环绕布置的第二喷水孔11则散射到加药箱1的底部及内壁，对加药箱1底部及内壁附着的药剂进行冲洗。
所述的沼液回收系统中，还包括控制系统，所述控制系统包括多个污水监测装置及PLC，所述多个污水监测装置设置在所述络配池内的不同位置处，对污水中COD、BOD等进行实时监测，根据监测数据控制加药量。所述污水监测装置与所述PLC通讯连接并向所述PLC传输数据，并自动计算加药量。
另外，所述定量加药装置也与所述PLC通讯连接并由所述PLC控制，当需要加药时，在PLC控制下，加药装置自动进行加药。
所述的沼液回收系统中，所述络配池由多个反应釜组成，分别为一号反应釜、二号反应釜及三号反应釜，所述一号反应釜及二号反应釜分别与所述三号反应釜连通；同时所述一号反应釜和二号反应釜分别与所述负压浓缩反应器连通；
所述定量加药装置也设置为多个，且各个反应釜内分别设置有多个加药装置，所述多个加药装置分布在反应釜内的多个位置，使所加药剂与沼液能够充分混合。
一种利用沼液回收系统制备液体复合肥的方法，包括以下步骤：
步骤一、将沼液加入所述好氧发酵池内进行好氧发酵，并进行间歇曝气，好氧发酵完成后稳定沉淀1-2h；
步骤二、将稳定沉淀后的中部悬浮物经过过滤后加入无害化处理池进行无害化处理；
步骤三、将经过无害化处理的沼液引入过滤浓缩系统的过滤池进行过滤，经过过滤的沼液进一步引入负压浓缩反应器进行浓缩，保持负压80-90％，并加热至沸腾状态，使沼液浓缩倍数达到8-10倍，得到浓缩沼液；
步骤四、将所得浓缩沼液投入所述络配池，并通过加药装置加入一定的药剂进行混合络配，即得所述液体复合肥。
所述的利用沼液回收系统制备液体复合肥的方法中，步骤四中所加药剂包括药剂A、药剂B、药剂C及药剂D，其中所述药剂A为乙二胺四乙酸钠或腐植酸；药剂B为尿素或硝酸铵；药剂C为磷酸氢二钾或磷酸二氢铵；药剂D为硫酸钾或氯化钾。
所述的利用沼液回收系统制备液体复合肥的方法中，步骤四中进行混合络配的具体方法包括以下步骤：
步骤一、将部分浓缩沼液放入一号反应釜中，加入适量药剂A，搅拌，并保持温度为60-80℃，反应时间为15-25min；
步骤二、反应结束后，继续向一号反应釜中加入药剂B，搅拌，并保持温度为60-70℃，反应时间为15-25分钟，反应结束后冷却至40-45℃；
步骤三、进行步骤一的同时向二号反应釜加入药剂C和药剂D，搅拌，并保持温度为70-90℃，反应时间为15-25min，反应结束后降温至45-55℃，
步骤四、将1号、二号反应釜中反应完全的浓缩沼液同时释放到三号反应釜中，于温度40-60℃条件下搅拌10-20min，反应结束后冷却降温至40℃以下，即得到所述液体复合肥。
实施例1
首先使沼液进入好氧发酵池，间歇曝气，进行好氧反应4h，杀灭沼液中部分病菌、虫卵等，反应充分后的沼液停止曝气，并经过1h的稳定沉淀过程。
将稳定沉淀得到的悬浮液导入一级过滤单元，此处过滤采用滤网，过滤后的沼液能达到40目。过滤后的沼液进入无害化处理单元，采用生物膜处理法，可以大量快速的吸附重金属，除去不稳定氮和对作物有害的挥发性酚、有机酸等物质，符合工业化大规模生产的要求。经无害化处理后的沼液进入负压浓缩反应器，反应器内保持真空度为90％，加热沸腾将沼液浓缩10倍，低压浓缩的优点在于反应快速，并且营养损失小。浓缩后的沼液进行二次过滤，此时用的过滤设备为板框压滤机。
过滤后的沼液首先分别进入1号、二号反应釜，一号反应釜加入1重量份的沼液，并添加0.11重量份的腐植酸，反应釜内保持70℃，进行搅拌，反应20分钟，使沼液与腐植酸充分反应，均匀分散于反应釜沼液中。20分钟后，向一号反应釜中再缓慢加入0.39重量份的尿素，于反应釜内搅拌保持65℃，持续搅拌，反应20分钟，反应结束后冷却至45℃。同时在二号反应釜内也加入1重量份的沼液，并加入0.65重量份的磷酸二氢铵与0.57重量份的硫酸钾，于80℃温度下持续搅拌，反应时间为20分钟，原料充分溶解后降温至50℃。当1号、二号反应釜中沼液反应完全后，一并缓慢加入到三号反应釜内，于50℃条件下搅拌15分钟，即得到所述液体复合肥，然后进行成品灌装待售。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种沼液回收系统，其特征在于，包括：
好氧发酵池；
无害化处理池，其内设置有用于净化沼液的大粒径生物膜，所述无害化处理池与所述好氧发酵池连通；
过滤浓缩系统，其包括过滤池及负压浓缩反应器，所述过滤池与所述无害化处理池连通，所述负压浓缩反应器与所述过滤池连通；
络配池，其与所述负压浓缩反应器连通，另外，所述络配池内设置有定量加药装置，所述定量加药装置与一计量称连接，且所述定量加药装置内设置有搅拌器。
2.如权利要求1所述的沼液回收系统，其特征在于，所述定量加药装置包括药剂存储罐、加药箱和水箱，所述药剂存储罐设置于所述加药箱上部，并与所述加药箱内部连通，所述药剂存储罐下部设置为漏斗状，所述药剂存储罐与所述加药箱连接处设置有可弹性开合的阀门；
所述加药箱设置为多个，且多个所述加药箱分别和水箱连通，所述水箱的出水口设置有流量计。
3.如权利要求2所述的沼液回收系统，其特征在于，所述加药箱底部设置有出液口；
所述加药箱内的底部及出液口内壁分别设置有多个用于检测药剂浓度的浓度探测装置。
4.如权利要求3所述的沼液回收系统，其特征在于，所述加药箱内位于出液口上方的位置设置有冲洗装置，所述冲洗装置的出水口与所述出液口位置对应。
5.如权利要求4所述的沼液回收系统，其特征在于，所述冲洗装置的进水端设置在所述加药箱外部，并与一水泵连接；
所述冲洗装置的出水口连接有喷水头，所述喷水头设置为弧面，且所述喷水头上设置有多个喷水孔，所述多个喷水孔包括一孔径较大的第一喷水孔，及多个环绕第一喷水孔布置的孔径较小的第二喷水孔；所述第一喷水孔与所述加药箱的出液口位置对应。
6.如权利要求5所述的沼液回收系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括多个污水监测装置及一个PLC，所述污水监测装置设置在所述络配池内的不同位置处，所述污水监测装置与所述PLC通讯连接并向所述PLC传输数据；
另外，所述定量加药装置也与所述PLC通讯连接并由所述PLC控制。
7.如权利要求6所述的沼液回收系统，其特征在于，所述络配池由多个反应釜组成，分别为一号反应釜、二号反应釜及三号反应釜，所述一号反应釜及二号反应釜分别与所述三号反应釜连通；同时所述一号反应釜和二号反应釜分别与所述负压浓缩反应器连通；
所述定量加药装置也设置为多个，且各个反应釜内分别设置有多个加药装置。
8.一种利用如权利要求1-7中任一项所述的沼液回收系统制备液体复合肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将沼液加入所述好氧发酵池内进行好氧发酵，并进行间歇曝气，好氧发酵完成后稳定沉淀1-2h；
步骤二、将稳定沉淀后的中部悬浮物经过过滤后加入无害化处理池进行无害化处理；
步骤三、将经过无害化处理的沼液引入过滤浓缩系统的过滤池进行过滤，经过过滤的沼液进一步引入负压浓缩反应器进行浓缩，保持负压80-90％，并加热至沸腾状态，使沼液浓缩倍数达到8-10倍，得到浓缩沼液；
步骤四、将所得浓缩沼液投入所述络配池，并通过加药装置加入一定的药剂进行混合络配，即得所述液体复合肥。
9.如权利要求8所述的利用沼液回收系统制备液体复合肥的方法，其特征在于，步骤四中所加药剂包括药剂A、药剂B、药剂C及药剂D，其中所述药剂A为乙二胺四乙酸钠或腐植酸；药剂B为尿素或硝酸铵；药剂C为磷酸氢二钾或磷酸二氢铵；药剂D为硫酸钾或氯化钾。
10.如权利要求9所述的利用沼液回收系统制备液体复合肥的方法，其特征在于，步骤四中进行混合络配的具体方法包括以下步骤：
步骤一、将部分浓缩沼液放入一号反应釜中，加入适量药剂A，搅拌，并保持温度为60-80℃，反应时间为15-25min；
步骤二、反应结束后，继续向一号反应釜中加入药剂B，搅拌，并保持温度为60-70℃，反应时间为15-25分钟，反应结束后冷却至40-45℃；
步骤三、进行步骤一的同时向二号反应釜加入药剂C和药剂D，搅拌，并保持温度为70-90℃，反应时间为15-25min，反应结束后降温至45-55℃，
步骤四、将一号、二号反应釜中反应完全的浓缩沼液同时释放到三号反应釜中，于温度40-60℃条件下搅拌10-20min，反应结束后冷却降温至40℃以下，即得到所述液体复合肥。
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