CN107021600A - 猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺与装置 - Google Patents

猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺与装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107021600A
CN107021600A CN201610265956.3A CN201610265956A CN107021600A CN 107021600 A CN107021600 A CN 107021600A CN 201610265956 A CN201610265956 A CN 201610265956A CN 107021600 A CN107021600 A CN 107021600A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactor
carbon dioxide
hydrogen sulfide
ammonia
rotary pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610265956.3A
Other languages
English (en)
Inventor
艾平
郁亮
汤炜
韩方方
刘成
石贵振
王刚
赵俊杰
张济韬
田启欢
晏水平
王明
王媛媛
王永江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong Agricultural University
Original Assignee
Huazhong Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong Agricultural University filed Critical Huazhong Agricultural University
Priority to CN201610265956.3A priority Critical patent/CN107021600A/zh
Publication of CN107021600A publication Critical patent/CN107021600A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/52—Hydrogen sulfide
    • B01D53/526—Mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/96—Regeneration, reactivation or recycling of reactants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/20—Treatment of water, waste water, or sewage by degassing, i.e. liberation of dissolved gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/103—Sulfur containing contaminants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/104—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/60—Inorganic bases or salts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B01D2256/245—Methane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/304—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/05—Biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/06—Sludge reduction, e.g. by lysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/20—Sludge processing

Abstract

本发明属于生物质新能源领域，具体涉及猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺与装置。主要工艺包括氨吹脱、二氧化碳与硫化氢吸收和二氧化碳再生过程。将35℃–55℃猪粪厌氧发酵后的沼液作为氨吹脱过程的原料，利用沼气提纯得到的甲烷气体对沼液中的游离氨进行吹脱。吹脱的氨和其它混合气体被送到二氧化碳与硫化氢吸收反应器和厌氧发酵过程产生的沼气进行接触，从而对沼气中二氧化碳和硫化氢进行吸收反应，并析出晶体。对获得的碳酸氢铵晶体进行再生可获得较高浓度的氨水(浓度10％–30％)。而氨水又可以被循环利用到沼气提纯之中，多余的氨及混合于二氧化碳中的氨可用硫酸吸收。

Description

猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺与装置
技术领域
本发明属于生物质新能源领域，具体涉及猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺与装置。
背景技术
厌氧发酵技术是目前处理动物粪便的一种常用方法。这种厌氧微生物处理工艺所需能耗少，运行费用低，还能生产沼气作为燃料。通过发酵获得的甲烷气体是一种很好的清洁能源，能够弥补化石燃料污染重及储量有限的缺点。但是直接获得的沼气中含有较多的杂质气体使其作为能源的品质下降，达不到作为汽车燃料的标准。厌氧发酵生产的沼气需要经过提纯才能得到高纯度甲烷(甲烷含量>96％)。更值得注意的是是发酵后产生的沼液往往含有丰富的氨氮，直接排放不仅严重污染环境还造成了浪费。
关于氨氮的去除目前物化法有吹脱脱氨法、气提脱氮法、折点加氯脱氮法、离子交换脱氮法、混凝沉淀脱氮法、反渗透脱氮法、电渗析法以及各类高级氧化技术；生物脱氮以及水生植物脱氮等。吹脱法去除氨氮具有效果好、操作简单、易于控制等优点，是目前较常用的物化脱氮技术。
发明内容
本发明的目的在于一种猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收与沼气提纯的工艺与装置。本发明利用猪粪厌氧发酵后的沼液提取氨，再利用氨提纯沼气。实现本发明工艺流程主要包括氨吹脱、二氧化碳与硫化氢吸收和二氧化碳再生等几个过程。本发明是基于各物质如NH3,CO2,H2S,CH4和NH4HCO3的溶解度和反应特性不同而提出的。NH3(49.6g/g水,20℃)的溶解度比CO2(0.17g/g水,20℃)和H2S(0.33g/g水,20℃)高200倍。CH4的溶解度很低，在20℃时仅为0.0024g/g水。NH4HCO3在36℃以上时会分解成NH3、CO2和水，此为吸热反应。主要反应为：
ΔH＝-26.88kJ/mol(R-1)
ΔH＝-64.26kJ/mol(R-2)
ΔH＝-72.32kJ/mol(R-3)
ΔH＝-101.22kJ/mol(R-4)
式中：ΔH为负值说明反应是放热的。根据放热反应对平衡的影响，低温高压有利于NH3和CO2吸收，而高温低压有利于NH3吹脱和CO2再生。上述分析可以看出，NH3有比较高的CO2脱除能力，并且有比较低吸收热和需要较低再生能量。
具体地，本发明的技术方案如下：
一种猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺，其特征在于，构建一个氨吹脱、二氧化碳与硫化氢吸收和二氧化碳再生系统，具体步骤为：将猪粪通过发酵罐(1)中35℃–55℃厌氧发酵后，在第一固液分离装置(14)中进行固液分离，然后将沼液送到第二储液罐(12)中，调节温度至55℃以上，调节pH至10-11；将调好的沼液输送到氨吹脱反应器(9)中，用提纯后的含量>96％的甲烷进行吹脱；将吹脱的产生的气体与厌氧发酵产生的沼气泵入二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)中，所述的反应器温度小于30℃，压力为0.1-1MPa，使硫化氢、二氧化碳与氨水发生反应，获得可用于车辆的高纯度甲烷；将反应所得液体在重力作用下流入结晶反应器(18)中，经过降温析出碳酸氢铵和硫化铵晶体；将经过第二固液分离装置(17)分离后的碳酸氢铵与硫化铵晶体经螺旋绞龙输送装置(16)送入再生反应器(2)分解生成二氧化碳、硫化氢气体和氨水，将所得的二氧化碳和硫化氢气体排出系统，将所得的氨水循环回到第一储液罐(4)，将调节好参数的即温度小于30℃，pH为9-10的氨水泵入二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)中用于提纯沼气，将多余的氨水以及随二氧化碳和硫化氢气体排出的氨气用浓硫酸进行吸收。
作为优选方案，所述的氨吹脱反应器(9)的温度为55℃-90℃，压力不超过0.1MPa。
作为优选方案，所述的二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的优选参数为：温度为24℃-27℃，压力为0.3-0.6MPa
作为优选方案，所述的再生反应器(2)的优选参数为：温度60℃-70℃，压力0.5-0.7MPa。
适用于上述述工艺的专用设备，其特征在于：
所述的专用设备包含在一个猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的系统中，所述的设备的包括厌氧发酵罐(1)、再生反应器(2)、第一旋转泵(3)、第一储液罐(4)、第二旋转泵(5)、二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)、三通阀(7)、第三旋转泵(8)、氨吹脱反应器(9)、第四旋转泵(10)、第五旋转泵(11)、第二储液罐(12)、第六旋转泵(13)、第一固液分离装置(14)、第七旋转泵(15)、螺旋绞龙输送装置(16)、第二固液分离装置(17)和结晶反应器(18)；
所述的厌氧发酵罐(1)的其中一路与第七旋转泵(15)、第一固液分离装置(14)、第六旋转泵(13)、第二储液罐(12)、第五旋转泵(11)；氨吹脱反应器(9)相连；
所述的厌氧发酵罐(1)的其中的另一路通过三通阀(7)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)入口段的管道相连；
所述的氨吹脱反应器(9)的上部出口端通过第三旋转泵(8)、三通阀(7)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的右下侧入口端相连；
所述的氨吹脱反应器(9)的下部出口端通过第四旋转泵(10)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)上部收集口相连；
所述的二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的左侧下部出口端与结晶反应器(18)、第二固液分离装置(17)、螺旋绞龙输送装置(16)与再生反应器(2)的下部入口端相连；
所述的再生反应器(2)的下部出口端通过第一旋转泵(3)、第一储液罐(4)并经过第二旋转泵(5)与所述的二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)上部入口端相连。
本发明的突出优点在于：
本发明可以大量减少化学品的使用的情况下，通过沼液中的游离氨在系统中的循环达到提纯沼气生产高附加值生物燃气的目的，并且可以生产高品质的铵肥，从而消除沼液排放过程中氨氮对环境的影响，非常有利于解决大中型沼气工程中沼液排放问题。
附图说明
图1：是本发明的总体技术流程图。
图2：是本发明工艺配套的专用设备连接图。
附图标记说明：1-厌氧发酵罐；2-再生反应器；3-第一旋转泵；4-第一储液罐；5-第二旋转泵；6-二氧化碳与硫化氢吸收反应器；7-三通阀；8-第三旋转泵；9-氨吹脱反应器；10-第四旋转泵；11-第五旋转泵；12-第二储液罐；13-第六旋转泵；14-第一固液分离装置，15-第七旋转泵，16-螺旋绞龙输送装置17-第二固液分离装置，18-结晶反应器。
具体实施方式
具体实施方式：
实施例1
由图1和图2所示：
本发明的工艺流程如下：
首先构建一个猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的系统，该系统包括一个氨吹脱、二氧化碳与硫化氢吸收和二氧化碳再生系统，将35℃–55℃猪粪厌氧发酵后的沼液作为氨吹脱过程的原料，利用氨提纯后得到的高纯度甲烷(甲烷含量>96％)对沼液中的游离氨进行吹脱，氨吹脱反应器温度须大于55℃，压力不超过0.1MPa。吹脱的氨及其它混合气体如甲烷和水蒸汽送到二氧化碳与硫化氢吸收反应器(温度小于30℃，压力为0.1–1MPa)与厌氧发酵过程产生的沼气进行接触，从而对沼气中二氧化碳和硫化氢进行吸收反应，并析出碳酸氢铵和硫化铵晶体，同时得到高纯度甲烷(甲烷含量>96％)。碳酸氢铵与硫化铵晶体一起进入再生反应器(温度大于55℃，压力不超过0.1MPa)分解生成二氧化碳和硫化氢气体以及氨水(浓度10％–30％)，二氧化碳和硫化氢气体排出系统，氨水循环回到二氧化碳与硫化氢吸收反应器用于提纯沼气，多余的氨水以及随二氧化碳和硫化氢气体排出的氨气可用浓硫酸进行吸收。
适用于上述工艺方法的专用装备(如图2所示)配置如下：
该专用设备包含在一个猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的系统中，所述的设备的配置如图2所示。包括：厌氧发酵罐(1)；再生反应器(2)；第一旋转泵(3)；第一储液罐(4)；第二旋转泵(5)；二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)；三通阀(7)；第三旋转泵(8)；氨吹脱反应器(9)；第四旋转泵(10)；第五旋转泵(11)；第二储液罐(12)；第六旋转泵(13)；第一固液分离装置(14)，第七旋转泵(15)，螺旋绞龙输送装置(16)，第二固液分离装置(17)和结晶反应器(18)。
所述的厌氧发酵罐(1)的其中一路与第七旋转泵(15)、第一固液分离装置(14)、第六旋转泵(13)、第二储液罐(12)、第五旋转泵(11)和氨吹脱反应器(9)联通；
所述的厌氧发酵罐(1)的其中的另一路通过三通阀(7)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)入口段的管道相连；
所述的氨吹脱反应器(9)的上部出口端通过第三旋转泵(8)、三通阀(7)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的右下侧入口端相连；
所述的氨吹脱反应器(9)的下部出口端通过第四旋转泵(10)和二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)上部收集口相连；
所述的二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的左侧下部出口端与结晶反应器(18)、第二固液分离装置(17)、螺旋绞龙输送装置(16)和再生反应器(2)的下部入口端相连；
所述的再生反应器(2)的下部出口端通过第一旋转泵(3)、第一储液罐(4)并经过第二旋转泵(5)和二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)上部入口端相连。
本发明的实施方式是：
将待处理的猪场粪便和污水泵入厌氧发酵罐(1)进行厌氧发酵，厌氧发酵罐中装配有温度计、压力计、pH计、加热管和搅拌装置；厌氧发酵采用中温发酵方式。发酵后获得的气体通过管道泵入二氧化碳与硫化氢吸收反应器进行提纯以获得高纯度的沼气。沼渣和沼液则通过第七旋转泵(15)从厌氧发酵罐(1)底部抽出并泵入第一固液分离装置(14)中进行分离，分离出的沼液通过第六旋转泵(13)通入第二储液罐(12)，沼渣则用来制作有机肥。在第二储液罐(12)中装配有温度计、压力计、pH计、液位计和加热管。通过温度计和加热管来控制沼液温度在35℃～55℃，若pH稍低则加入少量氢氧化钙调节。把达到要求的沼液通过第五旋转泵(11)通入氨吹脱反应器(9)中，氨吹脱反应器的温度控制在55℃以上，压力控制在0.1MPa以下。吹脱使用的气体则来自气提之后的部分沼气(甲烷含量>96％)，这样不仅可以克服使用空气作为吹脱气体时提纯过程除杂困难的问题而且可以进一步吸收燃气中的CO2来获得更纯净的沼气。氨吹脱反应器(9)中沼液由顶端进入，通过喷头喷洒。反应器中部设有填料层，由侧面通过第四旋转泵(10)吹入的吹脱气体与沼液在填料层可以充分接触。吹脱后的沼液由氨吹脱反应器(9)底部排出，再继续用膜过滤、碳吸附等方法进行处理以达标排放，气体则由氨吹脱反应器(9)顶部的第三旋转泵(8)泵出，调节两个第三旋转泵(8)和第四旋转泵(10)的转速可以完成对氨吹脱反应器(9)内温度的控制。通过第三旋转泵(8)抽出的氨吹脱反应器(9)中的氨气、CO2、水蒸气和发酵产生的生物气经三通阀(7)混合后由二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的侧面该反应器，该反应器内装配有冷凝管，使温度控制在30℃以下，压力可通过阀门和第三旋转泵(8)控制，控制在0.1～1MPa之间。氨水则由二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)顶端喷洒出以吸收气流中的水蒸气、CO2和H2S，从而达到净化的目的。净化后的气体由二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)顶端排出，部分收集起来，部分通过旋转泵(10)的作用作为吹脱气体吹入氨吹脱反应器(9)。吸收了CO2和H2S的氨水经由二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)底部的阀门在重力的作用下流入位置较低的结晶反应器(18)中，在结晶反应器(18)的夹层中通入冷却水使反应器内温度迅速降低则可使溶液中的碳酸氢铵和硫化铵晶体析出。降温后的溶液和析出的晶体一起由结晶反应器(18)的底部阀门流出进入第二固液分离装置(17)，经过分离的液体经过处理后排放。晶体则通过螺旋绞龙输送装置(16)送入再生反应器(2)中，再生反应器的闸阀和第二螺旋绞龙输送装置(16)通过法兰联接。在适当的温度和压力条件下(温度应大于50℃，压力不超过0.1MPa)再生反应器(2)中的晶体分解，产物为CO2、H2S、NH3和氨水；其中气体由反应器顶部阀门排出并经过浓硫酸处理，氨水则由第一旋转泵(3)泵入第一储液罐(4)中。第一储液罐装配有温度计、压力计、pH计、液位计及冷凝管。调节好参数的氨水再由第二旋转泵(5)泵入二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)中作为提纯用的碱性溶液。
上述实施例只是本发明的一个优选的方案，但本发明的实施方式并不受上述实施方式的限制。例如获得碳酸氢铵晶体后也可以不使用再生反应器获得氨水而是用来制作高品质的氨肥，达到回收利用氨氮的目的。

Claims (5)

1.一种猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺，其特征在于，构建一个氨吹脱、二氧化碳与硫化氢吸收和二氧化碳再生系统，具体步骤为：将猪粪通过发酵罐(1)中35℃–55℃厌氧发酵后，在第一固液分离装置(14)中进行固液分离，然后将沼液送到第二储液罐(12)中，调节温度至55℃以上，调节pH至10-11；将调好的沼液输送到氨吹脱反应器(9)中，用提纯的甲烷含量>96％的甲烷进行吹脱；将吹脱的产生的气体与厌氧发酵产生的沼气泵入二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)中，所述反应器(6)的温度小于30℃，压力为0.1-1MPa，使硫化氢和二氧化碳与氨水发生反应，获得可用于车辆的高纯度甲烷；将反应所得液体在重力作用下流入结晶反应器(18)中，经过降温析出碳酸氢铵和硫化铵晶体；将经过第二固液分离装置(17)分离之后的碳酸氢铵与硫化铵晶体经螺旋绞龙输送装置(16)送入再生反应器(2)分解生成二氧化碳、硫化氢气体和氨水，将所得的二氧化碳和硫化氢气体排出系统，将所得的氨水循环回到第一储液罐(4)，将调节好参数的即温度小于30℃，pH为9-10的氨水泵入二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)中用于提纯沼气，将多余的氨水以及随二氧化碳和硫化氢气体排出的氨气用浓硫酸进行吸收。
2.根据权利要求1所述的一种猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺，其特征在于，氨吹脱反应器(9)的温度为55℃-90℃，压力不超过0.1MPa。
3.根据权利要求1所述的一种猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺，其特征在于，二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的优选参数为：温度为24℃-27℃，压力为0.3-0.6MPa。
4.根据权利要求1所述的一种猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺，其特征在于，再生反应器(2)的优选参数为：温度60℃-70℃，压力0.5-0.7MPa。
5.适用于权利要求1-4任一项所述工艺的专用设备，其特征在于：
所述的专用设备包含在一个猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的系统中，所述的设备的包括厌氧发酵罐(1)、再生反应器(2)、第一旋转泵(3)、第一储液罐(4)、第二旋转泵(5)、二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)、三通阀(7)、第三旋转泵(8)、氨吹脱反应器(9)、第四旋转泵(10)、第五旋转泵(11)、第二储液罐(12)、第六旋转泵(13)、第一固液分离装置(14)、第七旋转泵(15)、螺旋绞龙输送装置(16)、第二固液分离装置(17)和结晶反应器(18)；
所述的厌氧发酵罐(1)的其中一路与第七旋转泵(15)、第一固液分离装置(14)、第六旋转泵(13)、第二储液罐(12)、第五旋转泵(11)；氨吹脱反应器(9)相连；
所述的厌氧发酵罐(1)的其中的另一路通过三通阀(7)与二氧化碳与硫化氢吸收反应 器(6)入口段的管道相连；
所述的氨吹脱反应器(9)的上部出口端通过第三旋转泵(8)、三通阀(7)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的右下侧入口端相连；
所述的氨吹脱反应器(9)的下部出口端通过第四旋转泵(10)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)上部收集口相连；
所述的二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的左侧下部出口端与结晶反应器(18)、第二固液分离装置(17)、螺旋绞龙输送装置(16)与再生反应器(2)的下部入口端相连；
所述的再生反应器(2)的下部出口端通过第一旋转泵(3)、第一储液罐(4)并经过第二旋转泵(5)与所述的二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)上部入口端相连。
CN201610265956.3A 2016-04-26 2016-04-26 猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺与装置 Pending CN107021600A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610265956.3A CN107021600A (zh) 2016-04-26 2016-04-26 猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺与装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610265956.3A CN107021600A (zh) 2016-04-26 2016-04-26 猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺与装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107021600A true CN107021600A (zh) 2017-08-08

Family

ID=59524955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610265956.3A Pending CN107021600A (zh) 2016-04-26 2016-04-26 猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺与装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107021600A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107827248A (zh) * 2017-11-30 2018-03-23 沈阳石蜡化工有限公司 污水处理系统
CN114620907A (zh) * 2022-04-15 2022-06-14 合肥工业大学 一种利用污泥产硫化氢自养深度脱氮的方法
TWI777326B (zh) * 2020-12-11 2022-09-11 逢甲大學 可穩定菌種活性之厭氧發酵系統及其方法
WO2022256258A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 Saudi Arabian Oil Company Stripping h2s off natural gas for multiple isotope analyses
US11826699B2 (en) 2021-06-04 2023-11-28 Saudi Arabian Oil Company Stripping H2S off natural gas for multiple isotope analyses

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4163043A (en) * 1977-03-25 1979-07-31 Institut Francais Du Petrole Process for removing H2 S and CO2 from gases and regenerating the adsorbing solution
JP2002273489A (ja) * 2001-03-21 2002-09-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 液状有機性廃棄物の処理方法およびそのシステム
US7255842B1 (en) * 2003-09-22 2007-08-14 United States Of America Department Of Energy Multi-component removal in flue gas by aqua ammonia
US20080302722A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 Burke Dennis A Removal of ammonia from fermentation effluent and sequestration as ammonium bicarbonate and/or carbonate
CN102030431A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 青岛天人环境股份有限公司 一种从沼液中回收氮磷复合营养物及净化初级沼气的工艺方法
CN102060406A (zh) * 2010-11-19 2011-05-18 南京工业大学 一种高效吹脱与尾气氨资源化氨氮废水闭路处理集成工艺
CN102942973A (zh) * 2012-11-23 2013-02-27 中国农业大学 一种组合吹脱沼液深度处理和沼气提纯脱硫的方法和系统
US20130309759A1 (en) * 2010-06-11 2013-11-21 Nicholas Kennedy Methods and apparatuses for removal of hydrogen sulfide and carbon dioxide from biogas
CN105000739A (zh) * 2015-07-10 2015-10-28 华中农业大学 沼液减量化处理和沼气协同净化系统及净化方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4163043A (en) * 1977-03-25 1979-07-31 Institut Francais Du Petrole Process for removing H2 S and CO2 from gases and regenerating the adsorbing solution
JP2002273489A (ja) * 2001-03-21 2002-09-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 液状有機性廃棄物の処理方法およびそのシステム
US7255842B1 (en) * 2003-09-22 2007-08-14 United States Of America Department Of Energy Multi-component removal in flue gas by aqua ammonia
US20080302722A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 Burke Dennis A Removal of ammonia from fermentation effluent and sequestration as ammonium bicarbonate and/or carbonate
CN102030431A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 青岛天人环境股份有限公司 一种从沼液中回收氮磷复合营养物及净化初级沼气的工艺方法
US20130309759A1 (en) * 2010-06-11 2013-11-21 Nicholas Kennedy Methods and apparatuses for removal of hydrogen sulfide and carbon dioxide from biogas
CN102060406A (zh) * 2010-11-19 2011-05-18 南京工业大学 一种高效吹脱与尾气氨资源化氨氮废水闭路处理集成工艺
CN102942973A (zh) * 2012-11-23 2013-02-27 中国农业大学 一种组合吹脱沼液深度处理和沼气提纯脱硫的方法和系统
CN105000739A (zh) * 2015-07-10 2015-10-28 华中农业大学 沼液减量化处理和沼气协同净化系统及净化方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
北京化工学院无机化工专业组: "《化学工艺学—无机部分》", 中国大百科全书出版社, pages: 120 - 122 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107827248A (zh) * 2017-11-30 2018-03-23 沈阳石蜡化工有限公司 污水处理系统
TWI777326B (zh) * 2020-12-11 2022-09-11 逢甲大學 可穩定菌種活性之厭氧發酵系統及其方法
WO2022256258A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 Saudi Arabian Oil Company Stripping h2s off natural gas for multiple isotope analyses
US11826699B2 (en) 2021-06-04 2023-11-28 Saudi Arabian Oil Company Stripping H2S off natural gas for multiple isotope analyses
CN114620907A (zh) * 2022-04-15 2022-06-14 合肥工业大学 一种利用污泥产硫化氢自养深度脱氮的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107399876B (zh) 一种高氨氮废水的处理方法
CN107021600A (zh) 猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的工艺与装置
CN102725053A (zh) 正向渗透分离工艺
CN104058538B (zh) 一种废水汽提脱酸脱氨的工艺方法
CN104445573A (zh) 一种新型超临界水氧化综合处理系统及处理方法
CN109704508A (zh) 一种牛磺酸生产工艺中产生的含硫酸铵高盐废水的处理方法
CN104829494A (zh) 一种节能型尿素生产系统及其生产工艺
CN107537293A (zh) 一种闭路循环微生物脱硫及回收单质硫的方法
CN104030514B (zh) 一种双效节能废水汽提脱酸脱氨的工艺方法
CN105385479A (zh) 一种集水合物法与膜法于一体的超重力式脱硫脱碳装置
CN108862698B (zh) 针对高浓高盐有机废水超临界水氧化流化床型反应系统
CN205556427U (zh) 猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯工艺的专用设备
CN105000745B (zh) 一种含硫气田采出水处理系统
CN108569812A (zh) 一种含低浓度硫酸废水的处理系统及处理方法
CN105174581B (zh) 一种含硫气田采出水处理工艺
CN207468391U (zh) 一种用于废碱液处理的系统
CN104591382B (zh) 一种耐高浓度硫酸盐的高效厌氧反应器及其处理废水的方法
CN101732985B (zh) 沼气脱硫装置
CN101591084A (zh) 一种减少二氧化碳排放的草甘膦废水处理方法
CN107758964A (zh) 一种用于废碱液处理的系统及其处理方法
CN213357479U (zh) 一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的系统
CN107686193A (zh) 一种处理高浓度硫酸铵废水的方法
CN208995483U (zh) 一种餐厨垃圾与秸秆合成乙二醇联产lng的系统
CN105688629A (zh) 净化厌氧发酵气和回收磷酸盐及二氧化碳的方法和系统
CN217127205U (zh) 一种含盐有机废水处理系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination