CN108002597A - 一种消化清液浓缩系统及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种消化清液浓缩再利用的系统，包括依次连接的厌氧厌氧消化产物预处理系统，粗滤系统，微滤系统，膜浓缩系统。本发明所述的实现消化清液浓缩系统和生产工艺，由于厌氧消化产物经过预处理得到消化清液，消化清液经过粗滤和微滤，然后再经过膜浓缩，得到废水和浓缩液；废水直接用于系统回收再利用，浓缩液应用于农业种植——追肥，叶面肥及浸种原液。工艺设备简单、消化清液利用率高、易操作管理、可实现消化清液的浓缩和利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种消化清液浓缩系统及其生产工艺，属于一种厌氧消化液利用技术，且实现消化液高值利用的系统和生产工艺领域。
背景技术
我国餐饮行业日益发展，餐饮企业不断增加，每天产生巨量的餐厨垃圾，据统计我国城市每年产生餐厨垃圾不低于6000万吨。同时，城市周围兴建了大量的养殖场以保证市民对肉、蛋、奶副食品的需求。进而，大量的禽畜粪便得不到合理的有效利用，使得周围环境受到一定程度的污染。为处置养殖场产生的大量粪便，使其达到无害化，利用生物厌氧发酵技术对禽畜粪便进行无害化处理，所产生的沼气不仅能够给市民提供清洁能源，同时所产生的消化液又是优质的有机肥料，将其应用到农业种植中，不仅提高有机废物资源综合利用率，进而改善城市周边的环境及卫生质量。
以城市可降解有机废物作为厌氧消化的反应物，经过生物厌氧发酵后，反应物料含固率为8％～12％，所产生的的厌氧发酵产物含固率为2％～8％，其中含有极其丰富的N，P，K，微量元素，氨基酸，腐殖酸等营养物质，可满足农作物的正常生长，可应用于农业生产种植领域中，可实现“变废为宝”——资源化再利用的目标。然而，厌氧消化产物中含有甲烷菌，长时间存放的消化液还可再次产生一定的甲烷及硫化氢气体，其存在一定的安全隐患。
厌氧消化产物经过离心脱水后，达到固、液分离的状态。液态，即消化清液中含有丰富的N，P，K，微量元素，氨基酸，生长素，有机质等营养物质，不仅可以满足植物的正常生长所需的营养元素，同时，该消化清液可将种植农作物的土壤进行改良，使得土壤中微生物的群落结构多样化，土壤空隙得以改善，而且还能够提高植物的抗病性，进而增加农作物的产量，提高农民的收入。因此，消化清液具备作为优质有机肥的条件。然而，消化清液中COD和SS含量较高，影响其作为有机肥的外观品质。
将消化清液应用在农业上，其运输成本较高，不能实现一定的经济利润。利用消化清液浓缩方法可使消化清液中的营养成分能够实现原液10-20倍，体积仅为不到原有体积的1/20。利用消化清液浓缩方法，不仅使其作为有机肥的肥效增加，颜色纯正，外观品质好，而且浓缩后的消化清液方便运输及储存，不存在安全隐患，可实现一定的经济利润。
实现上述存在以下问题：以禽畜粪便等有机废物为厌氧厌氧消化产物，利用利浦罐经过厌氧发酵后产生的消化清液数量巨大，以现有的技术水平将其排放到污水处理厂，降低其中的COD，SS，氨氮，磷等物质，达到标准后进行外排。然而，消化清液中的含有的COD，SS，氨氮，磷等物质的量较高，增加水处理的难度。若污水处理厂处理不当，则会造成水体环境的二次污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺设备结构简单、消化清液利用率高、易于操作管理的，可实现消化清液浓缩的系统及其生产工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种消化清液浓缩再利用的系统，所述系统包括依次连接的厌氧厌氧消化产物预处理系统，粗滤系统，微滤系统，膜浓缩系统。
所述厌氧消化产物预处理系统包括依次连接的离心脱水机和原水槽；所述粗滤系统包括依次连接的砂滤罐，增压泵；所述微滤系统包括依次连接的反冲洗过滤器，错流反冲洗过滤器，过滤水槽；所述膜浓缩系统包括保安过滤器、反渗透膜组件，浓缩水槽，高压泵，和清洗罐；所述保安过滤器、高压泵、反渗透膜组件依次连接；所述反渗透膜组件的浓缩口连通浓缩水槽，反渗透膜组件的排污口连通清洗罐。
优选地，所述反渗透膜组件优选为碟式(DT)反渗透膜组件。
优选地，所述系统还包括反洗器稳压泵，所述清洗罐、反洗器稳压泵、反渗透膜组件的入口依次连接，用于DT膜组件的正向冲洗，实现废水回收再利用。
优选地，所述清洗罐经反洗器稳压泵连接保安过滤器的出口、保安过滤器的入口连接错流反冲洗过滤器的出口、错流反冲洗过滤器的入口连接反冲洗过滤器的出口、反冲洗过滤器的入口连接砂滤罐的出口，用于系统设备的反向冲洗，实现废水回收再利用。
优选地，所述的消化清液是厌氧消化产物预处理的产物，其含固率小于1‰。
本发明另一方面提供一种所述系统实现消化清液浓缩再利用的方法，厌氧消化产物首先经过预处理得到消化清液，消化清液在增压泵的作用下，在自动控制和/或手动操作的控制下，依次经过粗滤系统、微滤系统，膜浓缩系统的处理，得到浓缩液和废水，废水不需要经过消毒即可用于系统反冲洗再利用，浓缩液用于农业种植中。
优选地，所述厌氧厌氧消化产物预处理包括消化液的固、液态分离，固体含固率＞20％，液体含固率＜1‰。
优选地，所述膜浓缩的浓缩倍数为10-20倍。
优选地，所述浓缩液用于农业种植中，主要包括充当农作物的追肥，叶面肥及浸种原液。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的实现消化清液浓缩系统和生产工艺，由于厌氧消化产物经过预处理得到消化清液，消化清液经过粗滤和微滤，然后再经过膜浓缩，得到废水和浓缩液；废水直接用于系统回收再利用，浓缩液应用于农业种植——追肥，叶面肥及浸种原液。工艺设备简单、消化清液利用率高、易操作管理、可实现消化清液的浓缩。
附图说明
本发明附图2幅：
图1为消化清液浓缩工艺流程图
图2为本发明实现消化清液浓缩系统原理图
图2中：1.增压泵；2.联通开关；T-101.离心脱水机；T-102.原水槽；T-103.粗滤设备；T-104.微滤设备；T-105.过滤水槽；T-106.浓缩设备；T-107.浓缩水槽；T-201.清洗罐；T-202.药剂罐。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明的实现消化清液浓缩的系统及其生产的工艺，其良好的实施方式是，系统包括依次连接的厌氧消化产物预处理系统、粗滤系统、微滤系统、膜浓缩系统，还包括自动控制系统；膜浓缩系统还包括有废水回收再利用系统；
厌氧消化产物预处理系统包括离心脱水机、原水槽，所述离心脱水机配有配药机、变频器、螺杆泵；配药机的出口与离心脱水机的入口相连接；配药机用于配制厌氧消化产物进行离心脱水所使用的絮凝剂，絮凝剂为无机高分子絮凝剂，配制浓度为4～6‰；变频器可调节螺杆泵输送药剂的频率；
所述粗滤系统包括砂滤罐、增压泵，所述增压泵与砂滤罐相连接；
所述微滤系统包括反冲洗过滤器、错流反冲洗过滤器、过滤水槽、保安过滤器，所述反冲洗过滤器、错流反冲洗过滤器和过滤水槽依次连接；
所述膜浓缩系统包括保安过滤器、高压泵、DT膜组件、浓缩水槽、液位配送器、电导率检测仪、流量传感器，所述高压泵、DT膜组件和浓缩水槽依次连接，所述液位配送器、电导率检测仪和流量传感器均设置与浓缩水槽中；
所述废水回收再利用系统一是由反洗器稳压泵、清洗罐、DT膜组件构成废水回收再利用，用于DT膜组件的正向冲洗；二是由保安过滤器、错流反冲洗过滤器、反冲洗过滤器、砂滤罐、反冲洗装置构成废水回收再利用，用于过滤设备的正向和反向冲洗。
本发明的实现消化清液浓缩的系统及其生产的工艺，其良好的实施方式是，包括：厌氧消化产物经过预处理后达到固、液分离，液态部分为消化清液，消化清液在自动控制的控制下，首先经过砂滤罐进行粗滤，然后经过反冲洗过滤器、错流反冲洗过滤器和保安过滤器进行微滤，再经过膜浓缩，得到废水和浓缩液；废水不用经过消毒可直接用于系统回收再利用，浓缩液应用于农业种植中——追肥，叶面肥及浸种原液。
厌氧消化产物预处理为厌氧消化产物在絮凝剂的作用下进行离心脱水，所得到的消化清液的含水率＞98，含固率小于2％；经过离心脱水得到的消化清液中不含有致病菌、甲烷菌等污染物。
消化清液经过粗滤，可将消化清液中粒径为50μm的悬浮物过去除；消化清液经过微滤，可将消化清液中粒径为10μm的悬浮物去除。
膜浓缩对消化清液的浓缩倍数可达到10-20倍。
废水中不含有致病菌，甲烷菌等污染物，可直接用于系统回收再利用。
浓缩液应用于农业种植中：追肥——用于果树、蔬菜进行根部灌施；叶面肥——用于果树、蔬菜进行叶面喷施；浸种原液——用于粮食农作物种子进行浸泡。
具体实施例，如图2所示：
该系统包括离心脱水机T-101、原水槽T-102、粗滤设备T-103、微滤设备T-104、过滤水槽T-105、浓缩设备T-106、浓缩水槽T-107、清洗罐T-201、药剂罐T-202。
厌氧消化产物通过提升泵进行离心脱水机T-101，在浓度为4-6‰的无机高分子絮凝剂作用下，以每小时20m3的流量，将厌氧消化产物进行离心脱水，得到的消化清液进入原水槽T-102，然后进入粗滤设备T-103，粗滤设备T-103中的砂滤罐中填充有无烟煤和石英砂，通过吸附和机械截留作用去除粒径在50μm以上的悬浮物，粗滤设备过滤后的消化清液进入微滤设备T-104，微滤设备T-104中的反冲洗过滤器的过滤精度为10μm，通过反冲洗过滤器过滤后的消化清液进入错流反冲洗过滤器，错流反冲洗过滤器的过滤精度为1μm，通过微滤设备T-104过滤后的消化清液进入过滤水槽T-105。
过滤水槽T-105中的消化清液经浓缩设备T-106中的保安过滤器过滤，保安过滤器的精度为1μm，然后经高压泵加压后进入浓缩设备T-106中的DT膜组件进行浓缩，消化清液中的各种离子、有机物、维生素、生长素、微生物等都被截留在浓缩液中，使得有机质、氮、磷、钾等营养物质集中在浓缩液中，肥效增强，当压力一定时，DT膜透过量下降10-15％时，对DT膜组件进行清洗。
废水流至清洗罐T-201，供调配药剂，同时用于系统反冲洗。浓缩液流至浓缩水槽T-107，供外运进行农业种植。
控制系统为自动控制系统，包括PLC可控制编程元件、多个液位控制器、各种接触器、断路器、指示灯等，控制设备设有手动和自动单独控制开关、转化开关等部件。
本发明尤其适用于厌氧厌氧消化产物的利用，处理后所产生的废水可满足该系统的药剂调配、系统反冲洗，而浓缩液富含有氮、磷、钾、有机质、维生素等多种营养物质，可满足植物的生长需要，将其应用于农业种植中，是良好的绿色有机液体肥。
本发明具有以下优点和积极意义：(1)不仅解决了消化清液中各项营养物质浓度偏低，农民施用操作困难且存在安全隐患的问题，同时，解决了远距离输送运输成本过高等时空和经济性问题，直接推动了沼气工程的推广以及其长期、高效地稳定运行，还是实现了厌氧消化产物的高附加值再利用，具有重要的环境保护价值和显著的经济效益和社会效益。(2)保障有力的厌氧消化产物预处理系统：厌氧消化产物预处理系统包括离心脱水机和原水槽。离心脱水机为安德里茨(中国)有限公司生产，每小时可处理厌氧消化产物20m3，可将含固率为10％左右的厌氧消化产物进行固、液分离，所得消化清液的含固率＜1‰，消化清液中不含有致病菌等污染物，进而使得该浓缩系统所得的废水中不含有致病菌和甲烷菌，保证废水可不用于消毒处理直接用于系统回收再利用，保证消化清液不会产生易燃气体。(3)精准的微滤设备：微滤设备包括反冲洗过滤器、错流反冲洗过滤器和保安过滤器。反冲洗过滤器的过滤精度为10μm，错流反冲洗过滤器的过滤精度为1μm，保安过滤器的精度为1μm，三者依次去除消化清液中粒径为10μm的悬浮物和粒径为1μm的悬浮物，减少DT膜的负荷，减缓了膜污染的发生，减少了反渗透膜的清洗次数。(4)高效环保的浓缩系统：浓缩系统中的DT膜组件为2组并联的DT式高压反渗透膜柱，投资、运行费用低、占地面积小，DT式高压反渗透膜柱为PALL公司生产，反渗透回收率高达90％，且不易堵塞。系统完全封闭，无需操作人员接触消化清液、清洗废水，完全避免了操作人员接触清洗废水及药剂方面存在的潜在危险，在运行过程中不产生额外的有害、有毒物质，对周围环境和人类没有危害，浓缩消化清液时产生的废水可用于系统的反冲洗，节约了水的用量。(5)实现自动化控制：整套系统易于操作、控制、且维护简单，操作人员仅需1名，可以实现节省人力成本的目标。
本发明实现消化清液浓缩和其生产工艺的方法，厌氧消化产物经过预处理——离心脱水后产生消化清液，消化清液在提升泵的作用下，在自动控制系统的控制下，首先经过粗滤系统去除消化清液中的大颗粒悬浮物及部分离子，再经过微滤系统去除消化清液中小颗粒悬浮物及部分离子，然后经过膜浓缩系统，得到可由于系统回收再利用的废水和浓缩液，废水无需经过消毒后，可直接用于系统调配药剂和反冲洗，浓缩液用于农业种植中——追肥，叶面肥及浸种原液。浓缩液不仅解决了消化清液中各项营养物质浓度偏低，农民施用操作困难且存在安全隐患的问题，同时，解决了远距离输送运输成本过高等时空和经济性问题，直接推动了沼气工程的推广以及其长期、高效地稳定运行，还是实现了厌氧消化产物的高附加值再利用，具有重要的环境保护价值和显著的经济效益和社会效益。
Claims (8)
1.一种消化清液浓缩再利用的系统，其特征为，所述系统包括依次连接的厌氧厌氧消化产物预处理系统，粗滤系统，微滤系统，膜浓缩系统；
所述厌氧消化产物预处理系统包括依次连接的离心脱水机和原水槽；
所述粗滤系统包括依次连接的砂滤罐，增压泵；
所述微滤系统包括依次连接的反冲洗过滤器，错流反冲洗过滤器，过滤水槽；
所述膜浓缩系统包括保安过滤器、反渗透膜组件，浓缩水槽，高压泵，和清洗罐；所述保安过滤器、高压泵、反渗透膜组件依次连接；所述反渗透膜组件的浓缩口连通浓缩水槽，反渗透膜组件的排污口与清洗罐。
2.根据权利要求1所述的一种消化清液浓缩系统，其特征为，所述系统还包括反洗器稳压泵，所述清洗罐、反洗器稳压泵、反渗透膜组件的入口依次连接。
3.根据权利要求2所述的一种消化清液浓缩系统，其特征为，所述清洗罐经反洗器稳压泵连接保安过滤器的出口、保安过滤器的入口连接错流反冲洗过滤器的出口、错流反冲洗过滤器的入口连接反冲洗过滤器的出口、反冲洗过滤器的入口连接砂滤罐的出口。
4.根据权利要求1所述的一种消化清液浓缩系统，其特征为，所述的消化清液是厌氧消化产物预处理的产物，其含固率小于1‰。
5.一种权利要求1至4任一项所述系统实现消化清液浓缩再利用的方法，其特征为，所述厌氧厌氧消化产物经过预处理后，在自动控制和/或手动操作的控制下，依次经过粗滤系统、微滤系统，膜浓缩系统的处理，得到浓缩液。
6.根据权利要求5所述的实现消化清液浓缩再利用的方法，其特征为，所述厌氧厌氧消化产物预处理包括消化液的固、液态分离，固体含固率＞20％，液体含固率＜1‰。
7.根据权利要求5所述的实现消化清液浓缩再利用的方法，其特征在于，所述膜浓缩的浓缩倍数为10-20倍。
8.根据权利要求5所述的实现消化清液浓缩再利用的方法，其特征在于，所述浓缩液用于农业种植中，主要包括充当农作物的追肥，叶面肥及浸种原液。
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