CN108083857A - 一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，其特征在于，将畜禽养殖场的粪便及冲洗水进行厌氧发酵，所得沼液进行自然沉降后，经过石英砂过滤器、芯式过滤器除去大颗粒杂质，所得滤液于搅拌釜中并加入助滤剂充分搅拌后经过全不锈钢板式过滤机过滤，所得澄清沼液中加入阻垢剂，再进行陶瓷膜组件、芯式过滤器过滤，陶瓷膜微滤可除去大分子和胶体微粒，微滤滤出液最后再依次经DTRO反渗透膜、SWRO卷式反渗透膜组件两级系统浓缩，反渗透产水中COD、氨氮等含量大幅降低，可用于冲洗设备、农田灌溉或进一步处理后直接排放，浓缩液可用于复配液体有机肥料。

Description

一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法
技术领域
本发明属于沼液综合处理资源化利用领域，具体涉及一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法。
背景技术
近年来，随着畜禽养殖业的快速发展，畜禽养殖场的规模不断扩大，产生的畜禽粪便逐年累积增长，加上农田种植面积有限且农作物的季节性用肥以至于难以消纳大量的畜粪排泄物，导致环境污染和资源浪费。国家制定的系列相关的《畜禽养殖业污染物排放标准》，严格限制了畜禽粪尿的排放，伴随清洁农村行动的实施和开展，沼气工程(厌氧消化工艺)在全国范围内得到大力推广和应用。沼气工程是兼具环保、能源、经济、社会等多方面效益的环境工程技术。厌氧发酵将畜禽粪便和农作物秸秆作为原料生产沼气，沼气可用于供热和发电从而替代农村的其他生活能源，同时解决了畜禽粪便导致的环境污染和资源浪费等问题。但沼气工程同时产生大量的沼液和沼渣，其中沼液的水分含量达90％以上，体积庞大，导致运输和储存成本较高，若处理不当则会导致二次污染、资源浪费。
沼液中富含多种营养物质成分，如大量元素氮、磷、钾，微量元素Fe、Cu、Mn、Zn等，各种氨基酸、腐殖酸、维生素、植物激素等，且沼液易于农作物的吸收。因此沼液可以作为水溶性肥料单独使用或者与商业化肥、生长素、农药混合使用，以此提高农作物的产量、品质、抗病性、抗虫性，从而减少化肥和农药的使用，减少农作物的培育成本，提高农作物的经济效益。
为解决过剩的未达到国家排放标准的沼液问题，目前常用的处理沼液的工艺技术是膜分离技术，其中包括一种膜组件或者多种膜组件联合使用技术。膜分离是将沼液浓缩减量化、生态化、经济化、资源化利用的有效工艺技术。目前常用的分离膜包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、正渗透膜等等。在膜分离进行沼液浓缩过程中，往往会出现膜污染、膜污堵情况，严重时会造成膜的不可逆污染，严重影响膜的使用寿命和工艺装置的稳定运行。
发明内容
本发明目的在于克服其他畜禽沼液处理方法存在的问题的基础上而提供一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，本发明主要采用助滤剂的优化筛选，结合DTRO及SWRO膜两级工艺处理畜禽粪便厌氧发酵的沼液，并将浓缩液复配成液体有机肥，回收水资源，改善了畜禽养殖场及周边的环境，DTRO及SWRO膜组件两级处理工艺系统减缓膜污染问题，减少了运行成本。
本发明的目的主要通过以下工艺技术方案实现：
一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，其特征在于，将畜禽养殖场的粪便及冲洗水进行厌氧发酵，所得沼液进行自然沉降后，经过石英砂过滤器、芯式过滤器除去大颗粒杂质，所得滤液于搅拌釜中并加入助滤剂充分搅拌后经过全不锈钢板式过滤机过滤，所得澄清沼液中加入阻垢剂，再进行陶瓷膜组件、芯式过滤器过滤，陶瓷膜微滤可除去大分子和胶体微粒，微滤滤出液最后再依次经DTRO反渗透膜、SWRO卷式反渗透膜组件两级系统浓缩，反渗透产水中COD、氨氮等含量大幅降低，可用于冲洗设备、农田灌溉或进一步处理后直接排放，浓缩液可用于复配液体有机肥料。
畜禽粪便沼液预处理设备包括石英砂过滤器、芯式过滤器、搅拌釜、全不锈钢板式过滤器、陶瓷膜过滤器等。
前期预处理过程中所使用的石英砂过滤器和精密度为5～15μm芯式过滤器。
搅拌釜中加入的助滤剂为硅藻土、石英砂的一种或者混合物，其细度为50～120目，投加量为10～25g/L。将助滤剂加入到前期处理过的沼液后，充分搅拌0.5～1.0h后，打开回流阀进行充分循环，使助滤剂在全不锈钢板式过滤机网板上形成致密的过滤层。
全不锈钢板式过滤器的过滤精度0.5～1.0μm，操作压力为0～0.6Mpa，所得澄清滤液进入陶瓷膜组件过滤。
澄清沼液进行陶瓷膜组件过滤之前加入的阻垢剂的主要成分是六偏磷酸钠，投加剂量为5～20mg/L。
陶瓷膜组件微滤过程，所用的陶瓷膜过滤器由两支陶瓷膜串联(3芯装/支)，其过滤精度为50～100nm，陶瓷膜过滤操作压力为0.1～1.0Mpa。
反渗透过程中使用的卷式反渗透膜为SWRO两级处理工艺,其操作压力为0～2Mpa。
沼液反渗透浓缩过程中使用的DTRO反渗透膜组件为两级处理工艺，单只DTRO反渗透膜过滤面积为3m2，操作压力为0～6Mpa，浓缩液的体积是反渗透原料液的10％～30％，渗透液经DTRO反渗透膜组件、SWRO膜组件联合处理达到GB18596-2001规定的畜禽养殖业污染物排放标准。
调控反渗透浓缩液的pH值，向其中添加氮、磷、钾等大量元素、微量元素以及其他外源营养物质，各种营养物质的添加量依据浓缩液中营养物质的含量及各种农作物的生长需求而定，最后得到适用于不同农作物生长的液体有机肥。
与现有的其他技术相比，本发明的优点及技术效果主要有：
本发明主要采用助滤剂结合DTRO膜组件及SWRO膜组件两级处理工艺处理畜禽粪便厌氧发酵的沼液。发酵沼液经过自然沉降及过滤后，通过助滤剂的优化筛选，可以在全不锈钢板式过滤器中脱除原沼液中的胶体杂质、蛋白质、其他大颗粒杂质等，而营养物质成分性质基本不变。由于DTRO膜组件特殊的设计工艺，沼液在组件中的流动形态为湍流模型，加上反渗透膜组件两级处理工艺系统能够减缓膜污染问题，延长膜使用寿命和运行成本，同时通过DTRO\SWRO两级膜系统的过滤，可以保证渗透液达到GB18596-2001规定的畜禽养殖业污染物排放标准。因此，本发明所述的处理工艺实现了畜禽粪便沼液综合处理和回收利用，同时回收了水资源，避免了环境污染和资源浪费，渗透液及液体有机肥符合相关的标准。
附图说明
图1畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的工艺流程示意图。
图中，1-鸡粪厌氧发酵沼液，2-自然沉降，3-石英砂过滤器，4-芯式过滤器，5-搅拌釜，6-助滤剂，7-全不锈钢板式过滤机，8-陶瓷膜组件，9-DTRO反渗透膜组件，10-SWRO膜组件，11-浓缩液，12-渗透液，13-冲洗设备，14-制备液体有机肥，15-滤渣，16-堆肥。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细描述。
实施例1
一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，工艺流程图如图1所示，按照如下操作步骤进行：
沼液前期处理：畜禽粪便沼液经过自然沉降，沉淀物用于堆肥处理，上清液经过石英砂过滤器、芯式过滤器除去大颗粒杂质后，滤液经过泵输送至搅拌釜中处理，过滤过程中通量急剧下降时，需要及时冲洗、反冲洗石英砂过滤器。
全不锈钢板式过滤机过滤：向搅拌釜中的滤液中加入硅藻土或者其他助滤剂，添加量为10～25g/L，充分搅拌0.5～1.0h后，打开回流泵和回流阀进行充分循环，使助滤剂在全不锈钢板式过滤机网板上形成致密的过滤层。放出滤清液，进行陶瓷膜组件过滤。
陶瓷膜组件过滤：由步骤(2)得到的滤液进行陶瓷膜过滤之前加入阻垢剂，其主要成分是六偏磷酸钠，投加剂量为5～20mg/L。陶瓷膜组件前端的增压给水泵材质是304不锈钢，流量Q为25m3/h，所用的陶瓷膜过滤器由两支陶瓷膜串联(3芯装/支)，其过滤精度为50～100nm，陶瓷膜过滤操作压力为0.1～1.0Mpa。在操作压力范围内，过滤过程中若出现通量急剧下降时应对陶瓷膜组件进行清洗。
反渗透膜组件浓缩：由步骤(3)得到的澄清滤液进行芯式过滤器过滤后由泵输送至原水箱中，加入酸调节其pH值，反渗透膜组件进料由高压柱塞泵提供，流量Q为15LPM，在0～6Mpa操作压力进行反渗透浓缩，浓缩液的体积是反渗透原料液的10％～30％，沼液中各种营养成分的浓度也得到不同程度的提高。
SWRO膜组件过滤：由步骤(4)得到的渗透液在0～2Mpa操作压力下进行SWRO膜组件处理后，达到GB18596-2001规定的畜禽养殖业污染物排放标准，可将其用于冲洗膜组件或者农田灌溉。
实施例2
一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，工艺流程图如图1所示，沼液浓缩过程按照实施例1中的操作步骤进行，液体有机肥的配制选取体积浓缩了6倍的浓缩液。
液体有机肥的配制：调控反渗透浓缩液的pH值，温度等外界条件，根据反渗透浓缩液中的营养物质浓度，根据不用种类的农作物对氮磷钾等营养物质的需求，向其中添加不同比例的外援营养物质进行液体有机肥的复配，使其满足农作物的生长需要。
反渗透浓缩液中各种营养物质含量：总钾2.07×104mg/L，总氮9.70×103mg/L，总磷692mg/L，氨氮9.62×103mg/L，氨基酸总量67mg/L，铁1.74mg/L，锌1.62mg/L，锰0.05mg/L。
以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理及应用而采用的示范性的实施方式，但本发明并不仅仅局限于此。对于本领域的其他普通技术人员来说，在不脱离本发明目的和实质情况下，可以做出的改进及变型也视为本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，其特征在于，将畜禽养殖场的粪便及冲洗水进行厌氧发酵，所得沼液进行自然沉降后，经过石英砂过滤器、芯式过滤器除去大颗粒杂质，所得滤液于搅拌釜中并加入助滤剂充分搅拌后经过全不锈钢板式过滤机过滤，所得澄清沼液中加入阻垢剂，再进行陶瓷膜组件、芯式过滤器过滤，陶瓷膜微滤可除去大分子和胶体微粒，微滤滤出液最后再依次经DTRO反渗透膜、SWRO卷式反渗透膜组件两级系统浓缩，反渗透产水中COD、氨氮等含量大幅降低，可用于冲洗设备、农田灌溉或进一步处理后直接排放，浓缩液可用于复配液体有机肥料。
2.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，其特征在于：畜禽粪便沼液预处理设备包括石英砂过滤器、芯式过滤器、搅拌釜、全不锈钢板式过滤器、陶瓷膜过滤器等。其中石英砂过滤器和精密度为5～15μm芯式过滤器。
3.根据权利1要求所述的一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，其特征在于：搅拌釜中加入的助滤剂为硅藻土、石英砂的一种或者混合物，其细度为50～120目，投加量为20～50g/L，过滤精度0.5～1.0μm，操作压力为0～0.6Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，其特征在于：澄清沼液中加入的阻垢剂主要成分是六偏磷酸钠，投加剂量为5～20mg/L。
5.根据权利要求2所述的一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，其特征在于：所述陶瓷膜过滤器由两支陶瓷膜串联(3芯装/支)，其过滤精度为50～100nm，陶瓷膜过滤操作压力为0.1～1.0Mpa。
6.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，其特征在于：所述的反渗透膜为DTRO、SWRO两级处理工艺,其操作压力分别为0-6MPa和0～2MPa，浓缩液的体积是反渗透原料液的10％～30％，渗透液中COD、氨氮达到GB18596-2001规定的畜禽养殖业污染物排放标准，可用于冲洗设备或者农田灌溉。
7.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便沼液综合处理制备液体有机肥的方法，其特征在于：向反渗透浓缩液中添加氮、磷、钾、微量元素和有机质，各种营养物质的添加量依据浓缩液中营养物质的含量及各种农作物的生长需求而定，最后得到适用于不同农作物生长的液体有机肥。
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Application publication date: 20180529