CN109912100A - 一种沼液高倍浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沼液高倍浓缩系统，包括过滤装置、膜浓缩装置和低温真空蒸发装置，所述过滤装置与所述膜浓缩装置通过管路连接并将经过过滤的过滤液输送至所述膜浓缩装置中，所述膜浓缩装置与所述低温真空蒸发装置通过管路连接并将浓缩后的浓缩液输送至所述低温真空蒸发装置中进行低温真空蒸发。本发明采用过滤、膜浓缩以及低温真空蒸发相结合来对沼液进行处理，不会使沼液中的部分物质发生化学反应，能够使沼液中含有的大量对农作物生长有益的物质，例如氮、磷、钾、硫、钙、锌、各类腐殖酸和氨基酸等得到保留。

Description

一种沼液高倍浓缩系统

技术领域

本发明涉及沼液处理相关技术领域，具体涉及一种沼液高倍浓缩系统。

背景技术

近年来，国家大力推广大中型沼气工程来解决养殖粪污的环境污染问题，养殖粪污经过厌氧处理后会产生沼气，做到了资源化利用，但同时产生了大量的沼液。由于现代养殖的集约化，导致沼液比较集中，与施肥农田距离较远，沼液运输费用较高，亟需对沼液进行有效的减量化处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种沼液高倍浓缩系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种沼液高倍浓缩系统，包括过滤装置、膜浓缩装置和低温真空蒸发装置，所述过滤装置与所述膜浓缩装置通过管路连接并将经过过滤的过滤液输送至所述膜浓缩装置中，所述膜浓缩装置与所述低温真空蒸发装置通过管路连接并将浓缩后的浓缩液输送至所述低温真空蒸发装置中进行低温真空蒸发。

本发明的有益效果是：本发明采用过滤、膜浓缩以及低温真空蒸发相结合来对沼液进行处理，不会使沼液中的部分物质发生化学反应，能够使沼液中含有的大量对农作物生长有益的物质，例如氮、磷、钾、硫、钙、锌、各类腐殖酸和氨基酸等得到保留。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括增温水池，所述增温水池连接在所述膜浓缩装置与所述低温真空蒸发装置之间；所述膜浓缩装置将浓缩后的浓缩液输送至所述增温水池进行增温，所述增温水池将增温后的浓缩液输送至所述低温真空蒸发装置中进行低温真空蒸发。

采用上述进一步方案的有益效果是：增温水池的设置，可先对浓缩液进行提前增温，提高了低温真空蒸发装置的蒸发效率，大幅度降低了能耗。

进一步，所述增温水池内设有空气/水源热泵和温度传感器，所述空气/水源热泵和所述温度传感器分别连接第一控制器，所述空气/水源热泵对所述增温水池内的浓缩液进行加热；所述第一控制器控制所述温度传感器采集所述浓缩液的温度信息并转化为温度值，并当所述温度值达到第一预设温度值时，关闭所述空气/水源热泵，当所述温度值小于或等于第二预设温度值时，启动所述空气/水源热泵；其中，所述第一预设温度值＞所述第二预设温度值。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用空气/水源热泵对增温水池内的水温进行调控，效率高，能耗小，相比传统的电加热技术，效率提高了3倍左右，而且大大降低了能耗。

进一步，所述低温真空蒸发装置中浓缩液的蒸发温度为40℃，浓缩液经过低温真空蒸发后得到浓缩18-22倍的沼液浓缩液。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用40℃的蒸发温度来对浓缩液进行蒸发，使沼液中的有效成分尽可能少的流失，而且在不引起物质化学反应的同时，把多余的水分蒸发掉。

进一步，所述过滤装置包括独立设置或依次串联设置的砂石过滤器和/或碟片过滤器和/或MBR过滤器。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用多级过滤设备对沼液进行过滤，使最终得到的沼液肥料中的杂质少，为后续浓缩、蒸发等生产过程提供了有效的支撑前提。

进一步，所述MBR过滤器底部安装有曝气装置。

采用上述进一步方案的有益效果是：在MBR过滤器底部安装曝气装置，可有效去除附着在MBR过滤器上的杂质，延长过滤膜的使用寿命。

进一步，还包括反冲洗装置，所述反冲洗装置与所述过滤装置连接并对所述过滤装置进行反冲洗，所述管路上安装有压力检测装置，所述反冲洗装置中安装有反冲洗泵和/或阀门；所述压力检测装置和反冲洗泵和/或阀门分别连接第二控制器，所述压力检测装置将检测到的压力值发送至所述第二控制器，所述第二控制器根据所述过滤装置前后的压力差控制所述反冲洗泵和/或所述阀门开启或关闭。

采用上述进一步方案的有益效果是：反冲洗装置的设置，可根据压力差对过滤装置进行反冲洗，延长过滤装置的使用寿命。

进一步，所述膜浓缩装置采用3～5倍的浓缩倍数对过滤液进行浓缩。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用3～5倍的浓缩倍数对过滤液进行浓缩，经济性更好，浓缩后得到的析出清水可以达到国家二级排放标准，能够用于养殖场清洁用水或农田灌溉用水。

进一步，还包括暂存池，所述暂存池内安装有液位检测装置；所述暂存池还连接有输入管道，所述输入管道上安装第一输送泵；所述暂存池通过输出管道与所述过滤装置连接，所述输出管道上安装有第二输送泵。

采用上述进一步方案的有益效果是：暂存池的设置，可以将沼液暂时存放在暂存池中，为后续设备的运行提供充足的原料。

进一步，所述液位检测装置、所述第一输送泵和所述第二输送泵分别与第三控制器连接；

所述第三控制器控制所述液位检测装置采集所述暂存池内的液位信息并转化为液位值，并当所述液位值达到第一预设值时，控制所述第二输送泵运行；当所述液位值达到第二预设值时，控制所述第一输送泵停止运行，所述第二输送泵维持运行；当所述液位值小于或等于第三预设值时，控制所述第二输送泵停止运行；

其中，所述第二预设值＞第一预设值＞第三预设值。

采用上述进一步方案的有益效果是：利用暂存池中的液位来控制第一输送泵和第二输送泵的启停，可以实现连续生产模式，而且也有效节省了能耗。

附图说明

图1为本发明沼液高倍浓缩系统的流程结构示意图；

图2为本发明沼液高倍浓缩系统的工艺流程示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、暂存池；11、液位检测装置；12、第一输送泵；13、第二输送泵；14、输入管道；15、输出管道；2、砂石过滤器；3、碟片过滤器；4、MBR过滤器；41、曝气装置；5、膜浓缩装置；6、增温水池；7、空气/水源热泵；8、低温真空蒸发装置；9、反冲洗管路；91、反冲洗泵；10、压力检测装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，本实施例的一种沼液高倍浓缩系统，包括过滤装置、膜浓缩装置5和低温真空蒸发装置8，所述过滤装置与所述膜浓缩装置5通过管路连接并将经过过滤的过滤液输送至所述膜浓缩装置5中，所述膜浓缩装置5与所述低温真空蒸发装置8通过管路连接并将浓缩后的浓缩液输送至所述低温真空蒸发装置8中进行低温真空蒸发。

采用该系统，可将原沼液中95％以上的水回收利用，节约了水资源。同时由于由于该系统是高倍浓缩，可做到20倍以上的浓缩，浓缩液中的各种氨基酸、氮、磷、钾、硫、钙、锌等大量、中量、微量元素的比例都有大部分提高，以该系统生产的浓缩液制肥或直接做肥料用于农作物种植，可大幅度降低运输费用和施肥用量。

本实施例采用过滤、膜浓缩以及低温真空蒸发相结合来对沼液进行处理，不会使沼液中的部分物质发生化学反应，能够使沼液中含有的大量对农作物生长有益的物质，例如氮、磷、钾、硫、钙、锌、各类腐殖酸和氨基酸等得到保留，最终获得的沼液肥料营养价值高。

如图1所示，本实施例的沼液高倍浓缩系统还包括增温水池6，所述增温水池6连接在所述膜浓缩装置5与所述低温真空蒸发装置8之间；所述膜浓缩装置5将浓缩后的浓缩液输送至所述增温水池6进行增温，所述增温水池6将增温后的浓缩液输送至所述低温真空蒸发装置8中进行低温真空蒸发。增温水池的设置，可先对浓缩液进行提前增温，提高了低温真空蒸发装置的蒸发效率，大幅度降低了能耗。

如图1所示，本实施例的所述增温水池6内设有空气/水源热泵7和温度传感器，所述空气/水源热泵7和所述温度传感器分别连接第一控制器，所述空气/水源热泵7对所述增温水池6内的浓缩液进行加热；所述第一控制器控制所述温度传感器采集所述浓缩液的温度信息并转化为温度值，并当所述温度值达到第一预设温度值时，关闭所述空气/水源热泵7，当所述温度值小于或等于第二预设温度值时，启动所述空气/水源热泵7；其中，所述第一预设温度值＞所述第二预设温度值。采用空气/水源热泵对增温水池内的水温进行调控，效率高，能耗小，相比传统的电加热技术，效率提高了3倍左右，而且大大降低了能耗。其中，所述第一预设温度值为40℃，第二预设温度值可选用35℃，另外也可以选用其他低于40℃的温度值，例如38℃、30℃等，当然选用35℃是为了经济性和效率性来综合考虑得到的。

本实施例的所述低温真空蒸发装置8中浓缩液的蒸发温度为40℃，浓缩液经过低温真空蒸发后得到浓缩18-22倍的沼液浓缩液。采用40℃的蒸发温度来对浓缩液进行蒸发，使沼液中的有效成分尽可能少的流失，而且在不引起物质化学反应的同时，把多余的水分蒸发掉。传统的多效蒸发工艺，需要将料液温度加热到70℃以上，这会导致沼液中部分物质发生化学反应，造成一些有益物质的流失，本实施例选用低温真空蒸发技术，将料液温度控制在40℃一下，能够实现在不引发物质发生化学反应的同时，把多余的水分蒸发掉。

由于养殖粪污厌氧发酵后产生的沼液中含有大颗粒杂质和部分胶状物，这些物质如不经过处理，会严重影响后端设备的使用寿命，对后期产品的施用也会有不利影响。如图1所示，本实施例的所述过滤装置包括独立设置或依次串联设置的砂石过滤器2和/或碟片过滤器3和/或MBR过滤器4。采用多级过滤设备对沼液进行过滤，使最终得到的沼液肥料中的杂质少，为后续浓缩、蒸发等生产过程提供了有效的支撑前提。

其中，砂石过滤器是采用不同粒度的石英砂作为过滤材料，将沼液中的大颗粒物和胶状物拦截，而碟片过滤器中的过滤碟片材料会再次将中小型颗粒物拦截，经过这两道过滤设备，排出的沼液精度可以达到200目，基本已经满足喷灌、滴灌等设备的施用要求。其中，砂石过滤器又称石英砂过滤器，主要是以砂石作为过滤材料，是通过均质等粒径石英砂形成砂床作为过滤载体进行立体渗层过滤的过滤器，常用于一级过滤。如图1所示，本实施例的砂石过滤器，包括过滤器本体、第一石英砂层和第二石英砂层，所述第一石英砂层位于所述第二石英砂层上方，所述第一石英砂层的颗粒粒径小于所述第二石英砂层的颗粒粒径。大颗粒的石英砂位于底层，小颗粒的石英砂位于上层，当原液进入砂石过滤器时，原液先经过大颗粒石英砂层，将大颗粒杂质拦截，再进入小颗粒石英砂层，将小颗粒杂质拦截。

如图1所示，本实施例的所述MBR过滤器4底部安装有曝气装置41。本实施例的MBR过滤器采用MBR中空纤维膜进行精细过滤，过滤后的过滤液才能进入膜浓缩装置。MBR过滤器只是采用MBR中空纤维膜的过滤功能，不需要在膜上培养生物菌进行生化处理。MBR过滤器过滤精度高，而且在MBR过滤器底部安装曝气装置，可有效去除附着在MBR过滤器上的杂质，延长过滤膜的使用寿命。

如图1所示，本实施例的还包括反冲洗装置，所述反冲洗装置与所述过滤装置连接并对所述过滤装置进行反冲洗，所述管路上安装有压力检测装置10，所述反冲洗装置中安装有反冲洗泵91和/或阀门；所述压力检测装置10和反冲洗泵91和/或阀门分别连接第二控制器，所述压力检测装置10将检测到的压力值发送至所述第二控制器，所述第二控制器根据所述过滤装置前后的压力差控制所述反冲洗泵91和/或所述阀门开启或关闭。反冲洗装置的设置，可根据压力差对过滤装置进行反冲洗，延长过滤装置的使用寿命。所述反冲洗装置包括反冲洗管路9，反冲洗管路9分为三条支管分别与砂石过滤器2、碟片过滤器3和MBR过滤器4连通，反冲洗管路9用于向所述砂石过滤器2、碟片过滤器3和MBR过滤器4上端通入清水，来对这些过滤设备进行反冲洗，三条所述支管上分别安装有阀门，通过控制阀门的开启和关闭来控制支管是否连通。

其中，本实施例优选的过滤装置是采用砂石过滤器、碟片过滤器和MBR过滤器三个过滤器串联的结构。在砂石过滤器的前端管路上以及所述MBR过滤器的后端管路上分别设有压力检测装置，在砂石过滤器与碟片过滤器之间的管路上也设有压力检测装置，在碟片过滤器与MBR过滤器之间的管路上也设有压力检测装置，当这些过滤设备中的滤料因附着杂物过多，出现部分堵塞时，滤料前后端会出现压力差，通过压力检测装置来反馈这些压力值，然后通过第二控制器控制反冲洗泵以及阀门的开启和关闭，利用清水来对滤料进行冲洗，将附着的杂物去除，使过滤设备冲洗恢复正常。本实施例的反冲洗装置反冲洗时间短，不会对系统运行和正常生产造成影响，而且减少了人员维护的工作量。

本实施例的所述膜浓缩装置5采用3～5倍的浓缩倍数对过滤液进行浓缩，可优选采用4倍的浓缩倍数来对过滤液进行浓缩。膜浓缩装置采用纳滤或反渗透膜材料。采用3～5倍的浓缩倍数对过滤液进行浓缩，经济性更好，浓缩后得到的析出清水可以达到国家二级排放标准，能够用于养殖场清洁用水或农田灌溉用水。

如图1所示，本实施例的沼液高倍浓缩系统还包括暂存池1，所述暂存池1内安装有液位检测装置11；所述暂存池1还连接有输入管道14，所述输入管道14上安装第一输送泵12；所述暂存池1通过输出管道15与所述过滤装置连接，所述输出管道15上安装有第二输送泵13。暂存池的设置，可以将沼液暂时存放在暂存池中，为后续设备的运行提供充足的原料。

其中，暂存池1容积为前端设备半小时的处理量，以备应急处理。

本实施例的所述液位检测装置、所述第一输送泵12和所述第二输送泵13分别与第三控制器连接；所述第三控制器控制所述液位检测装置11采集所述暂存池1内的液位信息并转化为液位值，并当所述液位值达到第一预设值时，控制所述第二输送泵13运行；当所述液位值达到第二预设值时，控制所述第一输送泵12停止运行，所述第二输送泵13维持运行；当所述液位值小于或等于第三预设值时，控制所述第二输送泵13停止运行；其中，所述第二预设值＞第一预设值＞第三预设值。其中，所述第一预设值可选用暂存池的中间位置，第二预设值可选用暂存池靠近顶部的位置，第三预设值可选用暂存池临近底部的位置。利用暂存池中的液位来控制第一输送泵和第二输送泵的启停，可以实现连续生产模式，而且也有效节省了能耗。

本实施例的沼液高倍浓缩系统的工作流程为，如图1和图2所示，通过第一输送泵将沼液输入到暂存池中，第一输送泵持续工作，当暂存池中的沼液液位到达第一预设值(也就是暂存池高度方向的中间位置)时，第二输送泵开始运行，将暂存池中的沼液输送到砂石过滤器底部，此时，第一输送泵和第二输送泵同时运行，当暂存池中的沼液液位到达第二预设值(也就是暂存池高度方向临近顶端的位置)时，第一输送泵关闭，只有第二输送泵运行，避免暂存池中的沼液溢出；当暂存池中的沼液液位下降到第三预设值(也就是暂存池高度方向临近底部的位置)时，第二输送泵关闭，第一输送泵开启，此时不再向过滤装置中输送沼液，而是向暂存池中输入沼液，如此循环运行。沼液经过从砂石过滤器底部进入，经过砂石过滤器过滤后从顶部排出进入到碟片过滤器底部，再从碟片过滤器顶部排出后进入MBR过滤器，经过MBR过滤器过滤后进入到膜浓缩装置进行膜浓缩，膜浓缩后形成的浓缩液进入增温水池，膜浓缩过程析出的清水可直接用于灌溉等排放，浓缩液在增温水池中通过空气/水源热泵进行增温到40℃，增温后的浓缩液进入到低温真空蒸发装置进行低温真空蒸发，蒸发量控制在料液的80％，最终得到浓缩20倍左右的沼液浓缩液。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种沼液高倍浓缩系统，其特征在于，包括过滤装置、膜浓缩装置和低温真空蒸发装置，所述过滤装置与所述膜浓缩装置通过管路连接并将经过过滤的过滤液输送至所述膜浓缩装置中，所述膜浓缩装置与所述低温真空蒸发装置通过管路连接并将浓缩后的浓缩液输送至所述低温真空蒸发装置中进行低温真空蒸发。

2.根据权利要求1所述一种沼液高倍浓缩系统，其特征在于，还包括增温水池，所述增温水池连接在所述膜浓缩装置与所述低温真空蒸发装置之间；所述膜浓缩装置将浓缩后的浓缩液输送至所述增温水池进行增温，所述增温水池将增温后的浓缩液输送至所述低温真空蒸发装置中进行低温真空蒸发。

3.根据权利要求2所述一种沼液高倍浓缩系统，其特征在于，所述增温水池内设有空气/水源热泵和温度传感器，所述空气/水源热泵和所述温度传感器分别连接第一控制器，所述空气/水源热泵对所述增温水池内的浓缩液进行加热；所述第一控制器控制所述温度传感器采集所述浓缩液的温度信息并转化为温度值，并当所述温度值达到第一预设温度值时，关闭所述空气/水源热泵，当所述温度值小于或等于第二预设温度值时，启动所述空气/水源热泵；其中，所述第一预设温度值＞所述第二预设温度值。

4.根据权利要求1至3任一项所述一种沼液高倍浓缩系统，其特征在于，所述低温真空蒸发装置中浓缩液的蒸发温度为40℃，浓缩液经过低温真空蒸发后得到浓缩18-22倍的沼液浓缩液。

5.根据权利要求1至3任一项所述一种沼液高倍浓缩系统，其特征在于，所述过滤装置包括独立设置或依次串联设置的砂石过滤器和/或碟片过滤器和/或MBR过滤器。

6.根据权利要求5所述一种沼液高倍浓缩系统，其特征在于，所述MBR过滤器底部安装有曝气装置。

7.根据权利要求1至3、6任一项所述一种沼液高倍浓缩系统，其特征在于，还包括反冲洗装置，所述反冲洗装置与所述过滤装置连接并对所述过滤装置进行反冲洗，所述管路上安装有压力检测装置，所述反冲洗装置中安装有反冲洗泵和/或阀门；所述压力检测装置和反冲洗泵和/或阀门分别连接第二控制器，所述压力检测装置将检测到的压力值发送至所述第二控制器，所述第二控制器根据所述过滤装置前后的压力差控制所述反冲洗泵和/或所述阀门开启或关闭。

8.根据权利要求1至3、6任一项所述一种沼液高倍浓缩系统，其特征在于，所述膜浓缩装置采用3～5倍的浓缩倍数对过滤液进行浓缩。

9.根据权利要求1至3、6任一项所述一种沼液高倍浓缩系统，其特征在于，还包括暂存池，所述暂存池内安装有液位检测装置；所述暂存池还连接有输入管道，所述输入管道上安装第一输送泵；所述暂存池通过输出管道与所述过滤装置连接，所述输出管道上安装有第二输送泵。

10.根据权利要求9所述一种沼液高倍浓缩系统，其特征在于，所述液位检测装置、所述第一输送泵和所述第二输送泵分别与第三控制器连接；

所述第三控制器控制所述液位检测装置采集所述暂存池内的液位信息并转化为液位值，并当所述液位值达到第一预设值时，控制所述第二输送泵运行；当所述液位值达到第二预设值时，控制所述第一输送泵停止运行，所述第二输送泵维持运行；当所述液位值小于或等于第三预设值时，控制所述第二输送泵停止运行；

其中，所述第二预设值＞第一预设值＞第三预设值。