CN111217491A - 一种厌氧沼液浓缩肥生产方法与系统 - Google Patents

一种厌氧沼液浓缩肥生产方法与系统 Download PDF

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Abstract

一种厌氧沼液浓缩肥生产方法与系统，将污水经格栅机过滤后收集到集水池，泵入固液分离机，处理后的污水在调节池中均衡调节水质水量后，进入CSTR装置厌氧发酵，产生的沼气回收，产生的沼液排入沉渣池沉淀，并通过污泥回流泵将沉渣后的沼液泵回CSTR装置循环处理，沉渣池、MBR装置中积累的污泥定期排至污泥沼渣池压榨堆肥；由MBR装置分离出来的沼液渗透液再经DTRO膜装置进行浓缩，厌氧沼液通过DTRO膜装置分离出的清液收集到第二产水池，经检测达标后排放；分离出的浓缩液添加各种微量元素和其它营养成分及功能性成分调配成液肥分装。本发明解决了传统厌氧工程中沼液产量大、处理成本高、储存运输困难和营养物质含量偏低等问题，将厌氧沼液更好地回收利用。

Description

一种厌氧沼液浓缩肥生产方法与系统
技术领域
本发明涉及厌氧沼液生产制备浓缩肥领域，特别是涉及一种厌氧沼液浓缩肥生产方法与系统。
背景技术
沼液是人畜粪便和农作物秸秆等有机废物在沼气池内经厌氧发酵产生的残留物，是一种优质的有机肥料。沼液中含有氮、磷、钾、镁和钙等多种元素，活性有机成分有腐殖酸、吲哚乙酸、乳酸菌、赤霉素和细胞分裂素等植物激素以及B族维生素，还含有多种氨基酸、蛋白质、水解酶以及多种无机酸和某些抗菌素等有机分子，但是沼液中有效成分相对含量较低，废弃物处理工程周围没有足够农田消纳，长距离运输成本增加，造成沼液施用的局限性，加之我国农田土地管理分散、农户拥有土地面积小，使得沼液还田在我国仍无法广泛实施。因此，发明一种将沼液合理利用起来的厌氧沼液浓缩肥生产方法与系统很重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种厌氧沼液浓缩肥生产方法与系统，解决传统厌氧工程中沼液产量大、处理成本高、储存运输困难和营养物质含量偏低等问题，将厌氧沼液更好地回收利用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种厌氧沼液浓缩肥生产方法，其步骤为：
先将养殖污水经过格栅机隔离大颗料固体后收集到集水池，将污水泵入固液分离机进行固液分离，将分离出的大部分小颗粒粪渣悬浮物进行综合回收处理，废水进行下一步处理；
然后将除渣后的废水排入调节池，均衡调节水质水量后，泵入CSTR装置进行厌氧发酵，厌氧发酵产生的沼气回收，产生的沼液排入沉渣池沉淀，并通过污泥回流泵将沉渣后的沼液泵回CSTR装置循环处理；沉渣池中积累的污泥定期排至污泥沼渣池压榨堆肥；
接着沉渣池中的上清液流入MBR装置(Membrane Bio-Reactor)，首先进过大孔径耐污MBR膜循环处理，截留大分子物质；处理后的液体再经过微孔径MBR膜处理，截留小分子物质，水力停留一段时间，截留后积累的污泥通过排泥泵排入污泥沼渣池压榨堆肥；
然后将经过MBR装置分离后的沼液渗透液泵入第一产水池，再泵入DTRO膜装置处理，DTRO膜装置又将产水泵回第一产水池循环处理。DTRO膜装置对液体进行膜循环处理后得到浓缩液和清液。循环处理后的清液排入第二产水池，检测达标后排放；
最后将DTRO膜装置处理后的浓缩液收集到浓液池，然后排入到调配池中添加各种营养元素、成分调配成液肥包装。
优选地，为了能让废水在调节池中充分地均衡水质水量，在第二个步骤中，废水在调节池的水力停留时间为10小时。
优选地，为了让废水中的有机物经大量微生物的共同作用，被充分转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨，在第二个步骤中，厌氧发酵的环境条件为pH 6.5～7.5、溶解氧＜0.5mg/L、温度20～40℃。
优选地，为了能让沼液中的污泥充分沉淀，在第二个步骤中，沼液排入沉渣池后的沉淀停留时间为至少2小时。
优选地，所述大孔径耐污MBR膜的跨膜压力为0.016～0.02MPa；所述微孔径MBR膜的跨膜压力为0.04～0.12MPa；在MBR装置中整体水力停留时间为2～10h以充分过滤。
优选地，为了能高效地将沼液渗透液分离为浓缩液和清液，在第四个步骤中，所述DTRO膜对液体进行膜循环处理的环境条件为温度25℃、pH 7.5～8.5、压力1.55MPa。
本发明还提供一种用于实现上述方法的厌氧沼液浓缩肥生产系统，包括格栅机、集水池、固液分离机、调节池、CSTR装置、沉渣池、MBR装置、污泥回流泵、排泥泵、污泥沼渣池、第一产水池、DTRO膜装置、第二产水池、浓液池、调配池；
所述的格栅机连接集水池，所述固液分离机的进口通过泵连接至集水池，出口连接至调节池；所述CSTR装置的进口通过泵连接至调节池，出口连接沉渣池；所述沉渣池的一出口连接污泥回流泵，另一出口连接至MBR装置；所述的污泥回流泵一出口连接至CSTR装置，另一出口与泥沼渣池相连；所述的MBR装置一出口通过排泥泵与污泥沼渣池相连，另一出口通过泵与第一产水池相连；
所述的第一产水池通过泵连接至DTRO膜装置，所述的DTRO膜装置产水通过泵回流至第一产水池，所述的DTRO膜装置一出口连接至第二产水池，另一出口连接至浓液池，所述的浓液池连接至调配池。
优选地，为了便于将沉渣后的沼液泵回CSTR装置循环处理，还可让沉渣池中积累的污泥定期排至污泥沼渣池，污泥回流泵设置的两个出口不可同时开启，且通过阀门切换开关。通常只开启污泥回流泵通向CSTR装置的出口，并关闭通向污泥沼渣池的出口；当需要定期排泥时才关闭污泥回流泵通向CSTR装置的出口，并打开污泥沼渣池的出口。
优选地，所述的MBR装置中设置有大孔径耐污MBR膜和微孔径MBR膜，所述的大孔径耐污MBR膜的孔径为0.1～0.4微米，能较好地截留大颗粒物质；所述微孔径MBR膜的孔径为0.001～0.02微米，能较好地截留小颗粒物质。
优选地，为了能更高效地处理沼液渗透液，所述的DTRO膜装置使用德国进口PALLDTRO碟管式反渗透膜柱DTG W02187-1，规格为8040。
使用本发明提供的处理方法与系统，针对厌氧工程中沼液产量大、处理成本高、储存运输困难和营养物质含量偏低等问题，提出采用高耐污“MBR+DTRO膜”技术对沼液进行浓缩，分析沼液的浓缩效果，考察了浓缩后透过液水质，结果表明，“MBR+DTRO膜”技术对沼液浓缩效果良好，对电导率、COD、NH3-N的浓缩效果良好，透过液水质能够达到调浆等回用标准。通过对浓缩液农用指标的测试发现，浓缩液所含营养物质是原液的4倍，可以实现普通肥料等效施用效果，并在病虫害防治、促进作物生长、提高作物产量方面具有优势，有进一步商业化利用的潜力。整个工艺连续稳定运行，自动化程度高，运行成本低，劳动强度小，抗冲击负荷能力强。
附图说明
图1为本发明一种厌氧沼液浓缩肥生产方法与系统流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例，同时结合本发明方法与系统，对本发明进行较为详细的说明。
如图1所示的一种厌氧沼液浓缩肥生产方法与系统，
先将圈舍中排出的养殖污水经过格栅机隔离大颗料固体后，将栅渣收集外运，把污水收集到集水池，再把污水泵入固液分离机进行固液分离，将分离出的大部分小颗粒粪渣悬浮物进行堆肥或渣外运综合回收处理，废水进行下一步处理；
然后将除渣后的废水排入调节池，均衡调节水质水量，水力停留10小时后，泵入CSTR(全混合厌氧反应器)装置进行厌氧发酵，在pH为6.5～7.5、溶解氧＜0.5mg/L、温度为20～40℃的条件下进行发酵3-5天，待其污泥量达到20％左右，CSTR装置可采用CSTR厌氧发酵罐。
在养殖废水的厌氧生物处理过程中，废水中的有机物经大量微生物的共同作用，被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨，在此过程中，不同的微生物的代谢过程相互影响、制约，形成复杂的生态系统，有机物在污水中以悬浮物或胶体的形式存在，它们的厌氧降解过程可分为四个阶段，a：水解阶段，微生物利用酶将大分子切割成小分子；b：发酵(或酸化)阶段，小分子有机物被发酵菌利用，在细胞内转化为简单的化合物，这一阶段的主要产物有挥发酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨和硫化氢等；c：产乙酸阶段，此阶段中上一阶段的产物被进一步转化为乙酸等物质；d：产甲烷阶段，在此阶段产甲烷菌把乙酸、氢气、CO2等转化为甲烷。
将CSTR装置中厌氧发酵产生的沼气回收利用，产生的沼液排入沉渣池沉淀，沼液沉淀停留时间至少在2小时以上，并通过污泥回流泵将沉渣后的沼液泵回CSTR装置循环处理；沉渣池中积累的污泥定期通过污泥回流泵排至污泥沼渣池压榨堆肥；污泥回流泵的两个出口不可同时开启，且通过阀门切换开关。通常只开启污泥回流泵通向CSTR装置的出口，并关闭通向污泥沼渣池的出口；当需要定期排泥时才关闭污泥回流泵通向CSTR装置的出口，并打开污泥沼渣池的出口。
接着沉渣池中的上清液流入MBR装置(厌氧膜生物反应器Membrane Bio-Reactor)，首先进过0.1～0.4微米的大孔径耐污MBR膜循环处理，跨膜压力为0.016～0.02MPa，截留大分子物质；处理后的液体再经过0.001～0.02微米的微孔径MBR膜处理，跨膜压力为0.04～0.12MPa，截留小分子物质，MBR装置中整体水力停留时间2～10h后，截留的污泥通过排泥泵排入污泥沼渣池压榨堆肥。
然后将经过MBR装置处理后的沼液渗透液泵入第一产水池，再泵入DTRO膜(碟管式反渗透膜)装置处理；为了能更高效地处理沼液渗透液，所述的DTRO膜装置使用德国进口PALL DTRO碟管式反渗透膜柱DTG W02187-1，规格为8040。DTRO膜对液体进行膜循环处理，在温度25℃、pH7.5～8.5、压力1.55MPa的条件下，得到浓缩液和清液；DTRO膜的产水泵回第一产水池循环处理；循环处理后的清液排入第二产水池，检测后达标排放；
最后将DTRO膜装置处理后的浓缩液收集到浓液池，然后排入到调配池中添加各种大、中、微量营养元素和其它营养成分及功能性成分调配成液肥包装。
为了便于生产管理，提高效率，可将固液分离机、MBR装置、DTRO膜装置和其它辅助设备采用集成化布置；还可设置主控制柜系统，上述各个模块输入主控制柜系统中，采用PLC控制系统进行智能控制；其中，对集成化的装置进行PCL整体控制，可以基于不同的模块的实际需求灵活设置，大大提高生产效率，同时可以节省了人力成本。
上面结合附图对本发明一种厌氧沼液浓缩肥生产方法与系统进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种厌氧沼液浓缩肥生产方法，其特征在于，步骤为：
(a)将养殖污水经过格栅机隔离大颗料固体后收集到集水池，将污水泵入固液分离机进行固液分离，将分离出的大部分小颗粒粪渣悬浮物进行综合回收处理，废水进行下一步处理；
(b)除渣后的废水排入调节池，均衡调节水质水量，水力停留一段时间后，泵入CSTR装置进行厌氧发酵，厌氧发酵产生的沼气回收，产生的沼液排入沉渣池沉淀一段时间，并通过污泥回流泵将沉渣后的沼液泵回CSTR装置循环处理；沉渣池中积累的污泥定期排至污泥沼渣池压榨堆肥；
(c)沉渣池中的上清液流入MBR装置，首先进过大孔径耐污MBR膜循环处理，处理后的液体再经过微孔径MBR膜处理，水力停留一段时间，截留的污泥通过排泥泵排入污泥沼渣池压榨堆肥；
(d)将经过MBR装置处理后的液体泵入第一产水池，再泵入DTRO膜装置处理；DTRO膜装置对液体进行膜循环处理，得到浓缩液和清液；DTRO膜装置的产水泵回第一产水池循环处理；循环处理后的清液排入第二产水池，检测达标排放；
(e)将DTRO膜装置处理后的浓缩液收集到浓液池，然后排入到调配池中添加各种营养元素、成分调配成液肥包装。
2.根据权利要求1所述的厌氧沼液浓缩肥生产方法，其特征在于，在步骤(b)中，废水在调节池的水力停留时间为10小时。
3.根据权利要求1所述的厌氧沼液浓缩肥生产方法，其特征在于，在步骤(b)中，厌氧发酵的环境条件为pH 6.5～7.5、溶解氧＜0.5mg/L、温度20～40℃。
4.根据权利要求1所述的厌氧沼液浓缩肥生产方法，其特征在于，在步骤(b)中，沼液排入沉渣池后的沉淀停留时间为至少2小时。
5.根据权利要求1所述的厌氧沼液浓缩肥生产方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述大孔径耐污MBR膜的跨膜压力为0.016～0.02Mpa；所述微孔径MBR膜的跨膜压力为0.04～0.12MPa；在MBR装置中整体水力停留时间在2～10h。
6.根据权利要求1所述的厌氧沼液浓缩肥生产方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述DTRO膜对液体进行膜循环处理的环境条件为温度25℃、pH7.5～8.5、压力1.55MPa。
7.一种实现权利要求1所述方法的厌氧沼液浓缩肥生产系统，其特征在于，包括格栅机、集水池、固液分离机、调节池、CSTR装置、沉渣池、MBR装置、污泥回流泵、排泥泵、污泥沼渣池、第一产水池、DTRO膜装置、第二产水池、浓液池、调配池；
所述的格栅机连接集水池，所述固液分离机的进口通过泵连接至集水池，出口连接至调节池；所述CSTR装置的进口通过泵连接至调节池，出口连接沉渣池；所述沉渣池的一出口连接污泥回流泵，另一出口连接至MBR装置；所述的污泥回流泵一出口连接至CSTR装置，另一出口与泥沼渣池相连；所述的MBR装置一出口通过排泥泵与污泥沼渣池相连，另一出口通过泵与第一产水池相连；
所述的第一产水池通过泵连接至DTRO膜装置，所述的DTRO膜装置产水通过泵回流至第一产水池，所述的DTRO膜装置一出口连接至第二产水池，另一出口连接至浓液池，所述的浓液池连接至调配池。
8.根据权利要求7所述的厌氧沼液浓缩肥生产系统，其特征在于，所述污泥回流泵的两个出口不可同时开启，且通过阀门切换开关。
9.根据权利要求7所述的厌氧沼液浓缩肥生产系统，其特征在于，所述的MBR装置中设置有大孔径耐污MBR膜和微孔径MBR膜，所述的大孔径耐污MBR膜的孔径为0.1～0.4微米，所述微孔径MBR膜的孔径为0.001～0.02微米。
10.根据权利要求7所述的厌氧沼液浓缩肥生产系统，其特征在于，所述的DTRO膜装置中使用碟管式反渗透膜柱DTG W02187-1，规格为8040。
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