CN111762919A - 一种沼液循环利用处理方法与处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种沼液循环利用处理方法与处理系统，所述方法包括如下步骤：步骤S1、向待处理的沼液中加入絮凝剂，搅拌静置，将沉淀物经无纺布过滤得到粗滤滤液，与上清液混合得到一级滤液；步骤S2、将一级滤液通过多级串联滤料，获得二级滤液，多级串联滤料包括依次设置的火山岩、石英砂、生物炭与秸秆颗粒；步骤S3、将二级滤液依次进行超滤与纳滤，纳滤后的浓缩液通过配制营养成分制成有机膏肥，纳滤后的清液返回厌氧反应罐，以作为补充水参与发酵反应。本发明采用多级串联过滤系统，有效吸附盐分、重金属，截留悬浮物与胶体，减小膜过滤污染速率与程度，并将达到纳污标准的玉米秸秆颗粒更换并可用作反应原料协同其他物质发酵，物尽其用。

Description

一种沼液循环利用处理方法与处理系统

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体而言，涉及一种沼液循环利用处理方法与处理系统。

背景技术

随着人们环保意识的提升，以及政府部门对环境相关问题的预防与治理工作，资源回收成为当前人们面临的重要问题。

沼液是一种有机物质经厌氧发酵后形成的残留液体，通常以中层清液与悬浮液混合存在，能够作为农作物的肥料，迅速被动物和农作物吸收利用。但是，沼液如果未经过合理处理和合理利用的话，其作为肥料的施肥效果不高；并且常见的沼液属于高浓度有机废水，若直接排放到环境中，将会造成二次污染。

常见的沼液养分含量比较低，其中80％以上为水分，在制肥处理过程中增大了处理难度，降低了处理效率，制出的成品肥料也含有较多水分，在运输过程中造成包装与运输成本的增高，提高沼液的处理成本。而现有的沼液浓缩方法通过膜过滤时污染严重，沼液成分复杂，颗粒粒径分布广，沼液中的盐分、重金属与悬浮液等造成膜过滤的污染，增大了膜过滤的负担。

发明内容

本发明解决的问题是：现有的沼液浓缩方法通过膜过滤时对滤膜的污染严重，沼液成分复杂，颗粒粒径分布广，沼液中的盐分、重金属与悬浮液等造成膜过滤的污染，增大了膜过滤的负担。

为解决上述问题，本发明提供一种沼液循环利用处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、向待处理的沼液中加入絮凝剂，搅拌絮凝并静置一段时间，将沉淀物经无纺布过滤得到粗滤滤液，将所述粗滤滤液与上清液混合得到一级滤液；

步骤S2、将所述一级滤液通过多级串联滤料，获得二级滤液，所述多级串联滤料包括依次设置的火山岩、石英砂、生物炭与秸秆颗粒；

步骤S3、将所述二级滤液依次进行超滤与纳滤，纳滤后的浓缩液通过配制营养成分制成有机膏肥，纳滤后的清液返回厌氧反应罐，以作为补充水参与发酵反应。

可选地，所述秸秆颗粒呈片状，片状的所述秸秆颗粒的平面宽度在20至30mm范围内；所述火山岩为球型，球型的所述火山岩的粒径在3至5mm范围内；所述石英砂为球型，球型的所述石英砂的粒径小于0.42mm。

可选地，所述步骤S3中，通过高压水泵将所述二级滤液泵入超滤膜单元处进行超滤处理，分离方式采用错流式过滤。

可选地，所述絮凝剂为氢氧化钙、硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁与氯化钙中的一种或多种。

可选地，在所述步骤S1之前，还包括：将待处理沼液以3500r/min的转速离心10min，收集上清液，向离心形成的上清液中加入所述絮凝剂。

可选地，在进行所述步骤S2时，还包括：检测所述秸秆颗粒的纳污程度，当所述秸秆颗粒的纳污程度达到纳污标准时，替换新的秸秆颗粒作为多级串联过滤的滤料，并回收达到纳污标准的秸秆颗粒作为发酵反应原料。

可选地，通过高压水泵将所述一级滤液泵入包含所述多级串联滤料的过滤装置进行多级串联过滤处理，以及将所述二级滤液依次泵入超滤装置与纳滤装置进行超滤与纳滤处理，所述高压水泵的流程在7至9L/h范围内。

可选地，在所述步骤S1之后，还包括：

将所述步骤S1中得到的所述粗滤滤渣进行堆肥，配置固态有机肥。

本发明的另一目的在于提供一种沼液循环利用处理系统，包括依次串联连接的絮凝装置、过滤装置、多级串联过滤装置、超滤装置与纳滤装置；

所述絮凝装置用于对沼液进行絮凝搅拌；

所述过滤装置用于对絮凝沉淀进行过滤，所述絮凝装置形成的上清液与所述过滤装置形成的粗滤滤液混合成为一级滤液；

所述多级串联过滤装置用于对所述一级滤液进行多级串联过滤，所述多级串联装置形成的滤液为二级滤液；

所述超滤装置用于对所述二级滤液进行超滤处理，所述纳滤装置用于对所述超滤装置形成的滤液进行纳滤处理；

还包括高压水泵，所述高压水泵适于控制所述絮凝装置产出的第一滤液依次流经所述多级串联过滤装置、所述超滤装置与所述纳滤装置。

可选地，所述多级串联过滤装置包括由火山岩、石英砂、生物炭与秸秆颗粒依次串联连接的多级串联滤料层。

本发明所述的沼液循环利用处理系统与处理方法，具有如下优点：

(1)本发明通过加入絮凝剂来破坏待处理沼液的胶体稳定性，消除原始沼液浊度较高的问题，使待处理沼液中悬浮颗粒聚集变大形成絮团，从而加快粒子聚沉，预先除去沼液中的悬浮颗粒。

(2)通过多级串联过滤系统，有效吸附盐分、重金属与截留悬浮物等；并且，通过絮凝预处理与多级串联过滤，能够解决超滤与纳滤过程中对滤膜的污染问题，降低膜过滤的负担。

(3)通过超滤与纳滤工艺的浓缩液富含氨基酸等有机物，经纳滤后得到的浓缩液与其他营养物质制成有机膏肥，施肥效率高，运输成本低；而经纳滤后的清液作为发酵原料回流入厌氧反应罐参与发酵反应，循环利用。

(4)将达到纳污标准的秸秆颗粒及时回收并作为发酵原料，协同其他物质进行发酵，在达到其过滤吸附效果的同时，物尽其用，成本低，通过替换新的秸秆滤料而减少该滤层的反冲洗时间与成本，提高过滤效率。

附图说明

图1为本发明实施例所述的沼液循环利用处理方法流程图一；

图2为本发明实施例所述的沼液循环利用处理方法流程图二。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本公开内容可以以多种不同的形式体现并且不被解释为限于本文中阐述的示例性实施方式；在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，本发明虽然对制备中的各步骤进行了如S1、S2、S3等形式的描述，但此描述方式仅为了便于理解，如S1、S2、S3等形式并不表示对各步骤先后顺序的限定。

本发明提供了一种沼液循环利用处理方法，结合图1所示，包括如下步骤：

步骤S1、絮凝预处理：向待处理的沼液中加入絮凝剂，搅拌絮凝并静置一段时间，将沉淀物经无纺布过滤得到粗滤滤液，将所述粗滤滤液与上清液混合得到一级滤液；

步骤S2、多级串联过滤处理：将所述一级滤液通过多级串联滤料，获得二级滤液，所述多级串联滤料包括依次设置的火山岩、石英砂、生物炭与秸秆颗粒；

步骤S3、超滤与纳滤处理：将所述二级滤液依次进行超滤与纳滤，纳滤后的浓缩液通过配制营养成分制成有机膏肥，纳滤后的清液返回厌氧反应罐，以作为补充水参与发酵反应。

本发明通过加入絮凝剂来破坏待处理沼液的胶体稳定性，消除原始沼液浊度较高的问题，使待处理沼液中悬浮颗粒聚集变大形成絮团，从而加快粒子聚沉，预先除去沼液中的悬浮颗粒；再通过多级串联过滤系统，有效吸附盐分、重金属与截留悬浮物等；并且，通过絮凝预处理与多级串联过滤，能够解决超滤与纳滤过程中对滤膜的污染问题，降低膜过滤的负担，以及通过超滤与纳滤工艺的浓缩液富含氨基酸等有机物，经纳滤后得到的浓缩液与其他营养物质制成有机膏肥，施肥效率高，运输成本低；而经纳滤后的清液作为发酵原料回流入厌氧反应罐参与发酵反应，循环利用。

可选地，在上述实施方式的基础上，结合图2所示，还包括：在絮凝预处理前，先将待处理沼液进行离心作业，将待处理沼液通入离心装置，以3500r/min的转速离心10min，收集上清液并依次进行所述絮凝预处理、所述多级串联过滤处理与所述超滤与纳滤处理，而离心后形成的沉淀物进行收集并作为发酵原料进入厌氧反应罐参与发酵反应。离心作业能够将沼液中的较大颗粒以及大粒径悬浮颗粒预先去除，降低下一步絮凝预处理的处理难度，并将通过物理方法收集的沉淀物作为发酵原料回收利用，提高了资源回收利用率。

可选地，结合图1所示，在进行所述步骤S2时，实时检测所述秸秆颗粒的纳污程度，当所述秸秆颗粒的纳污程度符合纳污标准时，替换新的秸秆颗粒作为多级串联过滤的滤料，并回收达到纳污标准的秸秆颗粒作为发酵反应原料。具体地，在秸秆颗粒的纳污程度符合纳污标准时，及时更换秸秆颗粒以确保秸秆颗粒对沼液的过滤与吸附作用，防止进入超滤与纳滤的沼液对滤膜造成纳污影响。另外，将达到纳污标准的秸秆颗粒及时回收并作为发酵原料，协同其他物质进行发酵，在达到其过滤吸附效果的同时，物尽其用，成本低，通过替换新的秸秆滤料而减少该滤层的反冲洗时间与成本，提高过滤效率。

需要说明的是，随着沼液添加量的增加以及处理秸秆时间的延长,玉米秸秆中纤维素、半纤维素与木质素等含量呈逐渐降低的趋势，降解效果比较明显,这是由于沼液本身具有氨化和碱化的作用,并含有对各种纤维素有降解作用的微生物；与此同时，沼液中还含有沼气厌氧发酵的微生物，有利于有机质发酵生成沼气。

实施例一

具体地，本实施例在上述沼液循环利用处理方法的基础上，提供了一种沼液循环利用处理具体实施方式，结合图2所示，包括如下步骤：

步骤S1、离心+絮凝预处理：将待处理沼液置入离心机中，以3500r/min的转速离心处理10min，离心结束后，将离心后形成的上清液收集并进行絮凝预处理，而离心后形成的沉淀物回收并作为发酵原料；

收集离心后形成的上清液，向上清液中加入氢氧化钙溶液，加入氢氧化钙的量为上清液体积的3％至5％，搅拌一定时长直至絮凝反应完成，停止搅拌并静置一定时长至絮体沉淀，收集絮凝反应的上清液，将絮凝沉淀的絮体通过无纺布式过滤装置进行固液分离，过滤装置过滤后的清液与絮凝反应的上清液混合形成一级滤液，进入步骤S2进行多级串联过滤；

需要说明的是，不同的沼液以及不同的工艺需求，搅拌时长与沉淀时长不同，在满足达到进入步骤S2进行多级串联过滤要求的基础上，搅拌时长与沉淀时长依据具体需求确定。

步骤S2、多级串联过滤处理：将一级滤液通过高压水泵导入多级过滤装置进行过滤净化处理，其中水泵流量设置在7至9L/h范围内，优选8L/h；

所述多级串联过滤装置内设有四层滤料，四层滤料为依次串联连接的火山岩、石英砂、生物炭与秸秆颗粒，依次连接的四层滤料，能够按顺序依次对沼液进行过滤。

其中，火山岩与石英砂能够有效去除一级滤液中较大颗粒悬浮物，以及步骤S1中残存的絮体；较好地，火山岩与石英砂均为球型颗粒，火山岩的粒径在3至5mm范围内，具体地为d50在3至5mm范围内；石英砂的粒径小于0.42mm，具体为透过40目泰勒筛的石英砂。先通过大粒径的火山岩去除大颗粒悬浮物，再通过小粒径的石英砂去除小颗粒悬浮物，过滤效果高。

生物炭作为一种多孔吸附材料，能够对沼液中的重金属离子进行较好的吸附，去除沼液中的重金属离子，防止沼液浓缩后制成的肥料因含有重金属而对环境造成一定的环境污染，具体地，生物炭包括由含碳有机物烧成的多孔活性炭。

最后，将生物炭处理后的沼液通过秸秆颗粒进行过滤，其中秸秆颗粒可选玉米秸秆通过粉碎机破碎呈片状颗粒，其中粉碎后的片状的秸秆颗粒面宽度在20至30mm范围内；需要说明的是，片状的秸秆颗粒多为不规则形状，片状的秸秆颗粒平面宽度指的是两个外表面上距离最远的两点之间的具体，如秸秆颗粒为圆片状时，秸秆颗粒的平面宽度为直径，秸秆颗粒为正方形片状时，平面宽度为正方形面的对角线长度。片状的秸秆颗粒比表面积大，能够曝露出更多的孔径，并且相比于球型的滤料对悬浮物的截留能力更强，能够保证后续超滤与纳滤工艺处理时较小粒径的颗粒能够正常运行，不会因一些较大悬浮物而造成超滤与纳滤的过渡阻塞；并且，秸秆颗粒能够对沼液中残存的产甲烷菌、嗜氢产甲烷菌等发酵有益菌种进行较好地截留回收。

具体地，在进行多级串联过滤过程中，实时检测所述秸秆颗粒的纳污程度，当所述秸秆颗粒的纳污程度达到纳污标准时，替换新的秸秆颗粒作为多级串联过滤的滤料，并回收达到纳污标准的秸秆颗粒作为发酵反应原料。将达到纳污标准的秸秆颗粒及时回收并作为发酵原料，秸秆颗粒本身具有发酵性，并且秸秆颗粒内部吸附有发酵有益菌种，可协同其他物质进行发酵，在达到其过滤吸附效果的同时，物尽其用。

最终经多级串联过滤处理的沼液收集并形成二级滤液。

步骤S3、将二级滤液通过高压水泵导入超滤膜处理装置，其中，高压水泵的水泵流量设置在7至9L/h范围内，优选8L/h；

具体地，超滤膜分离采用错流式分离方式，能够去除沼液中残留的固体悬浮物、胶体粒子、微生物与大分子有机物等，而沼液中的氮、磷、钾等营养物质可通过超滤膜，提高营养物质在沼液中的占比量，以及提高营养物质的COD。实验所用装置为卷式膜小型实验设备，可以换装反渗透、纳滤、超滤、微滤各类卷式膜元件。实验选择5000D超滤膜，膜材质为聚醚砜，超滤过滤压力设置为0.3MPa。

具体地，经超滤膜分离后的清液通过高压水泵导入纳滤装置，纳滤工艺能够对氨基酸等有机物质进行截留并截留在浓缩液中，收集纳滤产出的浓缩液，添加其他营养物质以进行营养平和复配制成符合国家标准要求的有机膏肥；而经纳滤膜产出的清液可作为添加水，参与厌氧反应罐的发酵反应，循环利用。实验选择10000D纳滤膜，膜材质为聚醚砜，纳滤过滤压力设置为0.9MPa

可选地，步骤S1中絮凝剂可为氢氧化钙、硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁与氯化钙中的一种或多种。

可选地，将所述步骤S1中得到的粗滤滤渣进行堆肥，配置固态有机肥。

具体地，本发明还提供一种沼液循环利用处理系统，用于实现如上述任一实施方式所述的沼液循环利用处理方法，包括依次串联连接的絮凝装置、过滤装置、多级串联过滤装置、超滤装置与纳滤装置；

所述絮凝装置用于对沼液进行絮凝搅拌；

所述过滤装置用于对絮凝沉淀进行过滤，所述絮凝装置形成的上清液与所述过滤装置形成的粗滤滤液混合成为一级滤液；

所述多级串联过滤装置用于对所述一级滤液进行多级串联过滤，所述多级串联装置形成的滤液为二级滤液；

所述超滤装置用于对所述二级滤液进行超滤处理，所述纳滤装置用于对所述超滤装置形成的滤液进行纳滤处理；

还包括高压水泵，所述高压水泵适于控制所述絮凝装置产出的第一滤液依次流经所述多级串联过滤装置、所述超滤装置与所述纳滤装置。

其中，所述多级串联过滤装置包括由火山岩、石英砂、生物炭与秸秆颗粒依次串联连接的多级串联滤料层，所述过滤器的外壳采用不锈钢制成，滤芯采用PP棉材质制成，过滤器的过滤通道呈圆柱状，其中过滤的有效柱高为800mm。火山岩、石英砂、生物炭与秸秆颗粒构成的四种滤料整体体积占整个过滤通道的4/5，预留1/5空间作为反冲洗时滤料的活动空间。具体地，每个滤料构成一层过滤层，相邻过滤层之间留有间隙，便于每一层滤料的反冲洗，以及单层滤料的更换。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种沼液循环利用处理方法，其特征在于，包括：

步骤S1、向待处理的沼液中加入絮凝剂，搅拌絮凝并静置一段时间，将沉淀物经无纺布过滤得到粗滤滤液，将所述粗滤滤液与上清液混合得到一级滤液；

步骤S2、将所述一级滤液通过多级串联滤料，获得二级滤液，所述多级串联滤料包括依次设置的火山岩、石英砂、生物炭与秸秆颗粒；

步骤S3、将所述二级滤液依次进行超滤与纳滤，纳滤后的浓缩液通过配制营养成分制成有机膏肥，纳滤后的清液返回厌氧反应罐，以作为补充水参与发酵反应。

2.根据权利要求1所述的沼液循环利用处理方法，其特征在于，所述秸秆颗粒呈片状，片状的所述秸秆颗粒的平面宽度在20至30mm范围内；所述火山岩为球型，球型的所述火山岩的粒径在3至5mm范围内；所述石英砂为球型，球型的所述石英砂的粒径小于0.42mm。

3.根据权利要求1所述的沼液循环利用处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过高压水泵将所述二级滤液泵入超滤膜单元处进行超滤处理，分离方式采用错流式过滤。

4.根据权利要求1所述的沼液循环利用处理方法，其特征在于，所述絮凝剂为氢氧化钙、硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁与氯化钙中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的沼液循环利用处理方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，还包括：

将待处理沼液以3500r/min的转速离心10min，收集上清液，向离心形成的上清液中加入所述絮凝剂。

6.根据权利要求1所述的沼液循环利用处理方法，其特征在于，在进行所述步骤S2时，还包括：检测所述秸秆颗粒的纳污程度，当所述秸秆颗粒的纳污程度达到纳污标准时，替换新的秸秆颗粒作为多级串联过滤的滤料，并回收达到纳污标准的秸秆颗粒作为发酵反应原料。

7.根据权利要求1所述的沼液循环利用处理方法，其特征在于，通过高压水泵将所述一级滤液泵入包含所述多级串联滤料的过滤装置进行多级串联过滤处理，以及将所述二级滤液依次泵入超滤装置与纳滤装置进行超滤与纳滤处理，所述高压水泵的流程在7至9L/h范围内。

8.根据权利要求1所述的沼液循环利用处理方法，其特征在于，在所述步骤S1之后，还包括：

将所述步骤S1中得到的所述粗滤滤渣进行堆肥，配置固态有机肥。

9.一种沼液循环利用处理系统，其特征在于，包括依次串联连接的絮凝装置、过滤装置、多级串联过滤装置、超滤装置与纳滤装置；

所述絮凝装置用于对沼液进行絮凝搅拌；

所述过滤装置用于对絮凝沉淀进行过滤，所述絮凝装置形成的上清液与所述过滤装置形成的粗滤滤液混合成为一级滤液；

所述多级串联过滤装置用于对所述一级滤液进行多级串联过滤，所述多级串联装置形成的滤液为二级滤液；

所述超滤装置用于对所述二级滤液进行超滤处理，所述纳滤装置用于对所述超滤装置形成的滤液进行纳滤处理；

还包括高压水泵，所述高压水泵适于控制所述絮凝装置产出的第一滤液依次流经所述多级串联过滤装置、所述超滤装置与所述纳滤装置。

10.如权利要求9所述的沼液循环利用处理系统，其特征在于，所述多级串联过滤装置包括由火山岩、石英砂、生物炭与秸秆颗粒依次串联连接的多级串联滤料层。

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