CN111841141B - 一种沼气工程沼液固液分离系统及控制方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沼气工程沼液固液分离系统，包括厌氧出料泵、第一滚筒螺杆脱水机、第二滚筒螺杆脱水机、叠螺脱水机、还田泵、沼渣缓存池搅拌器、第一沼液缓存池、第二沼液缓存池、第三沼液缓存池、沼渣缓存池、沼液存放池、调节阀门、液位计和控制中心；厌氧出料泵出口分别通过调节阀门连接至第一滚筒螺杆脱水机入口、第二滚筒螺杆脱水机入口和沼渣缓存池入口；第一滚筒螺杆脱水机沼渣出口通过皮带输送机连接至有机肥制备系统，第一滚筒螺杆脱水机沼液出口连接至第一沼液缓存池入口。本发明的有益效果是：通过第一滚筒螺杆脱水机与另一条固液分离工艺的并联配合，实现有机肥制备、沼液还田与膜处理、沼渣回收利用处理，两条工艺路线配合实施。

Description

一种沼气工程沼液固液分离系统及控制方式

技术领域

本专利涉及一种沼气工程沼液固液分离系统及控制方式，属于沼气工程沼液处理技术领域。

背景技术

沼气工程中，有机废弃物经集中式中温湿式厌氧发酵后产生大量沼液，其特点是含固率很高、粘度较高、颗粒很细。沼液的利用方式有很多，包括还田、生化处理、膜浓缩处理、好氧发酵制备有机肥处理等，还包括本公司研发的沼渣回收利用处理，其中还田最经济。但是根据《畜禽粪便还田技术规范》(GB/T 25246)，小麦、水稻、果园和菜地有使用限量，过量的沼液会发生“烧苗”等问题。由于集中式中温湿式厌氧发酵产生的沼液量巨大，采用单一的还田处理方式会产生无法及时消纳的问题，因此应采用多元化的沼液处理方式。

在这些处理方式中，当含固率超过6％时，还田存在风险，对农作物不利；生化处理和膜浓缩处理对含固率要求进一步提升，生化处理一般要求2％以下，膜浓缩处理则要求1％以下；好氧发酵制备有机肥处理要求含固率达到25％以上，否则发酵困难、发酵后的产物无法达到有机肥标准；沼液回收利用技术是对高固体沼液进行一定处理，可以输送回厌氧发酵系统进一步发酵，从而提高产气率，其含固率要求12％-20％之间。

目前，由于还田、生化处理、膜浓缩处理和沼渣回收利用处理所需的含固率完全不同，通常采用的单一的螺杆挤压机、叠螺脱水机、离心机、板框压滤机等固液分离机均难以满足多元化沼液处理方式的要求。如果多种固液分离机搭配使用，也难以在适用性和经济性上达到理想的要求，且控制方式变得非常复杂，最终导致固液分离系统运行失败。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种固液分离机设置合理、其所产生的含固率满足各处理系统要求的固液分离系统及控制方式，其投资较为经济、运行成本较低，并能保证系统运行稳定。

这种沼气工程沼液固液分离系统，包括厌氧出料泵、第一滚筒螺杆脱水机、第二滚筒螺杆脱水机、叠螺脱水机、还田泵、沼渣缓存池搅拌器、第一沼液缓存池、第二沼液缓存池、第三沼液缓存池、沼渣缓存池、沼液存放池、调节阀门、液位计和控制中心；厌氧出料泵出口分别通过调节阀门连接至第一滚筒螺杆脱水机入口、第二滚筒螺杆脱水机入口和沼渣缓存池入口；第一滚筒螺杆脱水机沼渣出口通过皮带输送机连接至有机肥制备系统，第一滚筒螺杆脱水机沼液出口连接至第一沼液缓存池入口；第二滚筒螺杆脱水机沼渣出口连接至沼渣缓存池入口，第二滚筒螺杆脱水机沼液出口连接至第二沼液缓存池入口，第二沼液缓存池设有液位计，第二沼液缓存池出口通过第二沼液缓存池输送泵连接至叠螺脱水机入口，叠螺脱水机沼渣出口连接至沼渣缓存池入口，叠螺脱水机沼液出口连接至第三沼液缓存池入口，第三沼液缓存池设有液位计，第三沼液缓存池通过第三沼液缓存池输送泵分别连接至膜浓缩处理系统和第一沼液缓存池入口，第一沼液缓存池设有液位计，第一沼液缓存池出口通过沼液输送泵连接至沼液存放池入口，沼液存放池出口连接还田泵；沼渣缓存池中设有沼渣缓存池搅拌器，沼渣缓存池出口通过沼渣缓存池出料泵连接至沼液回收利用处理系统；所有需要控制调节的设备、构筑物仪表和调节阀门均连接控制中心。

作为优选：厌氧出料泵与第二滚筒螺杆脱水机之间还设有节流孔板；厌氧出料泵与沼渣缓存池之间还设有节流孔板；第三沼液缓存池输送泵与膜浓缩处理系统之间设有节流孔板和调节阀门。

作为优选：第一滚筒螺杆脱水机设置在有机肥制备区域。

作为优选：第二滚筒螺杆脱水机与叠螺脱水机串联连接，第二滚筒螺杆脱水机和叠螺脱水机设置在沼渣回收利用处理系统区域。

作为优选：厌氧出料泵、第一滚筒螺杆脱水机、第二滚筒螺杆脱水机、第二沼液缓存池输送泵、叠螺脱水机、第三沼液缓存池输送泵、沼液输送泵、还田泵、沼渣缓存池出料泵、沼渣缓存池搅拌器、调节阀门、节流孔板和液位计均连接控制中心。

作为优选：第二沼液缓存池、第三沼液缓存池和沼渣缓存池共壁，第二滚筒螺杆脱水机和叠螺脱水机设置于沼渣缓存池上方。

作为优选：第一滚筒螺杆脱水机设置于有机肥制备系统区域的皮带输送机上方，第一沼液缓存池靠近第一滚筒螺杆脱水机设置。

这种沼气工程沼液固液分离系统的控制方式：沼液原液经厌氧出料泵后分成三路，具体如下：

第1路经调节阀门输送至第一滚筒螺杆脱水机进行固液分离，分离的沼渣经皮带输送机至制备有机肥处理，沼液自流进入第一沼液缓存池；

第2路经节流孔板和调节阀门输送至第二滚筒螺杆脱水机进行固液分离，分离的沼渣进入沼渣缓存池，沼液自流进入第二沼液缓存池；第二沼液缓存池的沼液在液位计的控制下经第二沼液缓存池输送泵输送至叠螺脱水机进行固液分离，分离的沼渣同样进入沼渣缓存池，沼液自流进入第三沼液缓存池；第三沼液缓存池的沼液在液位计的控制下，经第三沼液缓存池输送泵，一部分输送至膜浓缩处理系统，另一部分输送至第一沼液缓存池；第一沼液缓存池中缓存有第三沼液缓存池输送泵和第一滚筒螺杆脱水机固液分离来的沼液，并在液位计的控制下，经沼液输送泵输送至沼液存放池进行长时间存放，最后经还田泵还田处理；

第3路经节流孔板和调节阀门输送至沼渣缓存池，用于调配沼渣浓度；混合后的沼渣在沼渣缓存池搅拌器的作用下混合均匀，然后经沼渣缓存池出料泵输送至沼液回收利用处理系统。

本发明的有益效果是：

1、通过厌氧出料泵、滚筒螺杆脱水机、第二沼液缓存池输送泵、叠螺脱水机、第三沼液缓存池输送泵、沼液输送泵、沼渣缓存池搅拌器、沼液输送泵、还田泵、沼渣缓存池出料泵等装置，以及调节阀门和各构筑物液位计的信号控制，各装置和构筑物之间协调配合，实现整个系统的正常运行并满足各沼液处理系统的进料要求。

2、通过第一滚筒螺杆脱水机与另一条固液分离工艺的并联配合，实现有机肥制备、沼液还田与膜处理、沼渣回收利用处理，两条工艺路线配合实施。

3、通过第二滚筒螺杆脱水机和叠螺脱水机的串联配合，并通过沼液原液的调配，实现沼液含固率低于1％、沼渣含固率达到12％-20％之间的目的，实现沼液膜浓缩处理和沼渣回收利用处理的配合实施。

4、本发明通过固液分离系统及控制方式，沼液多元化处理得到顺利实施，且通过控制调节，提供了一种沼液多元化处理的不同负荷下的完美调节手段。

附图说明

图1为本专利的工艺流程示意图。

附图标记说明：1-厌氧出料泵；2-第一滚筒螺杆脱水机；3-第二滚筒螺杆脱水机；4-第二沼液缓存池输送泵；5-叠螺脱水机；6-第三沼液缓存池输送泵；7-沼液输送泵；8-还田泵；9-沼渣缓存池出料泵；10-沼渣缓存池搅拌器；11-第一沼液缓存池；12-第二沼液缓存池；13-第三沼液缓存池；14-沼渣缓存池；15-沼液存放池；16-调节阀门；17-节流孔板；18-液位计；19-控制中心。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例1

本申请实施例1提供一种沼气工程沼液固液分离系统，主要的固液分离装置采用滚筒螺杆脱水机和叠螺脱水机，滚筒螺杆脱水机价格低廉、分离效率一般，叠螺脱水机分离效率很高、但价格也较高；通过选用这两种固液分离装置，经济合理，满足本固液分离系统和多元化沼液处理的要求。

所述沼气工程沼液固液分离系统，装置主要由厌氧出料泵1、第一滚筒螺杆脱水机2、第二滚筒螺杆脱水机3、第二沼液缓存池输送泵4、叠螺脱水机5、第三沼液缓存池输送泵6、沼液输送泵7、还田泵8、沼渣缓存池出料泵9、沼渣缓存池搅拌器10组成，构筑物主要由第一沼液缓存池11、第二沼液缓存池12、第三沼液缓存池13、沼渣缓存池14、沼液存放池15组成，仪表阀门主要由调节阀门16、节流孔板17、液位计18组成，控制系统主要由控制中心19组成。通过滚筒螺杆脱水机和叠螺脱水机之间串联和并联的双重模式，以及各装置、仪表阀门和构筑物之间协调配合，完成整个系统的正常运行。

厌氧出料泵1出口分别通过调节阀门16连接至第一滚筒螺杆脱水机2入口、第二滚筒螺杆脱水机3入口和沼渣缓存池14入口；第一滚筒螺杆脱水机2沼渣出口通过皮带输送机连接至有机肥制备系统，第一滚筒螺杆脱水机2沼液出口连接至第一沼液缓存池11入口；第二滚筒螺杆脱水机3沼渣出口连接至沼渣缓存池14入口，第二滚筒螺杆脱水机3沼液出口连接至第二沼液缓存池12入口，第二沼液缓存池12设有液位计18，第二沼液缓存池12出口通过第二沼液缓存池输送泵4连接至叠螺脱水机5入口，叠螺脱水机5沼渣出口连接至沼渣缓存池14入口，叠螺脱水机5沼液出口连接至第三沼液缓存池13入口，第三沼液缓存池13设有液位计18，第三沼液缓存池13通过第三沼液缓存池输送泵6分别连接至膜浓缩处理系统和第一沼液缓存池11入口，第一沼液缓存池11中缓存有第三沼液缓存池输送泵6和第一滚筒螺杆脱水机2固液分离来的沼液，第一沼液缓存池11设有液位计18，第一沼液缓存池11出口通过沼液输送泵7连接至沼液存放池15入口，沼液存放池15出口连接还田泵8；沼渣缓存池14中设有沼渣缓存池搅拌器10，沼渣缓存池14出口通过沼渣缓存池出料泵9连接至沼液回收利用处理系统。

厌氧出料泵1与第二滚筒螺杆脱水机3之间还设有节流孔板17；厌氧出料泵1与沼渣缓存池14之间还设有节流孔板17；第三沼液缓存池输送泵6与膜浓缩处理系统之间设有节流孔板17和调节阀门16。

第一滚筒螺杆脱水机2设置在有机肥制备区域，厌氧出料泵1输送过来的沼液经第一滚筒螺杆脱水机2处理后，沼渣落入皮带输送机进而进入有机肥制备系统，沼液经自流进入第一沼液缓存池11缓存。

第二滚筒螺杆脱水机3和叠螺脱水机5采用串联模式，设置在沼渣回收利用处理系统区域；厌氧出料泵1输送过来的沼液经第二滚筒螺杆脱水机3处理后，沼渣落入沼渣缓存池14，沼液经自流进入第二沼液缓存池12缓存；然后，第二沼液缓存池输送泵4将第二沼液缓存池12缓存的沼液输送至叠螺脱水机5进一步固液分离；叠螺脱水机5的沼渣落入沼渣缓存池14，沼渣缓存池14的沼渣通过沼渣缓存池出料泵9进入沼渣回收利用处理系统；叠螺脱水机5的沼液经自流进入第三沼液缓存池13缓存，然后经第三沼液缓存池输送泵6输送至膜浓缩处理系统和第一沼液缓存池11缓存，且可以通过调节实现沼液的分配。

第一滚筒螺杆脱水机2分离后的沼渣含固率达到25％-30％，利于制备有机肥；其固体分离率达到60％以上，沼液含固率得到大幅度下降。

第二滚筒螺杆脱水机3分离率达到60％以上，叠螺脱水机5分离率达到80％以上，可以使沼液含固率降至1％以下，满足膜浓缩处理的要求；在沼渣缓存池14中的混合沼渣通过调节和搅拌，其含固率可以达到12％-20％之间，满足沼渣回收利用处理的要求。

沼渣缓存池14中的沼渣含固率有三种调节方式，一是厌氧出料泵1专门有一路管道输送至沼渣缓存池14，并通过调节阀门16调节流量，可以控制沼渣缓存池14中的沼渣含固率；二是第二滚筒螺杆脱水机3可以调节螺杆的压力或者不使用螺杆挤压，而只使用滚筒脱水，从而调节沼渣的含固率；三是叠螺脱水机5调节背压或调节加药量，从而调节调节沼渣的含固率。

第一滚筒螺杆脱水机2产生的缓存沼液和叠螺脱水机5产生的部分沼液均缓存于第一沼液缓存池11，通过沼液输送泵7输送至沼液存放池15中，并通过还田泵8还田；沼液的综合含固率可以降至6％以下，满足还田的要求。

所有设备的控制调节、构筑物仪表和调节阀门的控制，均通过信号远传至PLC控制中心，通过信号设定和反馈，调节沼液固液分离系统控制方式，满足系统的自动化运行且可以满足还田、生化处理、膜浓缩处理和沼渣回收利用处理中任何处理方式的调整。

厌氧出料泵1至第一滚筒螺杆脱水机2、第二滚筒螺杆脱水机3和沼渣缓存池5的三路管道上均设置调节阀门16用于调节流量，以及设置节流孔板17用于调节压力和流量，不仅满足三路管道不同流量和阻力的需求，还可以根据沼液处理方式调整，在通过PLC控制系统的统一控制下进行调整。

第二沼液缓存池12、第三沼液缓存池13和沼渣缓存池14共壁，第二滚筒螺杆脱水机3和叠螺脱水机5设置于沼渣缓存池14上方，不仅满足了第二滚筒螺杆脱水机和叠螺脱水机沼渣收集目的，缩短了沼液自流距离，还减少了投资费用。

第一滚筒螺杆脱水机2设置于有机肥制备系统区域的皮带输送机上方，第一沼液缓存池11设置于其附近，不仅满足沼渣收集的目的，还增加了沼液自流高度，利于沼液收集。

增加第一滚筒螺杆脱水机滚筒转速以及增加螺杆的压力，使沼渣含固率达到30％，可以减少有机肥制备过程中辅料的添加量，从而降低运行成本。

当膜浓缩处理和沼渣回收利用处理系统停运检修或降低处理量时，通过调节第一滚筒螺杆脱水机2的调节阀门16，使第一滚筒螺杆脱水机进料量增加，从而使还田沼液增加，可以缓存于沼液存放池15中，因其可存储量巨大，可以作为调节其他沼液处理系统的缓存措施，利于沼气工程正常运行。

将第二滚筒螺杆脱水机3、叠螺脱水机5和厌氧出料泵1来的缓存于沼渣缓存池14中的沼渣沼液配比调整为8:5:14，可以使混合后的沼渣含固率调整为16％，使沼渣回收利用处理运行达到最佳工况。

膜浓缩处理产生的污泥中含有大量营养成分，可以通过沼液输送泵和还田泵进行还田。

实施例2

本申请实施例2提供一种沼气工程沼液固液分离系统的控制方式，沼液原液经厌氧出料泵1后分成三路，具体如下：

第1路经调节阀门16输送至第一滚筒螺杆脱水机2进行固液分离，分离的沼渣经皮带输送机至制备有机肥处理，沼液自流进入第一沼液缓存池11。

第2路经节流孔板17和调节阀门16输送至第二滚筒螺杆脱水机3进行固液分离，分离的沼渣进入沼渣缓存池14，沼液自流进入第二沼液缓存池12。第二沼液缓存池12的沼液在液位计18的控制下经第二沼液缓存池输送泵4输送至叠螺脱水机5进行固液分离，分离的沼渣同样进入沼渣缓存池14，沼液自流进入第三沼液缓存池13。第三沼液缓存池13的沼液在液位计18的控制下，经第三沼液缓存池输送泵6，一部分输送至膜浓缩处理系统，另一部分输送至第一沼液缓存池11。第一沼液缓存池11中缓存了第三沼液缓存池输送泵6和第一滚筒螺杆脱水机2固液分离来的沼液，并在液位计18的控制下，经沼液输送泵7输送至沼液存放池15进行长时间存放，最后经还田泵8还田处理。

第3路经节流孔板17和调节阀门16输送至沼渣缓存池14，用于调配沼渣浓度。混合后的沼渣在沼渣缓存池搅拌器10的作用下混合均匀，然后经沼渣缓存池出料泵9输送至沼液回收利用处理系统。

控制中心19用于控制厌氧出料泵1、第一滚筒螺杆脱水机2、第二滚筒螺杆脱水机3、第二沼液缓存池输送泵4、叠螺脱水机5、第三沼液缓存池输送泵6、沼液输送泵7、还田泵8、沼渣缓存池出料泵9、沼渣缓存池搅拌器10、调节阀门16、节流孔板17、液位计18，通过人为参数设置和智能化控制，可以使固液分离系统正常稳定运行，且能适应各种工况，为沼气工程中沼液的有效处理提供保障。

Claims (6)

1.一种沼气工程沼液固液分离系统，其特征在于：包括厌氧出料泵（1）、第一滚筒螺杆脱水机（2）、第二滚筒螺杆脱水机（3）、叠螺脱水机（5）、还田泵（8）、沼渣缓存池搅拌器（10）、第一沼液缓存池（11）、第二沼液缓存池（12）、第三沼液缓存池（13）、沼渣缓存池（14）、沼液存放池（15）、调节阀门（16）、液位计（18）和控制中心（19）；厌氧出料泵（1）出口分别通过调节阀门（16）连接至第一滚筒螺杆脱水机（2）入口、第二滚筒螺杆脱水机（3）入口和沼渣缓存池（14）入口；第一滚筒螺杆脱水机（2）沼渣出口通过皮带输送机连接至有机肥制备系统，第一滚筒螺杆脱水机（2）沼液出口连接至第一沼液缓存池（11）入口；第二滚筒螺杆脱水机（3）沼渣出口连接至沼渣缓存池（14）入口，第二滚筒螺杆脱水机（3）沼液出口连接至第二沼液缓存池（12）入口，第二沼液缓存池（12）设有液位计（18），第二沼液缓存池（12）出口通过第二沼液缓存池输送泵（4）连接至叠螺脱水机（5）入口，叠螺脱水机（5）沼渣出口连接至沼渣缓存池（14）入口，叠螺脱水机（5）沼液出口连接至第三沼液缓存池（13）入口，第三沼液缓存池（13）设有液位计（18），第三沼液缓存池（13）通过第三沼液缓存池输送泵（6）分别连接至膜浓缩处理系统和第一沼液缓存池（11）入口，第一沼液缓存池（11）设有液位计（18），第一沼液缓存池（11）出口通过沼液输送泵（7）连接至沼液存放池（15）入口，沼液存放池（15）出口连接还田泵（8）；沼渣缓存池（14）中设有沼渣缓存池搅拌器（10），沼渣缓存池（14）出口通过沼渣缓存池出料泵（9）连接至沼液回收利用处理系统；所有需要控制调节的设备、构筑物仪表和调节阀门均连接控制中心（19）；第二滚筒螺杆脱水机（3）与叠螺脱水机（5）串联连接，第二滚筒螺杆脱水机（3）和叠螺脱水机（5）设置在沼渣回收利用处理系统区域；厌氧出料泵（1）与第二滚筒螺杆脱水机（3）之间还设有节流孔板（17）；厌氧出料泵（1）与沼渣缓存池（14）之间还设有节流孔板（17）；第三沼液缓存池输送泵（6）与膜浓缩处理系统之间设有节流孔板（17）和调节阀门（16）。

2.根据权利要求1所述的沼气工程沼液固液分离系统，其特征在于：第一滚筒螺杆脱水机（2）设置在有机肥制备区域。

3.根据权利要求1所述的沼气工程沼液固液分离系统，其特征在于：厌氧出料泵（1）、第一滚筒螺杆脱水机（2）、第二滚筒螺杆脱水机（3）、第二沼液缓存池输送泵（4）、叠螺脱水机（5）、第三沼液缓存池输送泵（6）、沼液输送泵（7）、还田泵（8）、沼渣缓存池出料泵（9）、沼渣缓存池搅拌器（10）、调节阀门（16）、节流孔板（17）和液位计（18）均连接控制中心（19）。

4.根据权利要求1所述的沼气工程沼液固液分离系统，其特征在于：第二沼液缓存池（12）、第三沼液缓存池（13）和沼渣缓存池（14）共壁，第二滚筒螺杆脱水机（3）和叠螺脱水机（5）设置于沼渣缓存池（14）上方。

5.根据权利要求1所述的沼气工程沼液固液分离系统，其特征在于：第一滚筒螺杆脱水机（2）设置于有机肥制备系统区域的皮带输送机上方，第一沼液缓存池（11）靠近第一滚筒螺杆脱水机（2）设置。

6.一种如权利要求1所述的沼气工程沼液固液分离系统的控制方式，其特征在于：沼液原液经厌氧出料泵（1）后分成三路，具体如下：

第1路经调节阀门（16）输送至第一滚筒螺杆脱水机（2）进行固液分离，分离的沼渣经皮带输送机至制备有机肥处理，沼液自流进入第一沼液缓存池（11）；

第2路经节流孔板（17）和调节阀门（16）输送至第二滚筒螺杆脱水机（3）进行固液分离，分离的沼渣进入沼渣缓存池（14），沼液自流进入第二沼液缓存池（12）；第二沼液缓存池（12）的沼液在液位计（18）的控制下经第二沼液缓存池输送泵（4）输送至叠螺脱水机（5）进行固液分离，分离的沼渣同样进入沼渣缓存池（14），沼液自流进入第三沼液缓存池（13）；第三沼液缓存池（13）的沼液在液位计（18）的控制下，经第三沼液缓存池输送泵（6），一部分输送至膜浓缩处理系统，另一部分输送至第一沼液缓存池（11）；第一沼液缓存池（11）中缓存有第三沼液缓存池输送泵（6）和第一滚筒螺杆脱水机（2）固液分离来的沼液，并在液位计（18）的控制下，经沼液输送泵（7）输送至沼液存放池（15）进行长时间存放，最后经还田泵（8）还田处理；

第3路经节流孔板（17）和调节阀门（16）输送至沼渣缓存池（14），用于调配沼渣浓度；混合后的沼渣在沼渣缓存池搅拌器（10）的作用下混合均匀，然后经沼渣缓存池出料泵（9）输送至沼液回收利用处理系统。