CN112876324A - 高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法 - Google Patents

高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，包括沉淀分离、过滤分离及膜浓缩步骤，沉淀分离及过滤分离所得固形物作为固态碳肥料，膜浓缩所得浓缩液作为水溶性有机叶面肥母液，所得透过液回到HiSAP装置前端进料口配水，从而实现高速活性制肥工艺水溶液的高价值资源化利用，节约水资源，达到零排放目标。

Description

高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法
技术领域
本发明涉及废弃物处理技术领域，具体涉及一种高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法。
背景技术
HiSAP技术(即High-Rate Stabilization and Activation Processes)，又称“高速活性制肥法”，在高温髙压反应釜中将有机固废利用水或空气中的氧进行活性氧生成及快速氧化反应，约二小时内将各类有机废弃物转化为有机肥。该工艺可实现一般固体废弃物处理的零排放目标，完成固体废弃物处理的三大宗旨，减量化、无害化，及完全资源化。
HiSAP技术脱水处理工序产生的水溶液因含有大量的腐植酸及作物需要的营养物质，可制成腐植酸水溶肥及叶面肥，具有极高的利用价值，但现有HiSAP技术只是在出料时做一个简单的固液分离，分离出少量可利用的固态物质作为有机碳肥，大部分可溶性有机活性物质未能被资源化利用，究其原因为HiSAP技术处理后各批次水溶液中含有的有机物的主要成分不同，有机物含量偏低，难以均衡利用。另外，现有HiSAP技术在前端进料时配成浆液需要使用大量新鲜水作为反应液配料，消耗大量的水资源。
发明内容
为解决现有“高速活性制肥法”技术处理后水溶液有机物含量低、含水量高，远程运输困难，难以资源化利用及现有“高速活性制肥法”技术进料配浆时需要使用新鲜水作为反应液配料，要消耗大量的水资源的技术问题，本发明提供一种高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，可实现高速活性制肥工艺水溶液高倍浓缩的高价值资源化利用，且通过本方法分离出的淡液可以作为HiSAP技术前端进料的配浆水，实现HiSAP工艺的用水内循环平衡，真正达到零排放目标，同时减少新鲜水用量。
本发明采用的技术方案是：
1.一种高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，包括以下步骤：
(1)将高速活性制肥工艺水溶液通过泵输送至沉淀池进行沉淀分离，撇除漂浮物，取中段含固量为＜3％的稳定水溶液；漂浮物及沉淀物进入固液分离机进行固液分离，所得固形物作为有机固态碳肥，所得液体回到沉淀池；
(2)将步骤(1)所得稳定水溶液通过增压泵输送到一级过滤器进行过滤分离，去除大颗粒悬浮物，过滤所得水溶液输送至中间水池，过滤物通过反洗泵输送至固液分离机进行固液分离；
(3)将中间水池的水溶液通过泵输送至二级过滤器，去除较小颗粒的悬浮物、胶体及颗粒状机械杂质，得到符合膜过滤要求的预处理液，过滤物与步骤(1)所得固形物一同作为有机固态碳肥；
(4)使步骤(3)所得预处理液通过第一级膜处理装置去除水溶液中的0.03～0.05微米的颗粒形杂质及胶体，第一级膜处理装置所得浓缩液作为有机冲施肥母液，第一级膜处理装置所得透过液进入第二级膜处理装置继续浓缩分离；
(5)第二级膜处理装置去除水溶液中的0.1～0.7纳米的的颗粒形杂质及胶体，所得浓缩液作为水溶性有机叶面肥母液，第二级膜处理装置所得透过液回到HiSAP装置前端进料口配水。
优选一级过滤器为网式过滤器，其过滤精度为50～100微米。
优选二级过滤器为袋式过滤器，其过滤精度为10～20微米。
优选第一级膜处理装置为超滤膜处理装置，超滤膜的膜孔径为0.03～0.05微米。
优选第二级膜处理装置为反渗透膜处理装置，反渗透膜的膜孔径为0.1～0.7纳米，过滤压力为2.5～3.5MPa。
优选第二级膜处理装置为高压反渗透膜处理装置，高压反渗透膜的膜孔径为0.1～0.7纳米，过滤压力为7.5～9.0MPa。
优选第二级膜处理装置由两级反渗透膜处理装置串联组成，第一级反渗透膜处理装置与第二级反渗透膜处理装置的浓缩液混合作为有机冲施肥母液，第二级反渗透膜处理装置所得透过液回到HiSAP装置前端进料口配水；第一、第二级反渗透膜的膜孔径均为0.1～0.7纳米，过滤压力均为2.5～3.5MPa。
优选漂浮物及沉淀物通过设于沉淀池上的刮吸泥机收集并通过吸泥泵输送至固液分离机。
本发明的有益效果：
1、通过预处理和膜分离方式可将“高速活性制肥法”技术处理后水溶液有机物含量浓缩到5～10倍，浓缩后的浓液可分别作为有机冲施肥母液和水溶性有机叶面肥母液使用，透过液回到HiSAP装置前端进料口配水；解决了现有“高速活性制肥法”技术处理后水溶液有机物浓度低，远程运输困难，难以资源化利用及现有“高速活性制肥法”技术进料配浆时需要使用新鲜水作为反应液配料，要消耗大量的水资源的技术问题。
2、通过本发明获取了固态碳肥料、含固态碳肥的有机冲施肥和高端水溶性有机叶面肥，经分离浓缩后获取多种类高附加值肥料，并易于运输，减少运输费用；最终淡液直接回用制浆配液，资源化利用、不产生二次污染，实现零排放。
附图说明
图1是本发明实施例1的高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法的工艺流程图。
图2是本发明实施例2的高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法的工艺流程图。
图3是本发明实施例3的高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以处理不同批次HiSAP水溶液为例，详细说明本发明的技术方案及技术效果。
实施例1
参阅图1，本实施例提供一种高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，包括以下步骤：
(1)第一批次HiSAP水溶液以2M3/h的流量通过泵输送至沉淀池，沉淀池上设有刮吸泥机及吸泥泵，漂浮物及沉淀物通过刮吸泥机收集后经吸泥泵输送至固液分离机进行固液分离，固液分离所得固形物作为有机固态碳肥，所得液体回到沉淀池；沉淀池沉淀分离约0.5小时后出水，得含固量约为0.5％的稳定水溶液；在本实施例中，所述沉淀池为斜板沉淀池，其表面水力负荷为0.75m3/m2·h；固液分离机为离心分离机；
(2)将步骤(1)所得稳定水溶液通过增压泵输送到一级过滤器进行过滤分离，去除大颗粒悬浮物，过滤所得水溶液输送至中间水池，过滤物经反洗泵输送进入固液分离机；在本实施例中，一级过滤器为滤网式过滤器，其过滤精度为50微米；
(3)将中间水池的水溶液通过泵输送至二级过滤器，进一步过滤去除较小颗粒的悬浮物、胶体及颗粒状机械杂质，得膜过滤原液，过滤物与步骤(1)所得固形物一同作为有机固态碳肥；在本实施例中，二级过滤器为袋式过滤器，其过滤精度为10微米；
(4)使步骤(3)所得膜过滤原液通过第一级膜处理装置去除水溶液中的0.03～0.05微米的颗粒形杂质及胶体，第一级膜处理装置所得浓缩液作为有机冲施肥，第一级膜处理装置所得透过液进入第二级膜处理装置继续浓缩分离；
(5)第二级膜处理装置去除水溶液中的0.1～0.7纳米的颗粒形杂质及胶体，所得浓缩液作为水溶性有机叶面肥母液，第二级膜处理装置所得透过液回到HiSAP装置前端进料口配水；
在本实施例中，第一级膜处理装置为超滤膜处理装置，超滤膜的膜孔径为0.03～0.05微米；第二级膜处理装置为低压反渗透膜处理装置，低压反渗透膜的膜孔径为0.1～0.7纳米，过滤压力为2.5MPa。
取各级膜处理装置所得浓缩液及透过液进行分析，分析结果见表1。
表1
Figure BDA0002923090790000031
Figure BDA0002923090790000041
实施例1采用一级超滤膜过滤+一级低压反渗透膜过滤处理氮、磷、钾、有机质等含量不高的HiSAP水溶液，第一级可将有机质浓缩到两倍左右，第二级可将氮、磷、钾、有机质等浓缩到3倍左右，浓液可直接用作有机冲施肥和高端水溶性有机叶面肥使用，透过液作为HiSAP前端配水，实现高速活性制肥工艺水溶液的高价值资源化利用，达到零排放的目标。
实施例2
参阅图2，本实施例提供另一种高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，包括以下步骤：
(1)第二批次HiSAP水溶液以2M3/h的流量通过泵输送至沉淀池，沉淀池上设有刮吸泥机及吸泥泵，漂浮物及沉淀物通过刮吸泥机收集后经吸泥泵输送至固液分离机进行固液分离，固液分离所得固形物作为有机固态碳肥，所得液体回到沉淀池；沉淀池沉淀分离约0.8小时后出水，得含固量约为2.8％的稳定水溶液；在本实施例中，所述沉淀池为斜板沉淀池，其表面水力负荷为1m3/m2·h，固液分离机为离心分离机；
(2)将步骤(1)所得稳定水溶液通过增压泵输送到一级过滤器进行过滤分离，去除大颗粒悬浮物，过滤所得水溶液输送至中间水池，过滤物经反洗泵输送进入固液分离机；在本实施例中，一级过滤器为滤网式过滤器，其过滤精度为100微米；
(3)将中间水池的水溶液通过泵输送至二级过滤器，进一步过滤去除较小颗粒的悬浮物、胶体及颗粒状机械杂质，得膜过滤原液，过滤物与步骤(1)所得固形物一同作为有机固态碳肥；在本实施例中，二级过滤器为袋式过滤器，其过滤精度为20微米；
(4)使步骤(3)所得膜过滤原液通过第一级膜处理装置去除水溶液中的0.03～0.05微米的颗粒形杂质及胶体，第一级膜处理装置所得浓缩液作为有机冲施肥，第一级膜处理装置所得透过液进入第二级膜处理装置继续浓缩分离；
(5)第二级膜处理装置去除水溶液中的0.1～0.7纳米的颗粒形杂质及胶体，所得浓缩液作为水溶性有机叶面肥母液，第二级膜处理装置所得透过液回到HiSAP装置前端进料口配水；
在本实施例中，第一级膜处理装置为超滤膜处理装置，超滤膜的膜孔径为0.03～0.05微米；第二级膜处理装置为高压反渗透膜处理装置，反渗透膜的膜孔径为0.1～0.7纳米，过滤压力为7.5MPa。
取各级膜处理装置所得浓缩液及透过液进行分析，分析结果见表2。
表2
Figure BDA0002923090790000051
实施例2采用一级超滤膜过滤+一级高压反渗透膜过滤处理氮、磷、钾、有机质等含量较高的HiSAP水溶液，两级膜浓缩即可实现高速活性制肥工艺水溶液的高价值资源化利用，达到零排放的目标。
实施例3
参阅图3，本实施例提供另一种高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，包括以下步骤：
(1)第三批次HiSAP水溶液以2M3/h的流量通过泵输送至沉淀池，沉淀池上设有刮吸泥机及吸泥泵，漂浮物及沉淀物通过刮吸泥机收集后经吸泥泵输送至固液分离机进行固液分离，固液分离所得固形物作为有机固态碳肥，所得液体回到沉淀池；沉淀池沉淀分离约0.9小时后出水，得含固量为2.5％的稳定水溶液；在本实施例中，所述沉淀池为斜板沉淀池，其表面水力负荷为0.9m3/m2·h；固液分离机为板框压滤机；
(2)将步骤(1)所得稳定水溶液通过增压泵输送到一级过滤器进行过滤分离，去除大颗粒悬浮物，过滤所得水溶液输送至中间水池，过滤物经反洗泵输送进入固液分离机；在本实施例中，一级过滤器为滤网式过滤器，其过滤精度为80微米；
(3)将中间水池的水溶液通过泵输送至二级过滤器，进一步过滤去除较小颗粒的悬浮物、胶体及颗粒状机械杂质，得膜过滤原液，过滤物与步骤(1)所得固形物一同作为有机固态碳肥；在本实施例中，二级过滤器为袋式过滤器，其过滤精度为15微米；
(4)使步骤(3)所得膜过滤原液通过第一级膜处理装置去除水溶液中的0.03～0.05微米的颗粒形杂质及胶体，第一级膜处理装置所得浓缩液作为有机冲施肥，第一级膜处理装置所得透过液进入第二级膜处理装置继续浓缩分离；
(5)第二级膜处理装置去除水溶液中的0.1～0.7纳米的颗粒形杂质及胶体，所得浓缩液作为水溶性有机叶面肥母液，第二级膜处理装置所得透过液进入第三级膜处理装置继续浓缩分离；
(6)第三级膜处理装置进一步去除水溶液中的0.1～0.7纳米的颗粒形杂质及胶体，所得浓缩液作为水溶性有机叶面肥母液，第三级膜处理装置所得透过液回到HiSAP装置前端进料口配水；
在本实施例中，第一级膜处理装置为超滤膜处理装置，超滤膜的膜孔径为0.03～0.05微米；第二、第三级膜处理装置为低压反渗透膜处理装置，低压反渗透膜的膜孔径为0.1～0.7纳米，过滤压力为3.5MPa。
取各级膜处理装置所得浓缩液及透过液进行分析，分析结果见表3。
表3
Figure BDA0002923090790000061
实施例3采用一级超滤膜过滤+两级低压反渗透膜过滤处理氮、磷、钾、有机质等含量较高的HiSAP水溶液，三级膜浓缩即可实现高速活性制肥工艺水溶液的高价值资源化利用，达到零排放的目标。
通过以上实施例可以看出，本发明通过利用膜的选择透过特性，将HiSAP水溶液沼液中氮、磷、钾营养物质及有机质与水分离，从而实现营养成分的浓缩,浓缩液的浓缩倍率可达到5～10倍，不同批次的浓缩液经混合均衡性质后可用于制成腐植酸水溶肥及叶面肥，透过液可作为HiSAP前端进料配水；分离出的固态杂质作为固态碳肥料，从而实现高速活性制肥工艺水溶液的高价值资源化利用，节约水资源，达到零排放的目标。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将高速活性制肥工艺水溶液通过泵输送至沉淀池进行沉淀分离，撇除漂浮物，取中段含固量为＜3％的稳定水溶液；漂浮物及沉淀物进入固液分离机进行固液分离，所得固形物作为有机固态碳肥，所得液体回到沉淀池；
(2)将步骤(1)所得稳定水溶液通过增压泵输送到一级过滤器进行过滤分离，去除大颗粒悬浮物，过滤所得水溶液输送至中间水池，过滤物通过反洗泵输送至固液分离机进行固液分离；
(3)将中间水池的水溶液通过泵输送至二级过滤器，去除较小颗粒的悬浮物、胶体及颗粒状机械杂质，得到符合膜过滤要求的预处理液，过滤物与步骤(1)所得固形物一同作为有机固态碳肥；
(4)使步骤(3)所得预处理液通过第一级膜处理装置去除水溶液中的0.03～0.05微米的颗粒形杂质及胶体，第一级膜处理装置所得浓缩液作为有机冲施肥母液，第一级膜处理装置所得透过液进入第二级膜处理装置继续浓缩分离；
(5)第二级膜处理装置去除水溶液中的0.1～0.7纳米的的颗粒形杂质及胶体，所得浓缩液作为水溶性有机叶面肥母液，第二级膜处理装置所得透过液回到HiSAP装置前端进料口配水。
2.根据权利要求1所述的高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，其特征在于，一级过滤器为网式过滤器，其过滤精度为50～100微米。
3.根据权利要求1所述的高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，其特征在于，二级过滤器为袋式过滤器，其过滤精度为10～20微米。
4.根据权利要求1所述的高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，其特征在于，第一级膜处理装置为超滤膜处理装置，超滤膜的膜孔径为0.03～0.05微米。
5.根据权利要求1或4所述的高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，其特征在于，第二级膜处理装置为反渗透膜处理装置，反渗透膜的膜孔径为0.1～0.7纳米，过滤压力为2.5～3.5MPa。
6.根据权利要求1或4所述的高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，其特征在于，第二级膜处理装置为高压反渗透膜处理装置，高压反渗透膜的膜孔径为0.1～0.7纳米，过滤压力为7.5～9.0MPa。
7.根据权利要求1所述的高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，其特征在于，第二级膜处理装置由两级反渗透膜处理装置串联组成，第一级反渗透膜处理装置与第二级反渗透膜处理装置的浓缩液混合作为有机冲施肥母液，第二级反渗透膜处理装置所得透过液回到HiSAP装置前端进料口配水；第一、第二级反渗透膜的膜孔径均为0.1～0.7纳米，过滤压力均为2.5～3.5MPa。
8.根据权利要求1所述的高速活性制肥工艺水溶液资源化处理方法，其特征在于，漂浮物及沉淀物通过设于沉淀池上的刮吸泥机收集并通过吸泥泵输送至固液分离机。
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