CN114011131A - 厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沼渣液处理技术领域，具体而言涉及厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，包括：设置于厌氧发酵罐液位以下的过滤筒，通过连接管连接到厌氧发酵罐，用于接收厌氧发酵罐排出的沼渣液；过滤器，包括多个柱型的滤布过滤单元，被设置在所述过滤筒内。本发明采用多个柱型的过滤单元组合放置一个过滤筒中，达到超大的有效过滤面积，利用高低液位差将沼渣液引至过滤筒中，并设置了回流管道进一步的过滤浓度高的沼渣液，将脱水沼渣回收利用率从50％提升至90％以上，同时大幅降低排放沼液的固形物浓度，整个过程只需利用厌氧发酵罐的高液位势能，不需额外提供机械能，同时还减少50％以上螺旋挤压脱水机的喂料量，降低泵送能耗。

Description

厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置及方法

技术领域

本发明涉及沼渣液处理技术领域，具体而言涉及厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置及方法。

背景技术

现代化大型奶牛场粪污处理的典型工艺是采用厌氧发酵产生沼气。沼气净化后送到燃气发电机发电产生电能。而厌氧发酵后的沼渣水中含有悬浮物(浓度5～10％)，这些沼渣水通过脱水，可回收含水率52～56％的脱水沼渣。脱水沼渣是奶牛极好的垫床材料，具有较高的回收利用价值。脱水沼渣也可加工成沼渣有机肥，只是利用价值相对较低。

将沼渣液中的固体物(主要是纤维、木质素等，浓度一般5～8％)回收一般采用两级螺旋挤压脱水。在第一级螺旋挤压脱水过程中，是直接将厌氧发酵罐排放的沼渣液送进螺旋挤压脱水机中，大量滤液夹带悬浮物随一起从圆筒滤网中流出。实际的运行经验表明，沼渣液中的固体悬浮物回收率仅50％左右。由于不能将大部分的沼渣固体回收，一方面减少了脱水沼渣的产量，影响了经济效益，另一方面，进入氧化塘的沼液含固体仍有3～4％，增加了排放沼液的COD含量，为下一步的处置增加了难度。

现有技术文献：

专利文献1：CN101928081A沼渣沼液处理机

专利文献2：CN105964036A复合滤筒过滤器

发明内容

本发明目的在于提供一种厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，包括：

过滤筒，通过连接管连接到厌氧发酵罐，用于接收厌氧发酵罐排出的沼渣液，所述过滤筒内设有过滤器，用于对过滤筒内的沼渣液进行过滤，所述过滤器包括多个柱型的滤布过滤单元；

空气反吹管，第一端连接气源，第二端连接到所述滤布过滤单元的顶部，用于向滤布过滤单元吹气，使滤布过滤单元外附着的滤渣脱落；

过滤液收集池，位于所述过滤筒的外部，并通过排液管连接到滤布过滤单元的底部，用于接收由过滤器过滤后的清液；

脱水部件，设置在所述过滤筒的底部，用于对过滤器外脱落的滤渣进行脱水；

回流池，设置于所述过滤筒的外部；

其中，所述厌氧发酵罐的液位高度、回流池的液位高度、过滤筒的液位高度自上而下分布，所述过滤筒的底部连接到第一回流管的第一端，所述第一回流管的第二端连接到所述回流池上方，用于将过滤筒底部的浓液回流到回流池内，所述回流池的底部设有连接到所述过滤筒顶部的第二回流管，用于将回流池内的浓液回流到过滤筒内。

优选的，所述滤布过滤单元包括筒形金属笼和包裹在所述筒形金属笼外壁的滤布。

优选的，每个所述筒形金属笼外壁滤布的过滤面积为1.2-2.5平方米。

优选的，所述滤布的孔径为10-16目。

优选的，单个所述滤布过滤单元在所述过滤筒内被沿竖直方向放置，且多个所述滤布过滤单元均匀的分布在所述过滤筒内的同一高度层。

优选的，所述连接管上设有第一阀门，用于控制厌氧发酵罐向所述过滤筒内输入的沼渣液的量。

优选的，所述第二回流管设有第二阀门，用于控制回流池向所述过滤筒内输入的沼渣液的量。

优选的，所述过滤筒和回流池内设有液位传感器。

优选的，所述排液管与所述筒形金属笼外壁的滤布密封连接。

优选的，所述过滤筒的底部设有沉淀区和浓液区，所述第一回流管连接到所述过滤筒中浓液区的高度层。

本发明提出另一种技术方案，一种厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩方法，包括以下步骤：

步骤1、利用重力使厌氧发酵罐内的沼液进入到过滤筒中；

步骤2、使用包括多个柱型滤布过滤单元的过滤器对进入到过滤筒的沼液进行过滤，轻液进入到柱型滤布过滤单元内部排出到过滤液收集池，浓液和沼渣在柱型滤布过滤单元外部下沉到过滤筒底部；

步骤3、柱型滤布过滤单元内部按预定频率通入高压气，使柱型滤布过滤单元外的滤饼脱落，沼渣进入过滤筒底部的脱水机构进行脱水，浓液经第一回流管进入到回流池中，并通过第二回流管再返回到过滤筒上部；

其中，当过滤筒的液位超过预设值时，停止由厌氧发酵罐和回流池向过滤筒中供液，当回流池液位超过预设值时，优先由回流池向过滤筒中供液。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明采用多个柱型的过滤单元组合放置一个过滤筒中，达到超大的有效过滤面积，利用高低液位差将沼渣液引至过滤筒中，并设置了回流管道进一步的过滤浓度高的沼渣液，将脱水沼渣回收利用率从50％提升至90％以上，同时大幅降低排放沼液的固形物浓度，整个过程只需利用厌氧发酵罐的高液位势能，不需额外提供机械能，同时还减少50％以上螺旋挤压脱水机的喂料量，降低泵送能耗。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明所示的厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置的结构原理图；

图2是本发明所示的滤布过滤单元的截面结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

本发明旨在提高脱水沼渣的回收率，减少沼液含固量，降低沼液COD，通过提高第一级螺旋挤压脱水机(或其它脱水设备)入口沼渣浆液浓度，并将脱水过程排出的滤出液(含固3～4％)返回上游工序继续浓缩，由此大幅提高脱水沼渣的产量，增加经济效益，同时降低排放沼液的固体悬浮物浓度。

结合图1所示，本发明提供一种厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，包括过滤筒2、过滤器和过滤液收集池4。

其中，过滤筒2设置于厌氧发酵罐1液位以下，尤其是连接管11与厌氧发酵罐1连接高度以下，通过连接管11连接到厌氧发酵罐1，用于接收厌氧发酵罐1排出的沼渣液。

如此，仅通过液位的重力就可以实现向过滤筒2内输入沼渣液，不需要额外的动力部件。

进一步的，连接管11上设有第一阀门12，用于控制厌氧发酵罐1向过滤筒2内输入的沼渣液的量。在可选的实施例中，第一阀门12为电控阀门，与过滤筒2内的液位传感器一起构成闭环系统，控制输入到过滤筒2内的液位量。

结合图1-2所示，为了在一定的空间内增加过滤面积，过滤筒2内的过滤器包括多个柱型的滤布过滤单元3，滤布过滤单元3包括筒形金属笼31和包裹在筒形金属笼31外壁的滤布32。

在可选的实施例中，滤布过滤单元3直径120～200mm，长度5000～6000mm，每个筒形金属笼31外壁滤布32的过滤面积为1.2-2.5平方米，沼渣原液从滤布过滤单元3外向内过滤，悬浮物挡在筒外，滤液通过滤布32进入筒形金属笼31内。

由于沼液内固体物质直径在1-2mm，优选的，滤布的孔径为10-16目。

在可选的实施例中，单个滤布过滤单元3在过滤筒2内被沿竖直方向放置，且多个滤布过滤单元3均匀的分布在过滤筒2内的同一高度层。

如此，单个滤布过滤单元3可提供约1.5～2.5平方的过滤面积，将M×N个滤筒固定安装在过滤筒2中，即可获得一个超大过滤面积的过滤器(例如10×10布置的滤筒可获得200多平方的过滤面积)。这样，即便沼渣液的粘度大，过滤通过性很差，但由于有超大的过滤面积，也能满足总的过滤通量要求。

结合图1所示，过滤液收集池4被设置在过滤器的液位以下，位于过滤筒2的外部，并通过排液管连接到滤布过滤单元3的底部；具体的，排液管与筒形金属笼31外壁的滤布32密封连接.在可选的实施例中，可以使用捆扎的方式将排液管与滤布32密封连接。

如此，被滤布过滤单元3过滤后的轻液进入到过滤液收集池4中，排放沼液中的固形物浓度从3～4％降至0.5％左右。

进一步的，为了能将附着在滤布32外的沼渣形成的滤饼清除，在每个滤布过滤单元3的顶部设有连接气源的空气反吹管21，空气反吹管21连接气源，气源以一定频率向滤布过滤单元3中充入高压气，使滤布32外的滤饼掉落到过滤筒2的底部。

其中，过滤筒2的底部设有沉淀区202(滤饼聚集在底部形成沉淀区)和浓液区201(浓度高的沼液聚集在滤饼上方形成浓液区)。

进一步的，脱水部件设置在过滤筒2的底部，用于将滤渣进行脱水。在可选的实施例中，脱水部件为螺旋挤压脱水机。螺旋挤压脱水机入口来料浓度增加1～2倍以后，喂料泵的出力可降低50％以上，并提高了螺旋挤压脱水机的工作效率，又达到了节能目的。

结合图1所示，过滤筒2的液位以上还设有回流池22，回流池22低于连接管11连接到厌氧发酵罐1的高度位置，回流池22的底部设有连接到过滤筒2顶部的第二回流管222，过滤筒2的底部设有第一回流管221，第一回流管221的第二端连接到回流池22上方。

在优选的示例中，第一回流管221连接到过滤筒2中浓液区201的高度层。

如此，浓液区201中的浓度高的沼液可以通过第一回流管221进入到回流池22中，再次通过第二回流管222回流到过滤筒2内进行过滤。

在可选的实施例中，第一回流管221和第二回流管222均设有第二阀门，用于控制回流池22向过滤筒2内输入的沼渣液的量。可以根据浓液区201沼液的浓度控制回流过程和厌氧发酵罐1向过滤筒2内的排液过程。其中，回流池22内设有液位传感器，以避免溢出。

在可选的实施例中，当浓液区201中沼液的固体物料浓度占15～20％时，进行回流过程。

本发明提出另一种技术方案，一种厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩方法，使用上述的厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，包括以下步骤：

步骤1、利用重力使厌氧发酵罐1内的沼液进入到过滤筒2中；

步骤2、使用包括多个柱型滤布过滤单元3的过滤器对进入到过滤筒2的沼液进行过滤，轻液进入到柱型滤布过滤单元3内部排出到过滤液收集池，浓液和沼渣在柱型滤布过滤单元外部下沉到过滤筒底部；

步骤3、柱型滤布过滤单元3内部按预定频率通入高压气，使柱型滤布过滤单元3外的滤饼脱落，沼渣进入过滤筒底部的脱水机构进行脱水，浓液经第一回流管221进入到回流池22中，并通过第二回流管222再返回到过滤筒2上部；

其中，当过滤筒2的液位超过预设值时，停止由厌氧发酵罐1和回流池22向过滤筒2中供液，当回流池22液位超过预设值时，优先由回流池22向过滤筒2中供液。

结合以上实施例，本发明采用多个柱型的过滤单元组合放置一个过滤筒中，达到超大的有效过滤面积，利用高低液位差将沼渣液引至过滤筒中，并设置了回流管道进一步的过滤浓度高的沼渣液，将脱水沼渣回收利用率从50％提升至90％以上，同时大幅降低排放沼液的固形物浓度，整个过程只需利用厌氧发酵罐的高液位势能，不需额外提供机械能，同时还减少50％以上螺旋挤压脱水机的喂料量，降低泵送能耗。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，其特征在于，包括：

过滤筒，通过连接管连接到厌氧发酵罐，用于接收厌氧发酵罐排出的沼渣液，所述过滤筒内设有过滤器，用于对过滤筒内的沼渣液进行过滤，所述过滤器包括多个柱型的滤布过滤单元；

空气反吹管，第一端连接气源，第二端连接到所述滤布过滤单元的顶部，用于向滤布过滤单元吹气，使滤布过滤单元外附着的滤渣脱落；

过滤液收集池，位于所述过滤筒的外部，并通过排液管连接到滤布过滤单元的底部，用于接收由过滤器过滤后的清液；

脱水部件，设置在所述过滤筒的底部，用于对过滤器外脱落的滤渣进行脱水；

回流池，设置于所述过滤筒的外部；

其中，所述厌氧发酵罐的液位高度、回流池的液位高度、过滤筒的液位高度自上而下分布，所述过滤筒的底部连接到第一回流管的第一端，所述第一回流管的第二端连接到所述回流池上方，用于将过滤筒底部的浓液回流到回流池内，所述回流池的底部设有连接到所述过滤筒顶部的第二回流管，用于将回流池内的浓液回流到过滤筒内。

2.根据权利要求1所述的厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，其特征在于，所述滤布过滤单元包括筒形金属笼和包裹在所述筒形金属笼外壁的滤布。

3.根据权利要求2所述的厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，其特征在于，每个所述筒形金属笼外壁滤布的过滤面积为1.2-2.5平方米。

4.根据权利要求2所述的厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，其特征在于，所述滤布的孔径为10-16目。

5.根据权利要求1所述的厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，其特征在于，单个所述滤布过滤单元在所述过滤筒内被沿竖直方向放置，且多个所述滤布过滤单元均匀的分布在所述过滤筒内的同一高度层。

6.根据权利要求1所述的厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，其特征在于，所述连接管上设有第一阀门，用于控制厌氧发酵罐向所述过滤筒内输入的沼渣液的量；所述第二回流管设有第二阀门，用于控制回流池向所述过滤筒内输入的沼渣液的量。

7.根据权利要求6所述的厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，其特征在于，所述过滤筒和回流池内设有液位传感器。

8.根据权利要求2所述的厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，其特征在于，所述排液管与所述筒形金属笼外壁的滤布密封连接。

9.根据权利要求1所述的厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩装置，其特征在于，所述过滤筒的底部设有沉淀区和浓液区，所述第一回流管连接到所述过滤筒中浓液区的高度层。

10.一种厌氧发酵罐排放沼渣液的浓缩方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用重力使厌氧发酵罐内的沼液进入到过滤筒中；

步骤2、使用包括多个柱型滤布过滤单元的过滤器对进入到过滤筒的沼液进行过滤，轻液进入到柱型滤布过滤单元内部排出到过滤液收集池，浓液和沼渣在柱型滤布过滤单元外部下沉到过滤筒底部；

步骤3、柱型滤布过滤单元内部按预定频率通入高压气，使柱型滤布过滤单元外的滤饼脱落，沼渣进入过滤筒底部的脱水机构进行脱水，浓液经第一回流管进入到回流池中，并通过第二回流管再返回到过滤筒上部；

其中，当过滤筒的液位超过预设值时，停止由厌氧发酵罐和回流池向过滤筒中供液，当回流池液位超过预设值时，优先由回流池向过滤筒中供液。

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