CN205662413U - 一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种沼液资源化回收利用处理系统，包括沼液调节池、预处理单元、固液分离单元、多级膜浓缩单元、多效蒸发单元、污水处理与清洁单元、灭菌包装单元和控制单元等。本实用新型能够将普通的沼液过滤浓缩制成高效的有机液肥产品，实现资源循环利用的目的，同时使滤过液可达标排放或回用，扩大使用范围，实现沼液的高附加值利用，同时避免环境污染，还不需额外添加物质，能够保证产品品质最优化，实现了产品的多样性。

Description

一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统

技术领域

本实用新型属于沼液资源化利用技术领域，具体涉及一种沼液资源化回收利用处理系统。

背景技术

随着我国规模化养殖场的数量及集约化程度不断提高，废弃物产生的量大而且集中，导致畜禽粪污的环境污染问题日益严重。采用厌氧消化处理畜禽场粪便和污水是一种非常有效的废弃物处理与利用途径，通过厌氧发酵，能够实现废弃物无害化处理，还能产生大量的沼气用于取暖、炊事和发电等用途，同时发酵后的沼渣和沼液中不仅含有氮磷钾等大量营养元素和锌等微量营养元素，而且含有多种氨基酸、维生素、蛋白质、生长素、活性酶等物质，可以作为肥料和土壤调理剂施用于农田。

然而，目前规模化沼气工程产生大量高浓度沼渣、沼液，其处理问题逐渐突出。虽然沼渣、沼液中含有大量的有机质、腐殖酸等营养物质，回用于农田可有效提高农产品产量，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。同时与化肥或商品有机肥相比，沼液中各项营养元素浓度偏低，农民利用的积极性不高，一定程度上限制了农业消纳的可行性。此外，不合理利用将会导致沼液直接排放，造成环境的二次污染。

现有技术中的沼液资源化利用技术方案主要是将沼液经沉淀、过滤后，经膜浓缩处理，生产沼液浓缩液。这种处理方式存在的主要问题在于：(1)对沼液利用不够完全；(2)由于沼液中含有大量的杂质且粘度高，简单的沉淀、过滤除杂后，并不能有效改变沼液杂质多、粘度大的特点，仍有大量的杂质及不溶物堵塞膜，造成膜清洗次数增多，膜易损坏，增加了运行成本，工程稳定性差。

因此，如何对沼液中的有效成分进行浓缩，将普通的沼液过滤浓缩制成高效的有机液肥产品，实现资源循环利用的目的，同时使滤过液可达标排放或回用，扩大使用范围，实现沼液的高附加值利用，同时避免环境污染是眼下需要解决的技术问题。

发明内容

本实用新型根据现有技术的不足，提供一种沼液资源化浓缩回收利用的处理方法和系统，对沼液中的有用物质进行资源化回收利用，过滤、浓缩后的沼液可以作为叶面肥母液，分离出的污水经处理可以用于设备清洗和直接排放。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统，包括通过输送管道依次连接的沼液调节池1、预处理单元、固液分离单元、多级膜浓缩单元、多效蒸发单元和包装单元，还包括控制单元和污水处理与清洁单元；

所述沼液调节池1中设置有潜水搅拌机和滤网2，潜水搅拌机可将存放在沼液调节池1中的沼液充分搅拌均质，经滤网2进行粗过滤，以去除沼液中部分砂砾和大颗粒不溶杂质，然后将沼液输送至预处理单元；

所述预处理单元主要包括气浮机和酸化水解池3，所述酸化水解池3能够将经处理过的沼液进行酸化水解，控制温度为25-30℃，将沼液中大分子及部分固形悬浮物降解，以助于后续分离操作，预处理操作之后将沼液输送至固液分离单元；

所述固液分离单元包括自吸泵4、沼液过滤装置5、沼渣收集箱6和沼液原液储罐7，所述沼液过滤装置5采用无机陶瓷膜作为浓缩、分离膜，对进行预处理之后的沼液中的固形悬浮物及大分子有机物进行拦截，产生的透过液输送至沼液原液储罐7后进入多级膜浓缩单元，产生的浓液或沼渣用于制作冲施肥或固体生物肥；

所述多级膜浓缩单元包括通过输送管道依次连接的沼液原液输送泵8、沼液原液流量计9、沼液超滤装置10，辅助输送泵11，纳滤装置入口流量计12，沼液纳滤装置13，纳滤液储罐14，纳滤液高压输送泵15，反渗透膜装置进口流量计16，反渗透膜浓缩装置17，反渗透膜浓缩装置浓缩液流量计18、反渗透膜浓缩装置透过液流量计19和沼液浓缩液储罐20，所述多级膜浓缩单元可分别截留沼液中不同分子量的物质，形成不同的分离梯度，使各段分离出不同成分的浓缩液，可制成多品种的叶面肥产品；

所述沼液超滤装置10用于对经过沼液过滤装置5的透过液进行处理，所述沼液超滤装置10设置有三级超滤膜，通过一级超滤膜的浓缩液直接进入二级超滤膜继续浓缩，通过二级超滤膜的浓缩液进入三级超滤膜继续浓缩；沼液超滤处理后得到超滤透过液和含有固形悬浮物及大分子有机物的超滤浓液；所述超滤浓液可作为冲施肥；

所述沼液纳滤装置13用于对所述超滤透过液进行处理，使得超滤透过液中大量中小分子有机物及磷酸盐等类物质被截留浓缩，纳滤处理后得到纳滤透过液和合有二价离子盐与相对分子质量大于200的有机物的纳滤浓液；

所述反渗透膜浓缩装置17主要所述纳滤透过液进行处理，能有效截留一价离子，使沼液中的溶解性的N、P、K、微量元素营养元素被截留浓缩，得到反渗透透过液和含有一价离子盐与低分子量有机物的反渗透浓液，所述反渗透浓液可用于制作高档叶面肥；

所述多效蒸发单元包括通过管道依次连接的沼液浓缩液输送泵21、多效蒸发装置22和多效蒸发输送泵23；所述多效蒸发装置22将纳滤浓缩处理后的纳滤浓液及反渗透浓缩处理后的反渗透浓液按照不同比例混合得到的不同沼液浓缩液进行进一步浓缩；所述多效蒸发装置22采用三效蒸发装置，其中一效蒸发器控制温度在110-130℃，二效和三效蒸发器控制温度在95-105℃；

所述污水处理与清洁单元包括脱氨处理器、高压清洗泵30和净水储罐31；该单元用于将多效蒸发过程产生的蒸发冷凝液与反渗透浓缩处理后所产生的透过液脱氨处理并输送至净水储罐31，可作为清洗系统装置的清洁用水；

所述包装单元包括通过管道依次连接的有机浓缩复合液肥储罐24、液肥输送泵25、灭菌装置26、液肥高位罐27、液肥平衡罐28和液肥软包装热合机29，用于对多效蒸发浓缩后的液肥进行包装；

所述控制单元用于对多级膜浓缩单元和多效蒸发单元进行控制，其中，所述沼液超滤装置10、沼液纳滤装置(3和反渗透膜浓缩装置17均采用PLC自动控制单元控制。

在处理过程中，沼液首先在沼液调节池1中储存，沼液调节池1中设置的潜水搅拌机将原沼液充分搅拌均质后经滤网2进行粗过滤；然后将调节池处理过的沼液经过气浮机后输送至酸化水解池3内进行酸化水解；随后通过自吸泵4进入沼液过滤装置5中进一步被分离、浓缩，产生的浓液和沼渣流入沼渣收集箱6用于制作冲施肥或固体生物肥，产生的透过液进入沼液原液储罐7存放；沼液原液储罐7内的沼液经过沼液原液输送泵8和沼液原液流量计9进入沼液超滤装置10，得到超滤透过液和含有固形悬浮物及大分子有机物的超滤浓液；超滤透过液经辅助输送泵11和纳滤装置入口流量计12输送至沼液纳滤装置13进行纳滤处理，得到纳滤透过液和含有二价离子盐与相对分子质量大于200的有机物的纳滤浓液；纳滤浓液输送至沼液浓缩液储罐20中或直接导出制作肥料；纳滤透过液经纳滤液储罐14、纳滤液高压输送泵15和反渗透膜装置进口流量计16进一步输送至反渗透膜浓缩装置17，经反渗透膜浓缩装置17过滤得到反渗透透过液和含有一价离子盐与低分子量有机物的反渗透浓液；反渗透透过液可以经脱氨处理后输送至净水储罐31中用作设备的清洁用水；反渗透浓液经反渗透膜浓缩装置浓缩液流量计18输送至沼液浓缩液储罐20中或直接导出制作肥料；可以通过调节流量使来自沼液纳滤装置13的纳滤浓液及来自反渗透膜浓缩装置17的反渗透浓液在沼液浓缩液储罐20中按照不同比例混合得到不同的沼液浓缩液；沼液浓缩液再经沼液浓缩液输送泵21输送至多效蒸发装置22进行进一步浓缩；

沼液浓缩液在多效蒸发装置22中浓缩成为液肥经多效蒸发输送泵23输送至有机浓缩复合液肥储罐24内储存；有机浓缩复合液肥储罐24内的液肥经过连接管道由液肥输送泵25经液肥流量计26输送至液肥高位罐27，有机浓缩复合液肥在液肥高位罐27内依靠自重流到液肥平衡罐28内，再依靠液体自重流到液肥软包装热合机29内进行包装。

优选的，所述的控制单元包括PLC自动控制单元和电器控制单元，其中，所述的多效蒸发单元通过电器控制系统，采用现场操作与仪表控制相结合的方式。

优选的，有机浓缩复合液肥储罐24内的液肥通过连接管道经液肥输送泵25和液肥流量计26后，经另外一条分支管路直接输送到灌装阀处实现桶装和瓶装。

优选的，所述的液肥高位罐27的底部出口高于液肥平衡罐28的上部入口，液肥平衡罐28的底部出口高于液肥软包装热合机29的上部入口。

优选的，所述沼液超滤装置10的所述超滤膜采用无机陶瓷膜，膜孔径为100-200nm、膜通量为60-65L/m².h、跨膜压差0.10-0.20MPa；所述无机陶瓷膜为多通道圆柱形，采用圆形或扇形通道，膜管的长度为1100mm，膜管外径为25-30mm，有效膜面积为0.19m²。

优选的，所述沼液纳滤装置13的纳滤膜的孔径为1-10nm、膜通量为40-50L/m².h、进口压力为1.0-2.0MPa。

优选的，所述反渗透膜浓缩装置17的反渗透膜孔径只允许NH₃、H₂O通过，膜通量为35-40L/m².h、进口压力为2.5-3.5MPa。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、因地制宜的选择了更加经济、高效的工艺；添加了膜前预处理工艺，包括沉淀、过滤、酸化水解工艺，利于物料后续的膜浓缩处理，提高膜通量，减少膜清洗次数，降低膜损耗。试验论证，经过膜前预处理工艺之后的原沼液，膜通量提高40％左右。

2、由沼液多级膜浓缩单元滤除包括细菌、含有腥臭气味的有机物在内的大分子物质后，去除了沼液中的异味，便于人们施用沼液肥。

3、沼液多层次过滤、浓缩和分离等整个生产过程都是用物理的方法进行的，滤除了沼液中的有害成分并使沼液的有效成份得到了充分保留而不发生任何变化，液肥的品质得到了提高；不需额外添加物质，能够保证产品品质最优化；实现了产品的多样性。

4、实现了工程化沼液资源化处理，解决了工程化膜浓缩处理的技术瓶颈。利用本发明的处理方法和系统，按年工作日330天，24小时连续运行(其中膜清洗4小时)，处理能力为5m³/h。针对鸡粪或猪粪发酵沼液，每天处理的沼液高达100m³，每天产7倍体积浓缩冲施肥(或固体有机肥)原料15吨；每天产10倍体积浓缩液肥10吨；每天产回用水75吨。

5、多级膜浓缩单元中三道浓缩过滤膜的有效整合，利用三道膜截留技术截留不同分子量的物质，针对不同浓液进行差异化开发，提高沼液利用价值。经过膜前预处理工艺后的沼液，首先经过无机陶瓷膜的超滤膜进行过滤除杂，再依次经过纳滤膜、反渗透膜进行截留浓缩，最终达到去除沼液中的固体不溶颗粒和其它难以被作物吸收的大分子物质，高倍浓缩沼液有机小分子营养物质的目的。

6、生产设备操作简单，便于掌握，特别适用于大型沼气池配套使用；

7、整个生产过程最后得到的是浓度非常高的有机沼液浓缩复合液肥，使液肥施用的数量相对减少，降低了液肥运输费用和施肥的劳动强度，扩大了沼液肥的使用范围；

8、废物资源化得到合理的应用，减少了非用肥季节沼液无序排放对环境造成的污染；

9、将多效蒸发蒸发技术和膜过滤技术有效结合，避免了膜分离技术浓缩倍数小的劣势，并且多效蒸发相对膜是在温度较高的情况下运行，对沼液中的生物菌也具有灭杀作用，使得最终产品的保存条件较为宽松，不用考虑变质的发生。既具备膜分离技术工艺流程简单、流体流动可控性强的优点，又具备多效蒸发可柔性控制浓缩倍数的优势。

附图说明

图1为本实用新型的沼液资源化回收利用处理系统采用的处理方法的流程方框图；

图2为本实用新型的沼液资源化浓缩回收利用处理系统的各装置连接示意图；

图3为本实用新型中的反渗透膜浓缩装置中的反渗透膜柱的局部结构示意图；

图4为本实用新型中的多效蒸发装置的结构示意图；

图中：1、沼液调节池，2、滤网，3、酸化水解池，4、自吸泵，5、沼液过滤装置，6、沼渣收集箱，7、沼液原液储罐，8、沼液原液输送泵，9、沼液原液流量计，10、沼液超滤装置，11、辅助输送泵，12、纳滤装置入口流量计，13、沼液纳滤装置，14、纳滤液储罐，15、纳滤液高压输送泵，16、反渗透膜装置进口流量计，17、反渗透膜浓缩装置，18、反渗透膜浓缩装置浓缩液流量计，19、反渗透膜浓缩装置透过液流量计，20、沼液浓缩液储罐，21、沼液浓缩液输送泵，22、多效蒸发装置，23、多效蒸发输送泵，24、有机浓缩复合液肥储罐，25、液肥输送泵，26、液肥流量计，27、液肥高位罐，28、液肥平衡罐，29、液肥软包装热合机，30、高压清洗泵，31、净水储罐，32、反渗透膜柱，221、冷凝水排出口，222、蒸汽入口，223、料液入口，224、蒸发罐，225、蒸汽出口，226、加热器，227、蒸汽管，228、冷凝器，229、出液口，321、外壳，322、多层膜片，323、导流盘。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所列举的具体实施方式只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

图1为本实用新型的沼液资源化回收利用处理系统采用的处理方法的流程方框图；如图所示，该处理方法包括以下步骤：

S1、调节池处理：首先将沼液输送至沼液调节池1内储存，用沼液调节池1中设置的潜水搅拌机将沼液充分搅拌均质，将沼液经滤网2进行粗过滤，以去除沼液中部分砂砾和大颗粒不溶杂质，然后将沼液输送至预处理单元；

S2、预处理：将调节池处理过的沼液经过气浮机后输送至酸化水解池3内进行酸化水解，酸化水解池3可以破坏沼液中的电荷平衡，控制温度为25-30℃，将沼液中大分子及部分固形悬浮物降解，以助于后续分离操作，预处理操作之后将沼液输送至固液分离单元；

S3、固液分离：将预处理后的沼液输送进入固液分离单元中进一步被分离、浓缩，所述固液分离单元包括自吸泵4和沼液过滤装置5，所述沼液过滤装置5采用无机陶瓷膜作为浓缩、分离膜，对沼液中的固形悬浮物及大分子有机物进行拦截，产生的透过液进入多级膜浓缩单元，产生的浓液和沼渣用于制作冲施肥或固体生物肥；

S4、多级膜浓缩处理：将经过预处理和固液分离操作的沼液输送至沼液原液储罐7，随后从沼液原液储罐7输送至沼液超滤装置10对其进行超滤处理，沼液超滤处理采用连续浓缩的方式，所述沼液超滤装置10设置有三级超滤膜，通过一级超滤膜的浓缩液直接进入二级超滤膜继续浓缩，通过二级超滤膜的浓缩液进入三级超滤膜继续浓缩；

所述沼液超滤装置10的所述超滤膜采用无机陶瓷膜，膜孔径为100-200nm、膜通量为60-65L/m².h、跨膜压差0.10-0.20MPa；所述无机陶瓷膜为多通道圆柱形，采用圆形或扇形通道，膜管的长度为1100mm，膜管外径为25-30mm，有效膜面积为0.19m²；沼液超滤处理后得到超滤透过液和含有固形悬浮物及大分子有机物的超滤浓液；所述超滤浓液可作为冲施肥；

将超滤透过液输送至沼液纳滤装置13进行纳滤处理，所述沼液纳滤装置13的纳滤膜的孔径为1-10nm、膜通量为40-50L/m².h、进口压力为1.0-2.0Mpa；纳滤处理后得到纳滤透过液和合有二价离子盐与相对分子质量大于200的有机物的纳滤浓液；

将纳滤透过液输送至只允许氨氮和水通过的反渗透膜浓缩装置17，所述反渗透膜浓缩装置17能有效截留一价离子，使沼液中的溶解性的N、P、K、微量元素营养元素被截留浓缩，得到的反渗透浓液可用于制作高档叶面肥，反渗透膜浓缩装置17的反渗透膜孔径只允许NH₃、H₂O通过，膜通量为35-40L/m².h、进口压力为2.5-3.5Mpa；反渗透浓缩后得到反渗透透过液和含有一价离子盐与低分子量有机物的反渗透浓液；

将纳滤浓缩处理后的纳滤浓液及反渗透浓缩处理后的反渗透浓液按照不同比例混合即得不同的沼液浓缩液；

其中，

所述沼液超滤装置10、沼液纳滤装置13和反渗透膜浓缩装置17均采用PLC自动控制单元控制；

S5、多效蒸发：将沼液浓缩液输送至多效蒸发单元进行进一步浓缩；所述多效蒸发单元采用三效蒸发装置，其中一效蒸发器控制温度在110-130℃，二效和三效蒸发器控制温度在95-105℃；

沼液浓缩液在多效蒸发单元浓缩成为液肥后，经多效蒸发输送泵23输送至有机浓缩复合液肥储罐24内储存；

S6、成品包装：有机浓缩复合液肥储罐24内的液肥流量计26后进行包装；

S7、清洁与污水处理：多效蒸发处理过程产生的蒸发冷凝液与反渗透浓缩处理后所产生的透过液进行脱氨处理输送至净水储罐，可作为清洗系统装置的清洁用水；清洗各装置后的污水进入污水处理厂集中处理。

图2是本实用新型提供的一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统的各装置连接示意图，根据本发明的一个具体实施方式，该处理系统包括通过输送管道依次连接的沼液调节池1、预处理单元、固液分离单元、多级膜浓缩单元、多效蒸发单元、包装单元，还包括控制单元和污水处理与清洁单元。

其中沼液调节池1中设置有潜水搅拌机和滤网2；潜水搅拌机可将存放在沼液调节池1中沼液充分搅拌均质，滤网2再对其进行粗过滤，以去除沼液中的部分砂砾和大颗粒不溶杂质，然后将沼液输送至预处理单元。

所述预处理单元主要包括气浮机(图中未示出)和酸化水解池3，所述酸化水解池3可以破坏沼液中的电荷平衡，将沼液中的大分子及部分固形物降解，有助于后续分离操作。

所述固液分离单元包括自吸泵4、沼液过滤装置5、沼渣收集箱6和沼液原液储罐7，所述沼液过滤装置5采用无机陶瓷膜作为浓缩、分离膜，对经预处理之后的沼液中的固形悬浮物及大分子有机物进行拦截，分离出主要由固体部分组成的沼渣和粘稠的浓液，分离出的透过液继续浓缩；将分离出的沼渣和粘稠的浓液通过输送装置输送至系统外部，制作冲施肥或固体生物肥。

所述多级膜浓缩单元包括依次通过管道连接的沼液原液输送泵8、沼液原液流量计9、沼液超滤装置10，辅助输送泵11，纳滤装置入口流量计12，沼液纳滤装置13，纳滤液储罐14，纳滤液高压输送泵15，反渗透膜装置进口流量计16，反渗透膜浓缩装置17，反渗透膜浓缩装置浓缩液流量计18、反渗透膜浓缩装置透过液流量计19和沼液浓缩液储罐20，所述多级膜浓缩单元可分别截留沼液中不同分子量的物质，形成不同的分离梯度，使各段分离出不同成分的浓缩液，可制成多品种的叶面肥产品。

所述多效蒸发单元包括沼液浓缩液输送泵21，多效蒸发装置22，多效蒸发输送泵23；所述多效蒸发装置22为三效蒸发，使用三级串联的蒸发器，能将一级蒸发器蒸发出来的二次蒸汽引入下一级蒸发器，利用其凝结放出的热能加热蒸发器中的料液以充分利用热能；图2中仅用示意图表示多效蒸发装置22，并未具体示出三个串联的蒸发器。

所述污水处理与清洁单元包括脱氨处理装置、高压清洗泵30和净水储罐31；该单元用于将多效蒸发过程产生的蒸发冷凝液与反渗透浓缩处理后所产生的透过液脱氨处理并输送至净水储罐31，净水储罐31还通过高压清洗泵30和净水输送管道分别与沼液过滤装置5、沼液原液储罐7、沼液超滤装置10、沼液纳滤装置13、纳滤液储罐14、反渗透膜浓缩装置17、沼液浓缩液储罐20、多效蒸发装置22、有机浓缩复合液肥储罐24和液肥高位罐27连接起来，在清洗操作时，打开进水输送管道的阀门和高压清洗泵30，即可对相应的装置进行清洗。

所述包装单元包括有机浓缩复合液肥储罐24、液肥输送泵25、液肥流量计26、液肥高位罐27、液肥平衡罐28和液肥软包装热合机29，用于对多效蒸发浓缩后的液肥进行灭菌包装；

所述控制单元用于对多级膜浓缩单元和多效蒸发单元进行控制；所述的控制单元包括PLC自动控制单元和电气控制单元，其中，所述的多效蒸发单元通过电气控制系统，采用现场操作与仪表控制相结合的方式。

在处理过程中，沼液首先在沼液调节池1中储存，沼液调节池1中设置的潜水搅拌机将原沼液充分搅拌均质后经滤网2进行粗过滤；然后将调节池处理过的沼液经过气浮机输送至酸化水解池3内进行酸化水解；随后通过自吸泵4进入沼液过滤装置5中进一步被分离、浓缩，产生的浓液和沼渣流入沼渣收集箱6用于制作冲施肥或固体生物肥，产生的透过液进入沼液原液储罐7存放；沼液原液储罐7内的沼液经过沼液原液输送泵8和沼液原液流量计9进入沼液超滤装置10，得到超滤透过液和含有固形悬浮物及大分子有机物的超滤浓液；超滤透过液经辅助输送泵11和纳滤装置入口流量计12输送至沼液纳滤装置13进行纳滤处理，得到纳滤透过液和含有二价离子盐与相对分子质量大于200的有机物的纳滤浓液；纳滤浓液输送至沼液浓缩液储罐20中或直接导出制作肥料；纳滤透过液经纳滤液储罐14、纳滤液高压输送泵15和反渗透膜装置进口流量计16进一步输送至反渗透膜浓缩装置17，经反渗透膜浓缩装置17过滤得到反渗透透过液和含有一价离子盐与低分子量有机物的反渗透浓液；反渗透透过液可以经脱氨处理后输送至净水储罐31中用作设备的清洁用水；反渗透浓液经反渗透膜浓缩装置浓缩液流量计18输送至沼液浓缩液储罐20中或直接导出制作肥料；可以通过调节流量使来自沼液纳滤装置13的纳滤浓液及来自反渗透膜浓缩装置17的反渗透浓液在沼液浓缩液储罐20中按照不同比例混合得到不同的沼液浓缩液；沼液浓缩液再经沼液浓缩液输送泵21输送至多效蒸发装置22进行进一步浓缩；

沼液浓缩液在多效蒸发装置22中浓缩成为液肥经多效蒸发输送泵23输送至有机浓缩复合液肥储罐24内储存；有机浓缩复合液肥储罐24内的液肥经过连接管道由液肥输送泵25经液肥流量计26输送至液肥高位罐27，有机浓缩复合液肥在液肥高位罐27内依靠自重流到液肥平衡罐28内，再依靠液体自重流到液肥软包装热合机29内进行包装；所述的液肥高位罐27的底部出口高于液肥平衡罐28的上部入口，液肥平衡罐28的底部出口高于液肥软包装热合机29的上部入口。

有机浓缩复合液肥储罐24内的液肥经过连接管道由液肥输送泵25经液肥流量计26后，可以经另外一条分支管路直接输送到灌装阀处实现桶装和瓶装。

在本实用新型的一个具体实施方式中，当沼液过滤装置5的沼渣出口有沼液流出时，表明沼液过滤装置5内的过滤网发生了堵塞，此时需要及时清洗，清洗时先行关闭自吸泵4及相应的控制阀门后再进行反向清洗，反向清洗时是由高压清洗泵30抽吸净水储罐31内的净水通过加压后再经过连接管道和控制阀门提供给沼液过滤装置5清洗使用，经过高压净水全方位清洗后的污水排出沼液过滤装置5外输送到污水处理厂集中处理。

沼液原液储罐7、纳滤液储罐14、反渗透膜浓缩装置17、沼液浓缩液储罐20、多效蒸发装置22、有机浓缩复合液肥储罐24和液肥高位罐27的清洗用净水均是高压清洗泵30抽吸净水储罐31内的净水通过加压后再经过连接管道和控制阀门提供的，清洗污水全部排入污水处理厂集中处理。

沼液超滤装置10发生堵塞与否是由沼液超滤装置前置压力表(附图中未示出)与沼液超滤装置后置压力表(附图中未示出)的差值来判定的，当两个压力表显示差值大于0.3MPa时，判定为沼液超滤装置10发生堵塞，此时需要反向冲洗沼液超滤装置10内的过滤介质。反向冲洗时，高压清洗泵30抽吸净水储罐31内的净水通过加压后再经过连接管道和控制阀门从沼液超滤装置10出口处进入进行反冲，入口处排污，当沼液超滤装置前置压力表与沼液超滤装置的差值小于0.05MPa时，判定为沼液超滤装置的堵塞已经得到清除，可以进行正常过滤工作了。

沼液纳滤装置13的堵塞判定方法和反向冲洗方法，与沼液超滤装置10完全相同。

当反渗透膜浓缩装置前置压力表与后置压力表压力显示差值小于0.05MPa时，判定为反渗透膜浓缩装置17发生堵塞，需要进行反向冲洗，高压清洗泵30抽吸净水储罐31内的净水通过加压后再经过连接管道和控制阀门从反渗透膜浓缩装置17出口进入，从反渗透膜浓缩装置17的入口排出，冲洗掉膜元件表面的污堵物。待反渗透膜浓缩装置前置压力表与后置压力表的压力显示差值大于0.25MPa时，判定为冲洗干净可以正常工作了。

以上设备的清洗污水全部排入污水处理厂集中处理。

根据本实用新型的一个具体实施方式，本实用新型中的反渗透膜浓缩装置17由多个反渗透膜柱32组成。反渗透膜柱32通过输送管道与纳滤液储罐14连接，来自纳滤液储罐14的纳滤透过液经过纳滤液高压输送泵15和反渗透膜装置进口流量计16从该反渗透膜柱32的一侧泵入，在压力作用下在反渗透膜柱32的内部流道中缓慢流动并进行过滤和分流，从而分离出透过液和反渗透浓液；经该反渗透膜柱32分离出的透过液经反渗透膜浓缩装置透过液流量计19并经输送管道和脱氨处理装置输送至净水储罐31中，作为清洗系统的清洁用水；而经该反渗透膜柱32分离出的反渗透浓液经反渗透膜浓缩装置浓缩液流量计18和输送管道被输送至沼液浓缩液储罐20中。

图3所示为本实用新型中的反渗透膜浓缩装置中的反渗透膜柱的局部结构示意图(仅示出一对导流盘323及其中夹着的多层膜片322)。本实用新型的反渗透膜柱32可采用碟管式膜柱组件来实现，其具体包括：外壳321，由玻璃钢制成；多层膜片322，每层膜片由耐污染的反渗透膜制成；以及多个导流盘323，由塑料或树脂等高强度材料制成，所述多个导流盘323的每两个形成一对，每对导流盘323正反相扣，将所述多层膜片322夹在其中，在该外壳321中自下而上堆叠多对导流盘323，所述沼液自下而上依次流经所述多对导流盘323中的多层膜片322，通过所述膜片322过滤出的液体形成透过液，被截留的液体形成反渗透浓液，所述透过液与所述反渗透浓液分别经由不同的流道流出该反渗透膜柱32。

在本领域中，碟管式膜柱组件通常被用来进行垃圾渗滤液的处理。其具有开放式宽流道及独特的带凸点导流盘，料液在组件中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生，使得碟管式膜柱组件即使在高压的操作压力下也能体现其优越的性能。此外，碟管式膜柱组件还能有效避免膜的结垢，减轻膜污染程度，使反渗透膜的寿命延长，其特殊结构及水力学设计使膜组件易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命。

本实用新型将这种碟管式膜柱组件应用于沼液的浓缩和分离，能够获得良好的处理效果和非常高的处理效率。

图4为本实用新型中的多效蒸发装置的结构示意图，如图所示，多效蒸发装置22包括三个蒸发罐224和冷凝器228，蒸发罐224由一个末级蒸发罐和两个前级蒸发罐组成，每个蒸发罐224上均设置蒸汽入口222、料液入口223、出液口229、冷凝水排出口221和蒸汽出口225，蒸汽出口225与相邻的下一级蒸发罐224上的蒸汽入口222通过蒸汽管227连接，出液口229与相邻的下一级蒸发罐224上的料液入口223连接，末级蒸发罐的蒸汽出口225连接冷凝器228，两个前级蒸发罐上设置加热器226和数个加热套管，加热套管通过支架固定安装在前级蒸发罐上，加热套管安装在蒸汽管227外周，加热套管内设置加热丝，加热丝连接加热器226。该装置可以对输送二次蒸汽的蒸汽管进行加热，补充二次蒸汽散失的热能，保证下一级利用的蒸汽热能提高，从而可以减少蒸发罐的使用数量，提高效率。采用多个加热套管进行加热，可以逐级加热；根据二次蒸汽的温度可以调控加热丝加热的数量，按需加热。

在本实用新型的具体实施方式中，多效蒸发装置22的第一级蒸发罐上的料液入口223通过输送管道及沼液浓缩液输送泵21与沼液浓缩液储罐20连接，接受沼液浓缩液储罐20内的沼液浓缩液进行蒸发浓缩，三个蒸发罐上的冷凝水排出口221通过输送管道，将冷凝水输送至净水储罐31中，可作为清洗系统的清洁用水。

在本实用新型的具体实施方式中，关于电气和自动控制方案，其中供电采用380V三相四线单回路供电，装置采用PLC+工控机完成装置的工艺参数监测、显示、累积、报警和控制，由集中控制室进行一体化统一管理。并根据工艺特点和安全要求，对装置中各关键部位，设置了必要的报警、自动控制及自动联锁停车的控制设施。

本实用新型还设置有污泥池，可用于储存每一级处理单元处理后得到的沼渣以及清理系统之后留存的污泥。

此外，在本实用新型的具体实施方式中，主要的建筑物和构件的设备参数表1-6所示：

表1厂房的相关参数

表2调节池的相关参数

项目	参数
		数量	一座
规格	有效容积1000m3，20m×10m×6m
		材质	钢砼
配件	4台潜水搅拌机

表3酸化水解池的相关参数

项目	参数
		数量	1座
规格	有效容积80m3，4m×4m×6m
		材质	钢砼
配件	含布水器、收水器、2台潜水搅拌机等

表4纳滤液储罐的相关参数

项目	参数
		数量	1座
规格	有效容积15m3，2m×1.5m×6m
		材质	钢砼
配件	含蒸汽加热器

表5沼液浓缩液储罐的相关参数

项目	参数
		数量	1座
规格	有效容积15m3，2m×1.5m×6m
		材质	钢砼

表6污泥池的相关参数

项目	参数
		数量	1座
规格	有效容积40m3，4m×2m×6m
		材质	钢砼

本实用新型采用的不同膜过滤系统的膜直径不同，可实现沼液中不同成分的等级分离，进而不同过滤途径得到的沼液浓缩液可制备不同等级的叶面肥。本发明通过将多效蒸发蒸发技术和膜过滤技术有效结合，避免了膜分离技术浓缩倍数小的劣势，并且多效蒸发相对膜是在温度较高的情况下运行，对沼液中的生物菌也具有灭杀作用，使得最终产品的保存条件较为宽松，不用考虑变质的发生。既具备膜分离技术工艺流程简单、流体流动可控性强的优点，又具备多效蒸发可柔性控制浓缩倍数的优势。

本实用新型所得的沼液浓缩液成品为纳米级有机态小分子物质，营养全面均衡，水溶性极好，渗透性强，活性高。具有促进植物根系生长，改善根系生长环境、活化土壤；增强植物光合能力，促进植物新芽、新叶生长，使叶色浓绿；促花，花蕾饱满，均匀，花色鲜艳；促进坐果、膨果，着色表光好、口感佳；提高植物产量、改善品质、提高植物抗逆性；具有杀菌、驱虫、减少病虫害的功效。

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统，其特征在于，包括通过输送管道依次连接的沼液调节池(1)、预处理单元、固液分离单元、多级膜浓缩单元、多效蒸发单元和包装单元，还包括控制单元和污水处理与清洁单元；

所述沼液调节池(1)中设置有潜水搅拌机和滤网(2)，潜水搅拌机可将存放在沼液调节池(1)中的沼液充分搅拌均质，经滤网(2)进行粗过滤，以去除沼液中部分砂砾和大颗粒不溶杂质，然后将沼液输送至预处理单元；

所述预处理单元主要包括气浮机和酸化水解池(3)，所述酸化水解池(3)能够将经处理过的沼液进行酸化水解，控制温度为25-30℃，将沼液中大分子及部分固形悬浮物降解，以助于后续分离操作；预处理操作之后将沼液输送至固液分离单元；

所述固液分离单元包括自吸泵(4)、沼液过滤装置(5)、沼渣收集箱(6)和沼液原液储罐(7)，所述沼液过滤装置(5)采用无机陶瓷膜作为浓缩、分离膜，对进行预处理之后的沼液中的固形悬浮物及大分子有机物进行拦截，产生的透过液输送至沼液原液储罐(7)后进入多级膜浓缩单元，产生的浓液或沼渣用于制作冲施肥或固体生物肥；

所述多级膜浓缩单元包括通过输送管道依次连接的沼液原液输送泵(8)、沼液原液流量计(9)、沼液超滤装置(10)、辅助输送泵(11)、纳滤装置入口流量计(12)、沼液纳滤装置(13)、纳滤液储罐(14)、纳滤液高压输送泵(15)、反渗透膜装置进口流量计(16)、反渗透膜浓缩装置(17)、反渗透膜浓缩装置浓缩液流量计(18)、反渗透膜浓缩装置透过液流量计(19)和沼液浓缩液储罐(20)，所述多级膜浓缩单元可分别截留沼液中不同分子量的物质，形成不同的分离梯度，使各段分离出不同成分的浓缩液，可制成多品种的叶面肥产品；

所述沼液超滤装置(10)用于对经过沼液过滤装置(5)的透过液进行处理，所述沼液超滤装置(10)设置有三级超滤膜，通过一级超滤膜的浓缩液直接进入二级超滤膜继续浓缩，通过二级超滤膜的浓缩液进入三级超滤膜继续浓缩；沼液超滤处理后得到超滤透过液和含有固形悬浮物及大分子有机物的超滤浓液；所述超滤浓液可作为冲施肥；

所述沼液纳滤装置(13)用于对所述超滤透过液进行处理，使得超滤透过液中大量中小分子有机物及磷酸盐类物质被截留浓缩，纳滤处理后得到纳滤透过液和含有二价离子盐与相对分子质量大于200的有机物的纳滤浓液；

所述反渗透膜浓缩装置(17)主要对所述纳滤透过液进行处理，能有效截留一价离子，使沼液中的溶解性的N、P、K、微量元素营养元素被截留浓缩，得到反渗透透过液和含有一价离子盐与低分子量有机物的反渗透浓液，所述反渗透浓液可用于制作高档叶面肥；

所述多效蒸发单元包括通过管道依次连接的沼液浓缩液输送泵(21)、多效蒸发装置(22)和多效蒸发输送泵(23)；所述多效蒸发装置(22)将纳滤浓缩处理后的纳滤浓液及反渗透浓缩处理后的反渗透浓液按照不同比例混合得到的不同沼液浓缩液进行进一步浓缩；所述多效蒸发装置(22)采用三效蒸发装置，其中一效蒸发器控制温度在110-130℃，二效和三效蒸发器控制温度在95-105℃；

所述污水处理与清洁单元包括脱氨处理器、高压清洗泵(30)和净水储罐(31)；该单元用于将多效蒸发过程产生的蒸发冷凝液与反渗透浓缩处理后所产生的透过液脱氨处理并输送至净水储罐(31)，可作为清洗系统装置的清洁用水；

所述包装单元包括通过管道依次连接的有机浓缩复合液肥储罐(24)、液肥输送泵(25)、液肥流量计(26)、液肥高位罐(27)、液肥平衡罐(28)和液肥软包装热合机(29)，用于对多效蒸发浓缩后的液肥进行包装；

所述控制单元用于对多级膜浓缩单元和多效蒸发单元进行控制，其中，所述沼液超滤装置(10)、沼液纳滤装置(13)和反渗透膜浓缩装置(17)均采用PLC自动控制单元控制。

2.根据权利要求1所述的一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统，其特征在于，在处理过程中，沼液首先在沼液调节池(1)中储存，沼液调节池(1)中设置的潜水搅拌机将原沼液充分搅拌均质后经滤网(2)进行粗过滤；然后将调节池处理过的沼液经过气浮机后输送至酸化水解池(3)内进行酸化水解；随后通过自吸泵(4)进入沼液过滤装置(5)中进一步被分离、浓缩，产生的浓液和沼渣流入沼渣收集箱(6)用于制作冲施肥或固体生物肥，产生的透过液进入沼液原液储罐(7)存放；沼液原液储罐(7)内的沼液经过沼液原液输送泵(8)和沼液原液流量计(9)进入沼液超滤装置(10)，得到超滤透过液和含有固形悬浮物及大分子有机物的超滤浓液；超滤透过液经辅助输送泵(11)和纳滤装置入口流量计(12)输送至沼液纳滤装置(13)进行纳滤处理，得到纳滤透过液和含有二价离子盐与相对分子质量大于200的有机物的纳滤浓液；纳滤浓液输送至沼液浓缩液储罐(20)中或直接导出制作肥料；纳滤透过液经纳滤液储罐(14)、纳滤液高压输送泵(15)和反渗透膜装置进口流量计(16)进一步输送至反渗透膜浓缩装置(17)，经反渗透膜浓缩装置(17)过滤得到反渗透透过液和含有一价离子盐与低分子量有机物的反渗透浓液；反渗透透过液经脱氨处理后输送至净水储罐(31)中用作设备的清洁用水；反渗透浓液经反渗透膜浓缩装置浓缩液流量计(18)输送至沼液浓缩液储罐(20)中或直接导出制作肥料；通过调节流量使来自沼液纳滤装置(13)的纳滤浓液及来自反渗透膜浓缩装置(17)的反渗透浓液在沼液浓缩液储罐(20)中按照不同比例混合得到不同的沼液浓缩液；沼液浓缩液再经沼液浓缩液输送泵(21)输送至多效蒸发装置(22)进行进一步浓缩；沼液浓缩液在多效蒸发装置(22)中浓缩成为液肥经多效蒸发输送泵(23)输送至有机浓缩复合液肥储罐(24)内储存；有机浓缩复合液肥储罐(24)内的液肥经过连接管道由液肥输送泵(25)经液肥流量计(26)输送至液肥高位罐(27)，有机浓缩复合液肥在液肥高位罐(27)内依靠自重流到液肥平衡罐(28)内，再依靠液体自重流到液肥软包装热合机(29)内进行包装。

3.根据权利要求1或2所述的一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统，其特征在于，所述的控制单元包括PLC自动控制单元和电器控制单元，其中，所述的多效蒸发单元通过电器控制系统，采用现场操作与仪表控制相结合的方式。

4.根据权利要求2所述的一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统，其特征在于，有机浓缩复合液肥储罐(24)内的液肥通过连接管道经液肥输送泵(25)和液肥流量计(26)后，经另外一条分支管路直接输送到灌装阀处实现桶装和瓶装。

5.根据权利要求2所述的一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统，其特征在于，所述的液肥高位罐(27)的底部出口高于液肥平衡罐(28)的上部入口，液肥平衡罐(28)的底部出口高于液肥软包装热合机(29)的上部入口。

6.根据权利要求1或2所述的一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统，其特征在于，所述沼液超滤装置(10)的所述超滤膜采用无机陶瓷膜，膜孔径为100-200nm、膜通量为60-65L/m².h、跨膜压差0.10-0.20MPa；所述无机陶瓷膜为多通道圆柱形，采用圆形或扇形通道，膜管的长度为1100mm，膜管外径为25-30mm，有效膜面积为0.19m²。

7.根据权利要求1或2所述的一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统，其特征在于，所述沼液纳滤装置(13)的纳滤膜的孔径为1-10nm、膜通量为40-50L/m².h、进口压力为1.0-2.0MPa。

8.根据权利要求1或2所述的一种沼液资源化浓缩回收利用处理系统，其特征在于，所述反渗透膜浓缩装置(17)的反渗透膜孔径只允许NH₃、H₂O通过，膜通量为35-40L/m².h、进口压力为2.5-3.5MPa。