CN208717073U - 一种畜禽沼液处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供畜禽沼液处理系统，该处理系统包括沼液预处理单元、吹脱单元、吸收单元、控制模块以及操作显示模块，沼液预处理单元包括储液容器、pH值调节装置和加热装置；吹脱单元包括吹脱塔、曝气装置；吸收单元包括吸收罐和中和罐。该处理系统具有操作灵活、占地小、低成本和高效益的优点。在一定的温度、气液比和pH下，采用本实用新型的处理系统可以实现较好的去除畜禽沼液中氨氮的效果，其处理效率高、处理效果好，并且能够回收得到高附加值的硫酸铵产品。

Description

一种畜禽沼液处理系统

技术领域

本实用新型属于污水处理领域，尤其涉及一种畜禽沼液处理系统。

背景技术

每年大量产生的畜禽粪污给我国的生态环境带来巨大的压力，利用厌氧发酵生产沼气是实现畜禽粪污资源化利用的最有效手段，但生产沼气的同时还有大量的沼渣沼液等残余物产生。由于沼渣和沼液产生量大集中，农田利用受阻，需要经过处理后达标排放。沼液含有一定量的无机物、有机物和沉淀物等污染物，是一种复杂的混合物，经厌氧发酵后，具有NH₃-N浓度高，C/N低，且BOD₅/COD低，可生化性较差的特性，属于高浓度的有机废水，如何对沼液进行深度处理，是解决畜禽粪污问题的关键。

吹脱的基本原理是气液相平衡和传质速度理论。在气液两相系统中，溶质气体在气相中的分压与该气体在液相中的浓度成正比。当该组分气体分压低于溶液中该组分浓度对应的气相平衡分压时，溶质组分会产生从液相到气相的传质，传质速度取决于组分的平衡分压和气相分压的差值。吹脱是以空气作为载体通入废水中，在碱性条件下使气水充分接触，利用废水中氨氮的实际浓度与平衡浓度的差异，气相中氨气浓度始终低于此条件下的平衡浓度，废水中溶解的氨可以不断越过气液界面进入气相，从而达到脱除氨氮的目的。鉴于以上背景和理论，需要研发一套低成本、高效益的去除畜禽粪污厌氧发酵沼液中氨氮的吹脱装置和方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种畜禽沼液处理系统，该处理系统包括沼液预处理单元、吹脱单元和吸收单元；

沼液预处理单元包括储液容器、pH值调节装置和加热装置，pH值调节装置和加热装置分别用于对储液容器中的沼液进行pH值调节和加热；储液容器材质为不锈钢。

吹脱单元包括吹脱塔、曝气装置，吹脱塔顶部设置有排气口，排气口下方是喷淋头，喷淋头与储液容器联通；吹脱塔内部装填填料，吹脱塔底部设置有曝气头，曝气头与曝气装置联通；吹脱塔底部通过回液管路与储液容器连接；所述吹脱塔气密性良好，高径比10：1，吹脱塔材质为有机玻璃。

吸收单元包括吸收罐和中和罐，排气口排出的尾气依次通过吸收罐和中和罐。

进一步的，沼液预处理单元还包括设置在所述储液容器内的pH传感器和温度探头；喷淋头与储液容器之间设置有进液泵和液体流量计；曝气头与曝气装置之间设置有气体流量计；处理系统还包括控制模块和操作显示模块，操作显示模块包括操作区和显示区，操作区包括曝气流速调节区、进液流速调节区、温度设定区、pH值调节装置开关、曝气装置开关、进液泵开关、总电源开关；曝气流速调节区和曝气装置开关与曝气装置电连接，进液流速调节区和进液泵开关与进液泵电连接；pH值调节装置开关与pH值调节装置电连接；温度设定区与控制模块电连接；总电源开关用于控制整个处理系统的供电；控制模块用于接受pH传感器、温度探头、液体流量计、气体流量计采集的数据并将其显示在操作显示模块的显示区，加热装置与控制模块连接，控制模块接收温度探头采集的数据与温度设定区预设的温度进行比较后向加热装置发出控制指令，以调节加热温度与预设温度保持一致。控制模块为PLC；总电源开关含漏电保护开关。可并列排放三套独立的沼液预处理单元、吹脱单元和吸收单元，通过同一控制模块和操作显示模块统一控制。

进一步的，储液容器内还设置有搅拌器；操作区对应设置有与搅拌器电连接的搅拌器频率调节区和搅拌器开关；pH值调节装置包括加药泵、碱液罐，加药泵一端连接储液容器，另一端连接碱液罐；pH值调节装置开关与加药泵电连接。

进一步的，加热装置采用加热丝加热；回液管路上设置有阀门；曝气装置为曝气风机；吸收罐中盛放硫酸溶液；中和罐中盛放氢氧化钠溶液。

有益效果：

本实用新型的畜禽沼液处理系统可以设定温度、气液比和pH，在设定好的吹脱条件下，吹脱开始后，曝气风机曝气，吹脱塔中空气由底部向上流动，进液蠕动泵抽提，吹脱塔中沼液由喷淋头自上向下流出，经过吹脱塔中填料的作用，使气体和沼液在错流环境中充分相互接触，沼液流经吹脱塔底部后进入储液池，再经进液蠕动泵抽提，循环往复吹脱至设定时间，该处理系统具有操作灵活、占地小、低成本和高效益的优点。在一定的温度、气液比和pH下，采用本实用新型的处理系统可以实现较好的去除畜禽沼液中氨氮的效果，其处理效率高、处理效果好，并且能够回收得到高附加值的硫酸铵产品。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的畜禽沼液处理系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2控制模块连接关系示意图；

图3是本实用新型实施例2操作显示模块结构示意图。

图中：1排气口、2喷淋头、3吹脱塔、4填料、5曝气头、6气体流量计、7曝气风机、8搅拌器、9pH传感器、10温度探头、11加热丝、12储液容器、13加药泵、14进水蠕动泵、15液体流量计、16吸收罐、17中和罐、18碱液罐。

具体实施方式

为了高效便捷的实现本实用新型的功能，现结合具体实施方式，对本实用新型作出进一步阐述。

实施例1

本实施例提供一种畜禽沼液处理系统，该处理系统包括沼液预处理单元、吹脱单元和吸收单元。

沼液预处理单元包括储液容器12、pH值调节装置和加热装置；储液容器内还设置有搅拌器8；pH值调节装置包括加药泵13、碱液罐18，加药泵13通过管路一端连接储液容器12，另一端连接碱液罐18，用于调节储液容器12中待吹脱沼液的pH值；加热装置为加热丝11，用于对储液容器中的沼液加热。储液容器材质可以为不锈钢。

吹脱单元包括吹脱塔3、曝气装置；吹脱塔3气密性良好，高径比10：1，顶部设置有排气口1，排气口1下方是喷淋头2，喷淋头2与储液容器12联通；喷淋头2与储液容器12之间设置有进液蠕动泵14吹脱塔3内部装填填料4，吹脱塔3底部设置有曝气头5，曝气头5与曝气装置联通，吹脱塔底部通过回液管路与储液容器12连接；回液管路上设置有阀门；曝气装置为曝气风机7。吹脱塔3材质为有机玻璃。

吸收单元包括吸收罐16和中和罐17，吸收罐16通过管路连接排气口1，排气口1排出的尾气依次通过吸收罐16和中和罐17。

实施例2

本实施例提供一种畜禽沼液处理系统，该处理系统包括沼液预处理单元、吹脱单元、吸收单元、控制模块和操作显示模块。

沼液预处理单元包括储液容器12、pH值调节装置和加热装置；储液容器内设置有搅拌器8、pH传感器9、温度探头10。pH值调节装置包括加药泵13、碱液罐18，加药泵13通过管路一端连接储液容器12，另一端连接碱液罐18，用于调节储液容器12中待吹脱沼液的pH值；加热装置为加热丝11，用于对储液容器中的沼液加热。储液容器12材质可以为不锈钢。

吹脱单元包括吹脱塔3、曝气装置；吹脱塔3气密性良好，高径比10：1，顶部设置有排气口1，排气口1下方是喷淋头2，喷淋头2与储液容器12联通；喷淋头2与储液容器12之间设置有进液泵和液体流量计15；吹脱塔3内部装填填料4，吹脱塔3底部设置有曝气头5，曝气头5与曝气装置联通，曝气头5与曝气装置之间设置有气体流量计6；吹脱塔3底部通过回液管路与储液容器12连接；回液管路上设置有阀门；进液泵为进液蠕动泵14，曝气装置为曝气风机7。吹脱塔3材质为有机玻璃。

吸收单元包括吸收罐16和中和罐17，吸收罐16通过管路连接排气口1，排气口1排出的尾气依次通过吸收罐16和中和罐17。吸收罐16中盛放硫酸溶液；中和罐17中盛放氢氧化钠溶液。

操作显示模块包括操作区和显示区，操作区包括曝气流速调节区、进液流速调节区、温度设定区、pH值调节装置开关、曝气装置开关、进液泵开关、总电源开关；曝气流速调节区和曝气装置开关与所述曝气装置电连接，进液流速调节区和进液泵开关与进液蠕动泵14电连接；pH值调节装置开关与pH值调节装置电连接；温度设定区与控制模块电连接；总电源开关用于控制整个处理系统的供电，总电源开关含漏电保护开关；控制模块为PLC，用于接受pH传感器9、温度探头10、液体流量计15、气体流量计采集的数据并将其显示在所述操作显示模块的显示区，加热装置与控制模块连接，控制模块接收温度探头采集的数据与温度设定区预设的温度进行比较后向加热装置发出控制指令，以调节加热温度与预设温度保持一致。

可并列排放三套独立的沼液预处理单元、吹脱单元和吸收单元，通过同一控制模块和操作显示模块统一控制。

实施例3

本实施例为采用实施例1的畜禽沼液处理系统处理畜禽沼液的方法，具体包括如下步骤：

(1)吹脱塔3内部装填高1m的空心多面球填料4，在储液容器12中添加20L的猪场厌氧发酵沼液。

(2)加热丝11加热，使储液容器12中沼液温度达到30℃后加热丝11停止加热。开启搅拌器8，可以使沼液混合均匀，提升加热以及pH值调节精度，同时避免过多残渣沉积堵塞设备管路。开启加药泵13，加药泵将加碱罐18中的碱液泵入储液容器12中，检测沼液的pH值达到10.5后关闭加药泵13。

(3)启动曝气风机7，空气通过曝气头5进入吹脱塔3底部。启动进液蠕动泵14将储液容器12中的沼液泵入吹脱塔3中。

曝气风机7曝气，吹脱塔3中空气由底部向上流动，进液蠕动泵14抽提沼液至吹脱塔3，吹脱塔3中沼液由喷淋头2自上向下流出，经过吹脱塔3中的填料4，使气体和沼液在错流环境中充分相互接触，沼液流经吹脱塔底部后再次进入储液容器12，再经过进液蠕动泵14抽提，循环往复吹脱2h。

(4)吹脱后的尾气含有大量氨气以及少量挥发性物质，从吹脱塔3上部的排气口1排出后通过管路进入吸收罐16中吸收，吸收罐16中盛放有1L的2mol/L硫酸吸收液，然后将尾气再通入中和管17中，通过中和管17中0.5mol/L的氢氧化钠溶液中和酸性，最后排入大气。吸收产生的硫酸铵溶液，通过结晶、离心和干燥等工序得到的硫酸铵晶体是具有高附加值的回收产品。

实施例4

本实施例为采用实施例2的畜禽沼液处理系统处理畜禽沼液的方法，具体包括如下步骤：

启动设备前的准备工作吹脱塔3内部装填高1m的空心多面球填料4，在储液容器12中各添加20L的猪场厌氧发酵沼液。

沼液预处理打开总电源开关，在温度设定区输入设定温度30℃，控制模块接收温度探头10采集的温度数据与温度设定区预设的温度进行比较后向加热丝11发出指令，控制其工作和停止以调节加热温度与预设温度保持一致；开启pH值调节装置开关和搅拌器开关，通过加药泵13从碱液罐18中泵取碱液调节沼液pH值。通过搅拌器频率调节区调节沼液搅拌速度，通过搅拌器8的搅拌作用可以使沼液混合均匀，提升加热以及pH值调节精度，同时避免过多残渣沉积堵塞设备管路。当显示区显示pH传感器9采集到的pH值达到10.5时，关闭pH值调节装置开关和搅拌器开关。

吹脱处理打开曝气装置开关，通过显示区读取气体流量计6采集的实时风量大小并可通过曝气流速调节区调节曝气流速，空气通过曝气头5进入吹脱塔3底部；打开进液蠕动泵14开关，通过显示区读取液体流量计15采集的实时沼液流量大小并可通过进液流速调节区调节进液流速；通过调节和控制使气体流量稳定在24m³/h，液体流量稳定在12L/h，从而实现沼液吹脱的气液比为2000。

影响吹脱效率的关键因素包括pH值、温度、气液比和吹脱时间等。pH可以改变自由氨、挥发态氨和非挥发态铵盐之间的平衡，随着液体碱性的增加，NH₃会逐渐解吸，在化学基础上优化氨的去除；温度可以改变平衡关系，温度上升自由氨的比重增大，同时自由氨的饱和蒸汽压增大，增大氨挥发进入气相的驱动力；气流通过吹脱系统改变液、气相的接触面积，气流的增加使反应速率增大，气液比是气体流量与液体流量之比，适当的气液比可以促进液相氨分子向气相转移，提高氨氮的去除率。

通过以上操作，保证在温度30℃、气液比2000、pH10.5的条件下对20L猪场厌氧发酵沼液进行吹脱，可以实现较好的去除氨氮的效果。曝气风机7曝气，吹脱塔3中空气由底部向上流动，进液蠕动泵14抽提沼液至吹脱塔3，吹脱塔3中沼液由喷淋头2自上向下流出，经过吹脱塔3中的填料4，使气体和沼液在错流环境中充分相互接触，沼液流经吹脱塔底部后再次进入储液容器12，再经过进液蠕动泵14抽提，循环往复吹脱2h。

尾气处理吹脱后的尾气含有大量氨气以及少量挥发性物质，尾气从吹脱塔3上部的排气口1排出后进入吸收罐16中吸收，吸收罐16中盛放有1L的2mol/L硫酸吸收液，然后将尾气再通入中和罐17中，通过中和罐17中0.5mol/L的氢氧化钠溶液中和酸性，最后排入大气。吸收产生的硫酸铵溶液，通过结晶、离心和干燥等工序得到的硫酸铵晶体是具有高附加值的回收产品。

在本实施方式中，经过2h吹脱，沼液氨氮浓度由599.3±25.8mg/L降为150.7±25.0mg/L，平均去除率为74.9％。吸收液氨氮浓度为3730±37.3mg/L，平均吸收率为41.6％。

为对于熟悉本专业的技术人员，应该了解上述实施只是对于本实用新型原理的说明，在本说明书的指导下，还会有各种不脱离本实用新型原理的变化和改进，这些变化和改进都应落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种畜禽沼液处理系统，其特征在于包括沼液预处理单元、吹脱单元和吸收单元；

所述沼液预处理单元包括储液容器、pH值调节装置和加热装置，其中所述pH值调节装置和所述加热装置分别用于对所述储液容器中的沼液进行pH值调节和加热；

所述吹脱单元包括吹脱塔、曝气装置，其中所述吹脱塔顶部设置有排气口，所述排气口下方是喷淋头，所述喷淋头与所述储液容器联通，所述吹脱塔内部装填填料，所述吹脱塔底部设置有曝气头，所述曝气头与所述曝气装置联通，所述吹脱塔底部通过回液管路与所述储液容器连接；

所述吸收单元包括吸收罐和中和罐，其中所述排气口排出的尾气依次通过所述吸收罐和所述中和罐。

2.根据权利要求1所述的一种畜禽沼液处理系统，其特征在于所述储液容器内还设置有搅拌器；所述pH值调节装置包括加药泵、碱液罐，加药泵一端连接储液容器，另一端连接碱液罐。

3.根据权利要求1所述的一种畜禽沼液处理系统，其特征在于，

所述沼液预处理单元还包括设置在所述储液容器内的pH传感器和温度探头；喷淋头与储液容器之间设置有进液泵和液体流量计；曝气头与曝气装置之间设置有气体流量计；

所述处理系统还包括控制模块和操作显示模块，其中

所述操作显示模块包括操作区和显示区，其中所述操作区包括曝气流速调节区、进液流速调节区、温度设定区、pH值调节装置开关、曝气装置开关、进液泵开关、总电源开关；并且

所述曝气流速调节区和曝气装置开关与所述曝气装置电连接，所述进液流速调节区和进液泵开关与进液泵电连接，所述pH值调节装置开关与pH值调节装置电连接；所述温度设定区与所述控制模块电连接；所述总电源开关用于控制整个处理系统的供电；

所述控制模块用于接受pH传感器、温度探头、液体流量计、气体流量计采集的数据并将其显示在所述操作显示模块的显示区，所述加热装置与所述控制模块连接，所述控制模块接收所述温度探头采集的数据与所述温度设定区预设的温度进行比较后向所述加热装置发出控制指令，以调节加热温度与预设温度保持一致。

4.根据权利要求3所述的一种畜禽沼液处理系统，其特征在于：

所述储液容器内还设置有搅拌器；

所述操作区对应设置有与搅拌器电连接的搅拌器频率调节区和搅拌器开关；以及

所述pH值调节装置包括加药泵、碱液罐，其中加药泵一端连接所述储液容器，另一端连接所述碱液罐，并且所述pH值调节装置开关与加药泵电连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种畜禽沼液处理系统，其特征在于所述加热装置采用加热丝进行加热；所述回液管路上设置有阀门；所述曝气装置为曝气风机；所述吸收罐中盛放硫酸溶液；以及所述中和罐中盛放氢氧化钠溶液。