CN104926041A - 一种分级处理沼液的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分级处理沼液的装置，包括次相连的五级处理单元和控制器，所述的五级处理单元分别为：生物固化单元；超滤单元，用于对预处理后的沼液进行处理，得到含有悬浮固形物及大分子有机物的超滤浓缩液以及超滤透过液；纳滤单元，用于对超滤透过液进行处理，得到含有二价离子盐与相对分子质量大于200的有机物的纳滤浓缩液以及纳滤透过液；反渗透单元，用于对纳滤透过液进行反渗透处理，得到含有一价离子盐与低分子量有机物的反渗透浓缩液以及反渗透透过液；多效蒸发单元，用于对反渗透透过液进行蒸发，得到终浓缩液以及终透过液；以及控制单元，对超滤单元、纳滤单元、反渗透单元以及多效蒸发单元进行控制。

Description

一种分级处理沼液的装置

技术领域

本发明属于沼液处理领域，具体涉及一种分级处理沼液的装置。

背景技术

沼液是人畜粪便和农作物秸秆等有机废物在沼气池内经厌氧发酵产生的残留物，是一种优质的有机肥料。由于沼液中不仅含有农作物及花卉等植物所需常规营养成分，如氮、磷、钾、镁、钙等，而且还还有活性有机成分，如腐植酸、吲哚乙酸、乳酸菌、赤霉素、细胞***素等植物激素，同时还含有B族维生素、氨基酸、蛋白质水解酶以及某些抗菌素等有机分子。这些成分之间互相协调作用，以速效养分和生物农药的形式存在于沼液中，不仅可直接被吸收而且可以杀死有害病菌及虫卵促进农作物及花卉等，因此沼液也可以说是一种药肥。沼液的科学施用能提高土壤中有机质和营养元素的含量，改善土壤结构，提高土壤肥力。

然而，沼液中的这些营养成分含量较低，浓度一般为10％。沼液的主要成分为游离态的水以及植物纤维、泥沙、细菌、粘土、胶体、农药残留物、悬浮物及含有腥臭气味的有机物，因此，农作物等植物不可直接施用这种沼液。即使经过预处理将沼液中大部分对植物有害的成分以及固体颗粒去除，但由于沼液中大量游离水的存在，营养成分的价值也得不到体现。此外，由于植物施肥具有季节性，在不需要施肥的季节，多余的沼液无序排放造成了环境的污染和浪费。

因此，将沼液中的营养成分进行提取，配制成高效的有机浓缩复合液肥产品，增强沼液的使用价值，显得尤为必要。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种分级处理沼液的装置，通过将沼液中的营养成分进行分级处理并和游离水进行分离，得到可以制备不同等级叶面肥的营养成分的浓缩液以及可回用于冲洗的清液。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提供一种分级处理沼液的装置，包括依次相连的五级处理单元和控制器，所述的五级处理单元分别为：

生物固化单元，包括调节池和水解池，用于对沼液进行预处理，使沼液中大分子固体有机物分解为小分子有机物，使沼液易于固液分离，得到预处理后的沼液；

超滤单元，用于对所述预处理后的沼液进行处理，得到含有悬浮固形物及大分子有机物的超滤浓缩液以及超滤透过液；

纳滤单元，用于对所述超滤透过液进行处理，得到含有二价离子盐与相对分子质量大于200的有机物的纳滤浓缩液以及纳滤透过液；

反渗透单元，用于对所述纳滤透过液进行反渗透处理，得到含有一价离子盐与低分子量有机物的反渗透浓缩液以及反渗透透过液；

和多效蒸发单元，用于对所述反渗透透过液进行蒸发，得到终浓缩液以及终透过液；

所述的控制单元用于对所述超滤单元、所述纳滤单元、所述反渗透单元以及所述多效蒸发单元进行控制。

进一步地，本发明的分级处理沼液的装置还包括过渡池，位于相邻两级处理单元之间，用于上一级透过液进入下一级处理单元前，暂时容纳所述上一级透过液。

更近一步地，本发明的分级处理沼液的装置还包括浓水池，位于每一级单元处理之后，用于存放经单元处理后的浓缩液。

优选地，所述超滤单元由三级并联的超滤组件构成。

所述超滤组件为由特种无机陶瓷膜制成的超滤组件。

所述纳滤单元和所述反渗透单元均为单级***。

所述多效蒸发单元为三效蒸发。

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，所述的超滤单元、纳滤单元和反渗透单元通过PLC自动控制单元进行控制，所述的蒸发浓缩单元通过电器控制***，采用现场操作与仪表控制相结合的方式。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)不同膜过滤***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；

(2)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是本发明的沼液深处理装置的结构示意图；

图2是本发明的多效蒸发装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明的沼液深处理装置的结构示意图。

如图1所示，本发明装置包括顺序连接的生物固化单元、超滤单元、纳滤单元、反渗透单元、多效蒸发单元以及控制上述四个单元正常工作的控制单元。

超滤单元包含3个超滤组件，三个超滤组件以并联形式连接，用于对预处理后的沼液进行处理，直径小于膜孔径的小分子穿过膜孔，形成超滤透过液，含有悬浮固形物及大分子有机物被截留，形成超滤浓缩液。超滤浓缩液和预处理过程中的沼液混合，可制备堆肥。

纳滤单元用于对超滤透过液进行处理，沼液中大量中小分子有机物及磷酸盐等类物质被截留浓缩，纳滤浓缩液可用于制作有机复合肥的原料或者叶面肥的原料。

反渗透单元用于对纳滤透过液进行反渗透处理，得到含有一价离子盐与低分子量有机物的反渗透浓缩液以及反渗透透过液。反渗透***对一价离子的截留率可达95-99％，对低分子量有机物的截留率可达100％。沼液中的溶解性的N、P、K、微量元素营养元素被截留浓缩，反渗透浓缩液可拟用于制作高档叶面肥的原料。

图2为本实施例中的多效蒸发单元的结构示意图。

如图1和图2所示，多效蒸发单元是深处理过程中的最后一步，用于对反渗透透过液(图中料液)进行蒸发，得到终浓缩液以及终透过液。本实施例中的多效蒸发单元为三效蒸发单元，反渗透透过液分别经三个蒸发器通过加热蒸汽蒸发后，再一次被浓缩，蒸发出来的蒸汽，被冷却后用作回冲水。

控制单元，采用PLC+上位机方式对沼液的处理进行自动控制和监控，其中，超滤单元、NF和RO单元、采用PLC自动控制与监控。蒸发浓缩单元采用一般 的电器控制***，采用现场操作与仪表控制相结合的方式。其中，控制单元包括三个带有PLC控制***的PLC自动控制单元，分别用于超滤单元、NF和RO单元的控制。另外，控制单元还包括一个电气控制***的控制单元，采用现场操作与仪表控制相结合的方式，用于控制蒸发浓缩单元。

通过上述一整套的控制***，完成对现场信息的采集、处理与记录，显示工艺过程中的主要监测指标以及***运行状态。对异常工况进行报警和打印，对工艺设备实现集中控制和监控，满足工艺***全自动、半自动程序控制以及手动控制要求。达到就地无人值班的控制水平。

本实施例中，超滤膜组件采用特种无机陶瓷膜制备。特种无机陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等经高温烧结而成的具有多孔结构的精密陶瓷过滤材料，多孔支撑层、过渡层及微孔膜层呈非对称分布，过滤精度涵盖微滤、超滤甚至纳滤。

本实施例中的超滤单元、纳滤单元、反渗透单元以及多效蒸发单元的设备参数设计如表1～表4所示：

表1 超滤单元设备参数

表2 纳滤单元设计参数

表3 反渗透单元设计参数

表4 多效蒸发单元设计参数

本实施例中，两级处理单元之间设置有过渡池，用于暂时存放上一级处理单元的透过液，过渡池的设计参数见表5：

表5 过渡池的设计参数

本实施例中，在超滤单元、纳滤单元、反渗透单元和多效蒸发单元后还设置有浓水池，用于储存每一级处理单元后得到的污泥，用于沼渣堆肥。浓水池的设计参数见表6：

表6 浓水池的设计参数

工作过程：本发明的沼液深处理方法主要通过生物固化单元、三级膜***和多效蒸发***S₄来完成。其中，生物固化单元，包括调节池和水解池，用于对沼液进行预处理，其中，调节池用于储存沼液，使其均质均量，保证后续理设施的正常运行。本发明的调节池内同时设置污水提升泵，将沼液提升至后续处理装置。水解池用于将有机物分解为小分子有机物，使沼液易于固液分离，利于后续的浓缩处理。

本项目设计水解池一座，内置填料，设有布水器、收水管、搅拌机

三级膜***分别包括超滤S₁、纳滤S₂和反渗透***S₃。其中，在每一级的膜***后均设置过渡池，用于暂时存放经膜***过滤得到的清液，每一级膜***以及多效蒸发***同时还分别与浓水池1～4相连。

如图1所示，沼液深处理制备叶面肥的方法具体包括以下步骤：

(1)超滤：预处理后的沼液以错流形式流动在超滤组件的管程流动，含小分子组分的清液透过膜孔进入壳程，并从壳程流出进入过渡池中，含有悬浮固形物及大分子有机物的浓液(超滤浓缩液)从管程流出并进入浓水池1，可和处理过程中得到的沼渣混合制备堆肥。

(2)纳滤：过渡池中的超滤透过液流入纳滤组件中，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右，主要脱除以二价离子为主的盐类和相对分子质量200以上的大多数有机物。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，浓液(纳滤浓缩液)进入浓水池2，纳滤浓缩液可用于制作有机复合肥的原料或者叶面肥的原料。

(3)反渗透：纳滤透过液从过渡池中进入反渗透(RO)浓缩***，反渗透浓缩***能有效截留一价离子，对一价离子的截留率可达95～99％，对低分子量有机物的截留率可达100％。沼液中的溶解性的N、P、K、微量元素营养元素被截留浓缩，反渗透浓缩液可拟用于制作高档叶面肥的原料。

(4)多效蒸发：多效蒸发是指将一个蒸发器蒸发出来的蒸汽引入下一蒸发器，利用其凝结放出的热能加热蒸发器中的水，两个或多于两个串联以充分利用热能的蒸发***。本实施例中，采用三效蒸发对反渗透透过液，进行浓缩。浓缩液进入浓水池后，也用于制备叶面肥，出水可回用于冲洗水。

不同膜过滤***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。

Claims (8)

1.一种分级处理沼液的装置，其特征在于，包括依次相连的五级处理单元和控制器，所述的五级处理单元分别为：

生物固化单元，包括调节池和水解池，用于对沼液进行预处理，使沼液中大分子固体有机物分解为小分子有机物，使沼液易于固液分离，得到预处理后的沼液；

超滤单元，用于对所述预处理后的沼液进行处理，得到含有悬浮固形物及大分子有机物的超滤浓缩液以及超滤透过液；

纳滤单元，用于对所述超滤透过液进行处理，得到含有二价离子盐与相对分子质量大于200的有机物的纳滤浓缩液以及纳滤透过液；

反渗透单元，用于对所述纳滤透过液进行反渗透处理，得到含有一价离子盐与低分子量有机物的反渗透浓缩液以及反渗透透过液；

和多效蒸发单元，用于对所述反渗透透过液进行蒸发，得到终浓缩液以及终透过液；

所述的控制单元用于对所述超滤单元、所述纳滤单元、所述反渗透单元以及所述多效蒸发单元进行控制。

2.根据权利要求1所述的分级处理沼液的装置，其特征在于，还包括：过渡池，位于相邻两级处理单元之间，用于上一级透过液进入下一级处理单元前，暂时容纳所述上一级透过液。

3.根据权利要求1所述的分级处理沼液的装置，其特征在于，还包括：浓水池，位于每一级单元处理之后，用于存放经单元处理后的浓缩液。

4.根据权利要求1所述的分级处理沼液的装置，其特征在于，所述超滤单元由三级并联的超滤组件构成。

5.根据权利要求3所述的分级处理沼液的装置，其特征在于，所述超滤组件为由特种无机陶瓷膜制成的超滤组件。

6.根据权利要求1所述分级处理沼液的装置，其特征在于，所述纳滤单元和所述反渗透单元均为单级***。

7.根据权利要求1所述的分级处理沼液的装置，其特征在于，所述多效蒸发单元为三效蒸发。

8.根据权利要求1所述的分级处理沼液的装置，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，所述的超滤单元、纳滤单元和反渗透单元通过PLC自动控制单元进行控制，所述的蒸发浓缩单元通过电器控制***，采用现场操作与仪表控制相结合的方式。