CN107697969A - 一种降低沼液氨氮浓度的***及方法 - Google Patents

一种降低沼液氨氮浓度的***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及沼液处理领域，公开了一种降低沼液氨氮浓度的***，包括：第一换热器、三个以上吹脱池、氨气吸收装置以及控制装置。本发明还公开一种降低沼液氨氮浓度的方法，包括：利用控制装置使每个所述吹脱池依次进行进料、吹脱和出料操作，且同一时间至少一个吹脱池进行进料、吹脱或出料操作；氨气吸收装置吸收经吹脱后排出的氨气；经吹脱的沼液与未吹脱的沼液进行高温换热处理。本发明方便回收利用处理后沼液中的热量，减少热量浪费，且能连续处理沼液，具有成本低，操作简单，去除率高的优点。

Description

一种降低沼液氨氮浓度的***及方法
技术领域
本发明涉及沼液处理领域，特别是涉及一种降低沼液氨氮浓度的***及方法。
背景技术
厌氧消化产沼气技术是近年来大力推广的新能源技术之一，但是多数厌氧技术要求发酵物的水分含量很高，这就导致了沼液的大量产生并带来沼液的储存、消纳等衍生问题。对于本身含水率不高的原料，将沼液回用于原料的稀释是一个可行的减排途径，然而有些沼液中氨氮浓度很高，如鸡粪沼液中氨氮浓度可能高达3500mg/L以上，直接回用时高浓度的氨氮会对发酵***中的微生物产生抑制作用，因此需要在沼液回用前降低其氨氮浓度。
液体中的氨氮可以通过化学沉淀法、空气吹脱法、生物法等多种方法去除，其中空气吹脱法的应用较广。空气吹脱除氨氮与液体的PH和温度两个因素有关，现有的吹脱装置一般采用填料塔形式，且在处理之前先调节PH至10以上。但沼液的成分复杂，含有大量的酸碱缓冲物质，调节PH的过程需要投入大量的药剂导致成本很高，且碱性的沼液不利于后续处理或复用，所以此方法并不实用。若不调节PH，仅通过提高温度的方式，沼液在吹脱塔内与空气接触的过程中伴随着大量的水分蒸发，导致液体温度很快下降，很难达到较高的去除率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种降低沼液氨氮浓度的***及方法，利用多个吹脱池批式处理的方式对沼液进行吹脱处理，方便回收利用热量，并且解决了传统批式处理装置存在的短时耗热量大、不能连续处理沼液的缺点。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种降低沼液氨氮浓度的***，包括：第一换热器，所述第一换热器分别与沼液进料管道和沼液出料管道连接；
三个以上吹脱池，每个所述吹脱池均设有第一进液口、第一排液口、第一进气口和第一排气口，每个所述第一进液口均通过所述第一换热器与所述沼液进料管道连接，每个所述第一排液口均通过所述第一换热器与所述沼液出料管道连接；
氨气吸收装置，所述氨气吸收装置设有第二进气口、第二进液口、第二排气口以及出料口，所述第二进气口与每个所述第一排气口相连；
所述控制阀分别设于所述每个所述第一进液口、每个所述第一排液口均分别设有控制阀。
其中，所述第一换热器与所述吹脱池第一进液口之间的管路设有加热装置
其中，所述吹脱池为三个。
其中，每个所述吹脱池中均设有温度探测装置与盘管加热装置。
其中，所述第二排气口均与每个所述第一进气口相连。
其中，所述第二排气口与每个所述第一进气口之间还设有增压风机。
其中，所述氨气吸收装置还设有循环进液口与循环排液口，所述循环进液口与所述循环排液口相连，所述循环进液口与所述循环排液口之间还设有母液循环泵。
本发明还公开一种降低沼液氨氮浓度的方法，其特征在于，包括：控制吹脱池依次进行进料、吹脱和出料操作，且同一时间至少一个吹脱池进行进料、至少一个吹脱池吹脱及至少一个吹脱池出料操作；氨气吸收装置吸收经吹脱后排出的氨气；经吹脱的沼液与未吹脱的沼液进行高温换热处理。
其中，包括：
S1、第一吹脱池进料，沼液从沼液进料管道进入，依次经过第一换热器和加热装置加热后，打开第一进液控制阀，关闭第二进液控制阀和第三进液控制阀，沼液进入第一吹脱池；此时，第二吹脱池吹脱，打开第二空气控制阀，关闭第一空气控制阀和第三空气控制阀，空气由第二吹脱池的第一进气口进入到第二吹脱池，进行吹脱过程，排出的氨气与空气混合物通入由第一排气口进入到氨气吸收装置的第二进气口；此时，第三吹脱池出料，打开第三出料控制阀，关闭第一出料控制阀和第二出料控制阀，经吹脱后的沼液从第三吹脱池的第一排液口排出，并经过第一换热器，用于给未吹脱的沼液进行加热；
S2、第一吹脱池吹脱，打开第一空气控制阀，关闭第二空气控制阀和第三空气控制阀，空气由第一吹脱池的第一进气口进入到第一吹脱池，进行吹脱过程，排出的氨气与空气混合物通入由第一排气口进入到氨气吸收装置的第二进气口；此时，第二吹脱池出料，打开第二出料控制阀，关闭第一出料控制阀和第三出料控制阀，经吹脱后的沼液从第二吹脱池的第一排液口排出，并经过第一换热器，用于给未吹脱的沼液进行加热；此时，第三吹脱池进料，沼液从沼液进料管道进入，依次经过第一换热器和加热装置加热后，打开第三进液控制阀，关闭第二进液控制阀和第一进液控制阀，沼液进入第三吹脱池；
S3、第一吹脱池出料，打开第一出料控制阀，关闭第三出料控制阀和第二出料控制阀，经吹脱后的沼液从第一吹脱池的第一排液口排出，并经过第一换热器，用于给未吹脱的沼液进行加热；此时，第二吹脱池进料，沼液从沼液进料管道进入，依次经过第一换热器和加热装置加热后，打开第二进液控制阀，关闭第一进液控制阀和第三进液控制阀，沼液进入第二吹脱池；此时，第三吹脱池吹脱，打开第三空气控制阀，关闭第一空气控制阀和第二空气控制阀，空气由第三吹脱池的第一进气口进入到第三吹脱池，进行吹脱过程，排出的氨气与空气混合物通入由第一排气口进入到氨气吸收装置的第二进气口；
其中，氨气吸收装置吸收氨气与空气混合物中的氨气，并排出废液和空气。
其中，所述氨气吸收装置将排出的空气通入第一进气口，循环使用空气。
其中，所述氨气吸收装置将使用后的酸液重新喷淋，循环使用酸液。
(三)有益效果
本发明提供的一种降低沼液氨氮浓度的***及方法，具有如下有益效果：
1、利用多台吹脱池进行轮换批式吹脱操作，即同一时间点处于进料、吹脱或出料阶段的吹脱池至少有一个，则本申请具有连续处理沼液的优点，并且经过吹脱处理的沼液可以与为吹脱处理的沼液通过第一换热器进行换热处理，将经过吹脱处理的沼液的热量利用起来给未吹脱的沼液加热，方便回收处理后沼液中的热量，相对于现有技术中填料塔式的吹脱装置，具有成本低，不用调节PH，可以将沼液维持在较高温度下处理，去除率高的优点；且避免了传统单个吹脱池批式处理中存在的进料时段供热负荷较大和热量浪费的缺点。
2、氨气吸收装置的第二排气口与每个吹脱池的第一进气口连接，氨气和空气从第一排气口进入氨气吸收装置，吸收氨气后，剩余的空气从第二排气口又进入到第一进气口，实现了空气的循环利用。
3、氨气吸收装置的循环排液口与循环进液口相连，酸液到达氨气吸收设备下部后通过母液循环泵和母液循环管道重新返回顶部进行喷淋，实现了酸液循环利用。当在母液浓度到达设定范围且液位到达设定值时，自动通过出料管道排出铵盐溶液，实现了氨的回收利用。
附图说明
图1为本发明的一种降低沼液氨氮浓度的***的示意图。
图中，1、沼液进料管道，2、第一换热器，3、第二换热器，4、第一进液控制阀，5、第二进液控制阀，6、第三进液控制阀，7、第一吹脱池，8、第二吹脱池，9、第三吹脱池，10、第一出料控制阀，11、第二出料控制阀，12、第三出料控制阀，13、沼液出料泵，14、沼液出料管道，15、空气进入管道，16、第一空气控制阀，17、第二空气控制阀，18、第三空气控制阀，19、空气排出管道，20、氨气吸收装置，21、增压风机，22、母液循环泵，23、母液循环管道，24、第二出料管道，25、补酸管道，26、补水管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明公开一种降低沼液氨氮浓度的***，包括：第一换热器2，所述第一换热器2分别与沼液进料管道1和沼液出料管道14连接；
三个以上吹脱池，每个所述吹脱池均设有第一进液口、第一排液口、第一进气口和第一排气口，每个所述第一进液口均通过所述第一换热器2与所述沼液进料管道1连接，每个所述第一排液口均通过所述第一换热器2与所述沼液出料管道14连接；
氨气吸收装置20，所述氨气吸收装置20设有第二进气口、第二进液口、第二排气口以及出料口，所述第二进气口与每个所述第一排气口相连；
控制装置，包括多个控制阀，所述控制阀分别设于所述每个所述第一进液口、每个所述第一排液口、每个所述第一进气口。
具体的，利用经吹脱处理过的沼液的余温给未处理的沼液进行加热，节约热量。未处理的沼液需要加热到70°左右，进入吹脱池，完成进料操作。进行吹脱处理，在吹脱池中通入空气，将沼液中的氨氮变成氨气，与空气混合，从第一排气口排出，而沼液则从第一排液口排出，与未处理的沼液进行换热，完成吹脱以及出料操作。氨气吸收装置20吸收排出的氨气与空气的混合物中的氨气，氨气吸收装置20中加入水或硫酸等吸收氨气，反应成氨水或硫酸铵等溶液排出；剩下的空气也从氨气吸收装置20中排除，完成氨气吸收操作。以吹脱时间为16小时为例，整个吹脱过程所用空气体积为沼液量的500-700倍。16小时后，沼液中氨氮浓度可降低85％以上。
具体的，控制阀包括：安装在吹脱池第一进液口的进液控制阀，安装在吹脱池第一排液口的出料控制阀，安装在吹脱池第一进气口的空气控制阀。根据实际需要，以上控制阀均可以在连接管道(与第一进液口、第一排液口和第一进气口连接的管道)上或者在吹脱池的开口处(第一进液口、第一排液口和第一进气口)安设。空气进入管道15与第一进气口连接，用于将空气输送至吹脱池内。经过处理的沼液从第一排液口排出，在进入第一换热器2之前还需要经过沼液出料泵13进行加压。其中氨气吸收装置20的第二进液口连接补酸管道25和补水管道26，分别用于加入硫酸和水，硫酸溶液从顶部喷淋，用于吸收从第二进气口进入的氨气和空气的混合物中的氨气，反应后生成硫酸铵，第二出料管道24与氨气吸收装置20的出料口连接，硫酸铵排出氨气吸收装置20。利用空气排出管道19将吹脱池的第一排气口与氨气吸收装置20的第二进气口连接。其中三个以上吹脱池，因为沼液会经过进料、吹脱和出料操作，故吹脱池的个数以三的倍数为宜。
本发明公开一种降低沼液氨氮浓度的***，利用多个吹脱池进行批式处理的方式对沼液进行吹脱处理，相比于现有技术的填料塔式的吹脱装置，本申请具有成本低，不用调节PH，可以将沼液维持在较高温度下处理，去除率高的优点；相比于单个吹脱池批示操作，本申请具有方便回收利用热量、热负荷均匀、可实现连续处理沼液的优点。
其中，所述第一换热器2与所述吹脱池第一进液口之间的管路设有加热装置。具体的，加热装置可以为第二换热器3、水浴加热装置或其他加热装置等。本实施例则利用第二换热器3充当加热装置。因为在处理沼液时会有热量损失，且利用第一换热器2也会有少量的热量损失，导致进入吹脱池的沼液温度不符合处理标准，因此另外需要加热装置，将未处理的沼液加热至70°，本实施例中使用第二换热器，利用热水或者其他热介质换热。根据实际需要，本领域技术人员可以选用其他加热装置达到同样的实验目的。
其中，所述吹脱池为三个。具体的，图1中，第一吹脱池7，安装在第一吹脱池7第一进液口的第一进液控制阀4，第一排液口的第一出料控制阀10，安装在第一进气口的第一空气控制阀16；第二吹脱池8，安装在第二吹脱池8第一进液口的第二进液控制阀5，第一排液口的第二出料控制阀11，安装在第一进气口的第二空气控制阀17；第三吹脱池9，安装在第三吹脱池9第一进液口的第三进液控制阀6，第一排液口的第三出料控制阀12，安装在第一进气口的第三空气控制阀18。
其中，每个所述吹脱池中均设有温度探测装置与盘管加热装置。吹脱过程中，依靠吹脱池内设置的温度探测装置和盘管加热***维持沼液的温度在70度左右。
其中，所述第二排气口均与每个所述第一进气口相连。进一步地，第二排气口与每个所述第一进气口之间还设有增压风机。在氨气吸收装置20吸收氨气完毕后，装置内只含有空气，将空气利用空气进入管道输送，通过增压风机，给吹脱池源源不断输送空气，使空气循环利用。
其中，所述氨气吸收装置20还设有循环进液口与循环排液口，所述循环进液口与所述循环排液口相连，所述循环进液口与所述循环排液口之间还设有母液循环泵22，用于将母液泵入氨气吸收装置20的顶部，再喷淋出来。具体的，循环进液口与循环排液口通过母液循环管道23进行连接。循环排液口用于排出母液和反应后的溶液，循环进液口用于接收此部分溶液混合物。因加入到氨气吸收装置20内的酸液一般都会过量添加，将氨气全部反应后，还有留有部分酸液存在，因此将此部分酸液进行循环使用，以实现节省酸液。另一方面，可以通过补酸和补水控制母液的酸度和密度，利用PH监测或浓度探测器以及传感器等，在母液浓度到达设定范围且液位到达设定值时，自动通过第二出料管道24排出硫酸铵溶液。
本发明还公开一种降低沼液氨氮浓度的方法，包括：控制吹脱池依次进行进料、吹脱及出料操作，且同一时间至少一个吹脱池进行进料、至少一个吹脱池吹脱及至少一个吹脱池出料操作；氨气吸收装置20吸收经吹脱后排出的氨气；经吹脱的沼液与未吹脱的沼液进行高温换热处理。
具体的，以三个吹脱池为例，进料、吹脱和出料操作每个操作为16小时为周期，则完整处理沼液周期需要48小时。具体时间如下表：
其中，具体步骤如下：
S1、第一吹脱池7进料，沼液从沼液进料管道1进入，依次经过第一换热器2和加热装置加热后，打开第一进液控制阀4，关闭第二进液控制阀5和第三进液控制阀6，沼液进入第一吹脱池7；此时，第二吹脱池8吹脱，打开第二空气控制阀17，关闭第一空气控制阀16和第三空气控制阀18，空气由第二吹脱池8的第一进气口进入到第二吹脱池8，进行吹脱过程，排出的氨气与空气混合物通入由第一排气口进入到氨气吸收装置20的第二进气口；此时，第三吹脱池9出料，打开第三出料控制阀12，关闭第一出料控制阀10和第二出料控制阀11，经吹脱后的沼液从第三吹脱池9的第一排液口排出，并经过所述第一换热器2，用于给未吹脱的沼液进行加热；
S2、第一吹脱池7吹脱，打开第一空气控制阀16，关闭第二空气控制阀17和第三空气控制阀18，空气由第一吹脱池7的第一进气口进入到第一吹脱池7，进行吹脱过程，排出的氨气与空气混合物通入由第一排气口进入到氨气吸收装置20的第二进气口；此时，第二吹脱池8出料，打开第二出料控制阀11，关闭第一出料控制阀10和第三出料控制阀12，经吹脱后的沼液从第二吹脱池8的第一排液口排出，并依次经过所述第一换热器2和加热装置，用于给未吹脱的沼液进行加热；此时，第三吹脱池9进料，沼液从沼液进料管道1进入，经过第一换热器2加热后，打开第三进液控制阀6，关闭第二进液控制阀5和第一进液控制阀4，沼液进入第三吹脱池7；
S3、第一吹脱池7出料，打开第一出料控制阀10，关闭第三出料控制阀12和第二出料控制阀11，经吹脱后的沼液从第一吹脱池7的第一排液口排出，并依次经过所述第一换热器2和加热装置，用于给未吹脱的沼液进行加热；此时，第二吹脱池8进料，沼液从沼液进料管道1进入，经过第一换热器2加热后，打开第二进液控制阀5，关闭第一进液控制阀4和第三进液控制阀6，沼液进入第二吹脱池8；此时，第三吹脱池9吹脱，打开第三空气控制阀18，关闭第一空气控制阀16和第二空气控制阀17，空气由第三吹脱池9的第一进气口进入到第三吹脱池9，进行吹脱过程，排出的氨气与空气混合物通入由第一排气口进入到氨气吸收装置20的第二进气口；
其中，氨气吸收装置20吸收氨气与空气混合物中的氨气，并排出废液和空气。所述加热装置为第二换热器3或其他加热装置。
其中，所述氨气吸收装置20将排出的空气通入第一进气口，循环使用空气。
本发明公开一种降低沼液氨氮浓度的***及方法，方便回收利用处理后沼液中的热量，减少热量浪费，且能连续处理沼液，具有成本低，不用调节PH，可以将沼液维持在较高温度下处理，去除率高的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种降低沼液氨氮浓度的***，其特征在于，包括：
第一换热器(2)，所述第一换热器(2)分别与沼液进料管道(1)和沼液出料管道(14)连接；
三个以上吹脱池，每个所述吹脱池均设有第一进液口、第一排液口、第一进气口和第一排气口，每个所述第一进液口均通过所述第一换热器(2)与所述沼液进料管道(1)连接，每个所述第一排液口均通过所述第一换热器(2)与所述沼液出料管道(14)连接；
氨气吸收装置(20)，所述氨气吸收装置(20)设有第二进气口、第二进液口、第二排气口以及出料口，所述第二进气口与每个所述第一排气口相连；
每个所述第一进液口、每个所述第一排液口以及每个所述第一进气口均分别设有控制阀。
2.如权利要求1所述的降低沼液氨氮浓度的***，其特征在于，所述第一换热器(2)与所述吹脱池第一进液口之间的管路设有加热装置。
3.如权利要求1所述的降低沼液氨氮浓度的***，其特征在于，所述吹脱池为三个。
4.如权利要求1所述的降低沼液氨氮浓度的***，其特征在于，每个所述吹脱池中均设有温度探测装置与盘管加热装置。
5.如权利要求1所述的降低沼液氨氮浓度的***，其特征在于，所述第二排气口均与所述第一进气口相连。
6.如权利要求5所述的降低沼液氨氮浓度的***，其特征在于，所述第二排气口与所述第一进气口之间还设有增压风机(21)。
7.如权利要求1所述的降低沼液氨氮浓度的***，其特征在于，所述氨气吸收装置(20)还设有循环进液口与循环排液口，所述循环进液口与所述循环排液口相连，所述循环进液口与所述循环排液口之间还设有母液循环泵(22)。
8.一种降低沼液氨氮浓度的方法，其特征在于，包括：控制吹脱池依次进行进料、吹脱和出料操作，且同一时间至少一个吹脱池进行进料、至少一个吹脱池吹脱及至少一个吹脱池出料操作；氨气吸收装置吸收经吹脱后排出的氨气；经吹脱的沼液与未吹脱的沼液进行高温换热处理。
9.如权利要求8所述的降低沼液氨氮浓度的方法，其特征在于，包括：
S1、第一吹脱池进料，沼液从沼液进料管道进入，依次经过第一换热器和加热装置加热后，打开第一进液控制阀，关闭第二进液控制阀和第三进液控制阀，沼液进入第一吹脱池；此时，第二吹脱池吹脱，打开第二空气控制阀，关闭第一空气控制阀和第三空气控制阀，空气由第二吹脱池的第一进气口进入到第二吹脱池，进行吹脱过程，排出的氨气与空气混合物通入由第一排气口进入到氨气吸收装置的第二进气口；此时，第三吹脱池出料，打开第三出料控制阀，关闭第一出料控制阀和第二出料控制阀，经吹脱后的沼液从第三吹脱池的第一排液口排出，并经过第一换热器，用于给未吹脱的沼液进行加热；
S2、第一吹脱池吹脱，打开第一空气控制阀，关闭第二空气控制阀和第三空气控制阀，空气由第一吹脱池的第一进气口进入到第一吹脱池，进行吹脱过程，排出的氨气与空气混合物通入由第一排气口进入到氨气吸收装置的第二进气口；此时，第二吹脱池出料，打开第二出料控制阀，关闭第一出料控制阀和第三出料控制阀，经吹脱后的沼液从第二吹脱池的第一排液口排出，并经过第一换热器，用于给未吹脱的沼液进行加热；此时，第三吹脱池进料，沼液从沼液进料管道进入，依次经过第一换热器和加热装置加热后，打开第三进液控制阀，关闭第二进液控制阀和第一进液控制阀，沼液进入第三吹脱池；
S3、第一吹脱池出料，打开第一出料控制阀，关闭第三出料控制阀和第二出料控制阀，经吹脱后的沼液从第一吹脱池的第一排液口排出，并经过第一换热器，用于给未吹脱的沼液进行加热；此时，第二吹脱池进料，沼液从沼液进料管道进入，依次经过第一换热器和加热装置加热后，打开第二进液控制阀，关闭第一进液控制阀和第三进液控制阀，沼液进入第二吹脱池；此时，第三吹脱池吹脱，打开第三空气控制阀，关闭第一空气控制阀和第二空气控制阀，空气由第三吹脱池的第一进气口进入到第三吹脱池，进行吹脱过程，排出的氨气与空气混合物通入由第一排气口进入到氨气吸收装置的第二进气口；
其中，氨气吸收装置吸收氨气与空气混合物中的氨气，并排出废液和空气。
10.如权利要求9所述的降低沼液氨氮浓度的方法，其特征在于，所述氨气吸收装置将排出的空气通入第一进气口，循环使用空气。
11.如权利要求9所述的降低沼液氨氮浓度的方法，其特征在于，所述氨气吸收装置将使用后的酸液重新喷淋，循环使用酸液。
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