專利名稱:基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統及方法
技術領域:
本發明涉及一種畜禽糞污的能源再生利用技術,尤其涉及一種采用基于膜濃縮技術的畜禽糞污的高效能源利用和污染零排放的系統及方法,為養殖場的基于畜禽糞污的沼氣工程建設提供技術支持。
背景技術:
禽畜養殖業是我國農業農村經濟的重要組成部分,隨著禽畜養殖業的大力發展, 畜禽糞污所造成的環境問題日益突出,影響經濟發展,危及生態安全,已成為社會普遍關注和亟待解決的問題之一。特別是集約化畜禽養殖業畜禽糞污排放量大、集中,而養殖場周圍一般沒有足夠的土地對其進行消納,使得種植業與養殖業脫節,導致畜禽糞污在一定區域內過剩而造成污染。近年來,國家大力支持和推廣基于厭氧發酵技術的規模化養殖場沼氣工程,促進養殖糞污的無害化處理和能源化利用,不但可以消除環境污染,生產清潔能源沼氣,產生的沼液和沼渣還可以生產有機肥料,適應節能減排和能源可再生利用的發展需求,符合養殖企業本身需求以及國家可持續發展戰略。然而,沼氣工程中產生的大量沼液的消納問題成為制約其發展的關鍵因素之一。請參閱圖1,在現有技術中,沼氣工程針對畜禽糞污的處理流程通常包括以下內容首先在厭氧發酵反應器中對畜禽糞污進行發酵原料預處理、水解酸化和厭氧發酵等處理,其產出物包括沼氣和發酵剩余物,其中的沼氣被輸送到能源利用裝置中進行燃燒或發電等回收利用,發酵剩余物被送至固液分離裝置中進行固液分離,所分離出的固體含量高的部分(沼渣)經改性處理和調配后作為有機肥料供給農業利用,而所分離出的大量的液體部分(沼液)也是一種有機肥資源,但由于其產生量大,肥效指標較低,一般周邊沒有足夠的消納土地,而遠距離運輸成本較高;其次,沼液農業利用又存在明顯的季節性,需要足夠大的存儲空間,造成一次建設成本較高,而直接進行處理后達標排放則成本巨大。目前沼液往往不能得到預期的“就地直接利用”,對周邊環境存在嚴重威脅。所以,規模化沼氣工程中沼液的高值化利用(即沼液的高附加值化利用)技術已成為一個至關重要的技術瓶頸問題,是亟需解決的關鍵技術難題。
發明內容
為克服現有技術的缺點,本發明提出一種基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統及方法,其利用膜濃縮技術將沼氣工程中產出的大量沼液加以濃縮、分離和進一步發酵處理, 以降低沼液的產出量,解決沼液在后期儲存、運輸和回收利用等方面所面臨的難題。為實現上述目的,本發明提供一種基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統,包括一級厭氧發酵反應器,包含畜禽糞污的發酵原料被送入其中進行厭氧發酵處理,其產出物包括沼氣和發酵殘余物,其中將所產出的沼氣通過輸氣管道輸出至該系統外部;固液分離裝置,包括固液分離機,將所述發酵殘余物送入該固液分離裝置中通過設置其中的固液分離機進行固液分離處理,分離出主要由固體部分組成的沼渣和主要由液體部分組成的沼液, 其中將所述沼渣通過輸送裝置輸出至該系統外部;膜濃縮裝置,將所述沼液送入該膜濃縮裝置中進行濃縮和分離處理,分離出清液和濃縮沼液,其中將所述清液通過輸送管道輸出再利用或經后繼處理后達標排放;以及二級厭氧發酵反應器,所述濃縮沼液被送入該二級厭氧發酵反應器中進行二次厭氧發酵處理,其產出物包括沼氣和二級發酵后沼液,其中將產出的沼氣通過輸氣管道輸出至該系統外部,并將所產出的二級發酵后沼液通過輸送裝置輸出至該系統外部以供農業應用。根據本發明的實施例,該膜濃縮裝置包括沼液預處理單元,包括砂濾罐,經過固液分離后的所述沼液通過連接管道送入該砂濾罐中進行過濾,以濾除粗大顆粒的固態物;酸化調節罐,經砂濾后的沼液被送入該酸化調節罐中,與來自酸液池中的酸液進行混合,將所述沼液酸化調節至預定的酸度;以及芯式過濾器,經酸化調節后的沼液被送入該芯式過濾器進行微濾,進一步濾除微小顆粒的固態物;以及該膜濃縮裝置還包括反滲透膜柱,通過輸送管道和高壓泵連接至該沼液預處理裝置的芯式過濾器,來自該芯式過濾器的沼液從該反滲透膜柱的底部泵入,在壓力作用下緩慢上升并進行過濾和分流,從而分離出清液和濃縮沼液;清液池,經該反滲透膜柱分離出的清液被輸送至該清液池中;以及濃縮沼液池,經該反滲透膜柱分離出的濃縮沼液被輸送至該濃縮沼液池中。根據本發明的實施例,該反滲透膜柱包括外殼,由玻璃鋼制成;多層膜片,每層膜片由耐污染的反滲透膜制成;以及多個導流盤,由高強度材料制成,所述多個導流盤的每兩個形成一對,每對導流盤正反相扣,將所述多個膜片夾在其中,在該外殼中自下而上堆疊多對導流盤,所述沼液自下而上依次流經所述多對導流盤中的多層膜片,通過所述膜片過濾出的液體形成清液,被截留的液體形成濃縮沼液,所述清液與所述濃縮沼液分別經由不同的流道流出該反滲透膜柱。根據本發明的實施例,該二級厭氧發酵反應器為上流式厭氧污泥床、膨脹顆粒污泥床或厭氧內循環反應器之一,來自該膜濃縮裝置的所述濃縮沼液在其中進行二次厭氧發酵處理,在產出沼氣的同時去除所述濃縮沼液中的有機物。根據本發明的實施例,來自該膜濃縮裝置的清液直接回流至該一級厭氧發酵反應器中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。根據本發明的實施例,來自該膜濃縮裝置的清液在設置于該系統外部的清液后處理裝置中進行好氧脫氨處理,將處理后清水達標排放,或將處理后清水回流至該一級厭氧發酵反應器中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。根據本發明的實施例,該一級厭氧發酵反應器為升流式固體厭氧反應器或連續攪拌反應器,所述厭氧發酵處理包括對所述發酵原料進行預處理、水解酸化和厭氧發酵。根據本發明的實施例,來自該固液分離裝置的沼渣在設置于該系統外部的農業應用系統中進行改性處理,從而作為有機肥料供農業應用;以及來自該第二厭氧發酵反應器的濃縮沼液在該農業應用系統中進行營養調配處理,從而作為有機肥料供農業應用。為實現上述目的,本發明提供一種基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理方法,其采用如上所述的畜禽糞污處理系統對包含畜禽糞污的發酵原料進行處理,該方法包括以下步驟Si)將包含畜禽糞污的發酵原料送入一級厭氧發酵反應器中進行厭氧發酵處理,產出沼氣和發酵殘余物,其中將所產出的沼氣通過輸氣管道輸出至該系統外部的能源利用裝置加以利用;S2)將所述發酵殘余物送入固液分離裝置中進行固液分離處理,分離出主要由固體部分組成的沼渣和主要由液體部分組成的沼液,其中將所述沼渣通過輸送裝置輸出至該系統外部的農業應用系統進行改性處理后供農業應用;S3)將所述沼液送入該膜濃縮裝置中進行濃縮和分離處理,分離出清液和濃縮沼液;以及S4)將所述濃縮沼液送入二級厭氧發酵反應器中進行再次厭氧發酵處理,產出沼氣和二級發酵后沼液,其中將所產出的沼氣通過輸氣管道輸出,并對所產出的二級發酵后沼液通過輸送裝置輸出至該系統外部的農業應用系統進行營養調配后供農業應用。根據本發明的實施例,在步驟S3中,來自一級厭氧發酵反應器的沼液首先在沼液預處理單元中依次進行砂濾、酸調節和微濾處理,然后在膜濃縮單元中進行濃縮和分離。根據本發明的實施例,在步驟S4之后,來自膜濃縮裝置的清液直接回流至該一級厭氧發酵反應器中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。根據本發明的實施例,在步驟S4之后,來自膜濃縮裝置的清液在該系統外部的清液后處理裝置中進行好氧脫氨處理,將處理后清水達標排放,或將處理后清水回流至該一級厭氧發酵反應器中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。根據本發明的實施例,該基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理方法還包括以下步驟在步驟S2之后,來自該固液分離裝置的沼渣在設置于該系統外部的農業應用系統中進行改性處理,從而作為有機肥料供農業應用;以及在步驟S4之后,來自該第二厭氧發酵反應器的濃縮沼液在該農業應用系統中進行營養調配處理,從而作為有機肥料供農業應用。本發明利用膜濃縮技術將沼液進行濃縮,通過膜濃縮技術截留沼液中的營養物質和有機物以形成濃縮沼液,同時分離出清液,其中,將所述濃縮沼液再次經過高效厭氧反應器進行發酵處理,進一步產生沼氣并同時去除濃縮沼液中的有機物,使得經再次發酵處理后的沼液經營養調配后即可直接農用,而且,所分離出的清液經過好氧脫氨處理后也可實現水資源的循環利用。本發明的整體技術將能夠顯著減少沼液的產出量,降低了沼液的后期儲運成本, 同時還使得沼氣工程的沼氣產能最大化,并實現了水資源的循環利用以及沼液的在農業上的直接利用,具有顯著的綜合效益。
圖1為本發明的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統的方框圖。圖2為本發明的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理方法的流程圖。圖3是根據本發明的一個實施例的膜濃縮分離裝置的結構示意圖。圖4是圖3所示膜濃縮分離裝置的反滲透膜柱的局部結構示意圖。其中,附圖標記說明如下1-一級厭氧發酵反應器2-固液分離裝置
3-膜濃縮裝置31-沼液預處理單元311-砂濾罐312-酸化調節罐313-芯式過濾器32-反滲透膜柱321-外殼322-膜片323-導流盤33-清液池34-濃縮沼液池4-二級厭氧發酵反應器5-清液后處理裝置6-農業應用系統
具體實施例方式下面結合附圖及實例對本發明做進一步的說明。如圖1所示,其為本發明的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統的方框圖。根據本發明的一個實施例,基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統包括通過輸送管道相互連通的一級厭氧發酵反應器1、固液分離裝置2、膜濃縮裝置3和二級厭氧發酵反應器4。其中,包含畜禽糞污的發酵原料被送入一級厭氧發酵反應器1中,與存在于一級厭氧發酵反應器1中的厭氧菌該進行厭氧發酵處理,其產出物包括沼氣和發酵殘余物,所產出的沼氣通過輸氣管道被輸送至該系統外部,供沼氣利用裝置進行燃燒或發電等。在固液分離裝置2中包括固液分離機,將所述發酵殘余物送入該固液分離裝置2 中通過設置其中的固液分離機進行固液分離處理,分離出主要由固體部分組成的沼渣和主要由液體部分組成的沼液,將所述沼渣通過輸送裝置輸出至該系統外部,在經過營養和水分調配后可供農業應用系統6進行農田灌溉等農業應用。將固液分離裝置2中輸出的沼液送入膜濃縮裝置3中進行濃縮和分離處理,分離出清液和濃縮沼液,其中將所述清液通過輸送管道輸出再利用或經后繼處理后達標排放。來自膜濃縮裝置3的濃縮沼液被送入二級厭氧發酵反應器4中進行二次厭氧發酵處理,其產出物包括沼氣和二級發酵后沼液,其中將產出的沼氣通過輸氣管道輸出至該系統外部,并將所產出的二級發酵后沼液通過輸送裝置輸出至該系統外部,供農業應用系統6 進行農田灌溉等農業應用。圖3示出根據本發明的一個實施例的膜濃縮分離裝置3的結構示意圖,其具體結構如下膜濃縮裝置3包括通過輸送管道相互連通的沼液預處理單元31、反滲透膜柱32、 清液池33和濃縮沼液池34。其中,沼液預處理單元31包括砂濾罐311,經過固液分離后的所述沼液通過連接管道送入該砂濾罐311中進行過濾,以濾除粗大顆粒的固態物;酸化調節罐312,經砂濾后的沼液被送入該酸化調節罐312中,與來自酸液池中的酸液進行混合,將所述沼液酸化調節至預定的酸度;以及芯式過濾器313,經酸化調節后的沼液被送入該芯式過濾器313進行微濾,進一步濾除微小顆粒的固態物。在反滲透膜柱32中,通過輸送管道和高壓泵連接至該沼液預處理裝置31的芯式過濾器313,來自該芯式過濾器313的沼液從該反滲透膜柱32的底部泵入,在壓力作用下緩慢上升并進行過濾和分流,從而分離出清液和濃縮沼液。經該反滲透膜柱32分離出的清液被輸送至該清液池33中,而經該反滲透膜柱32 分離出的濃縮沼液被輸送至該濃縮沼液池34中。圖4是圖3所示膜濃縮分離裝置的反滲透膜柱的局部結構示意圖(僅示出一對導流盤323及其中夾著的多層膜片32 。如圖4所示,本發明的反滲透膜柱32可采用碟管式膜柱組件來實現,其具體包括外殼321,由玻璃鋼制成;多層膜片322,每層膜片323由耐污染的反滲透膜制成;以及多個導流盤323,由塑料或樹脂等高強度材料制成,所述多個導流盤323的每兩個形成一對,每對導流盤322正反相扣,將所述多個膜片322夾在其中,在該外殼321中自下而上堆疊多對導流盤323,所述沼液自下而上依次流經所述多對導流盤 323中的多層膜片323,通過所述膜片323過濾出的液體形成清液,被截留的液體形成濃縮沼液,所述清液與所述濃縮沼液分別經由不同的流道流出該反滲透膜柱32。碟管式膜柱組件通常被用來進行垃圾滲濾液的處理。其具有開放式寬流道及獨特的帶凸點導流盤,料液在組件中形成湍流狀態,最大程度上減少了膜表面結垢、污染及濃差極化現象的產生,使得碟管式膜柱組件即使在高壓的操作壓力下也能體現其優越的性能。 此外,碟管式膜柱組件還能有效避免膜的結垢,減輕膜污染程度,使反滲透膜的壽命延長, 其特殊結構及水力學設計使膜組件易于清洗,清洗后通量恢復性非常好,從而延長了膜片壽命ο本發明將這種碟管式膜柱組件應用于沼液的濃縮和分離,獲得了良好的處理效果和非常高的處理效率。根據本發明的一個實施例,其中的一級厭氧發酵反應器1為升流式固體厭氧反應器或連續攪拌反應器,這兩種反應器在現有技術中通常用于高固體濃度物料的厭氧發酵過程。所述厭氧發酵處理是指將固態物料液化并將其中有機物轉化為沼氣的過程。一級厭氧發酵的產物即為沼液,沼液中仍然含有一定量的有機物,但濃度相對較低,若對沼液繼續進行厭氧發酵處理,則會導致反應器體積成倍增加,反應效率大大降低。二級厭氧發酵反應器4為上流式厭氧污泥床、膨脹顆粒污泥床或厭氧內循環反應器等高效厭氧反應器,來自該膜濃縮裝置3的所述濃縮沼液在其中進行二次厭氧發酵處理,在產出沼氣的同時去除所述濃縮沼液中的有機物。這些反應器在現有技術中通常被用來進行污水處理,相比較前述升流式固體厭氧反應器或連續攪拌反應器,具有更高的反應效率。但由于其要求待處理污水的固體濃度不能太高,因此不會被用于進行畜禽糞污的厭氧發酵處理,但適于對本發明的來自膜濃縮裝置3的濃縮沼液進行處理。因此,本發明采用膜濃縮技術對來自固液分離裝置2的含大量水分的沼液加以濃縮,使得濃縮沼液得以進入通常只用于污水處理的二級厭氧發酵反應器4中進行進一步處理,從而實現了最佳的處理效果和處理效率。而未經膜濃縮的沼液無論是再次進入一級厭氧發酵反應器1或是直接二級厭氧發酵反應器4進行處理,其效果都不甚理想。
根據本發明的一個實施例,來自該膜濃縮裝置3的清液可直接回流至該一級厭氧發酵反應器1中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配(即進行稀釋)。或者,來自該膜濃縮裝置3的清液也可在設置于該系統外部的清液后處理裝置5 中進行好氧脫氨處理,將處理后清水達標排放,或將處理后清水回流至該一級厭氧發酵反應器1中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。來自該固液分離裝置2的沼渣可在設置于該系統外部的農業應用系統6中進行改性處理,從而作為有機肥料供農業應用;以及來自該第二厭氧發酵反應器4的濃縮沼液可在農業應用系統6中進行營養調配處理,從而作為有機肥料供農業應用。這里所指農業應用系統6是一個比較寬泛的說法,其可以是一套農業設施,也可以是完全不同的農業設施,可以根據其應用對象和應用場合的不同而具體配置。下面結合圖2對本發明的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理方法加以描述。當采用如上所述的畜禽糞污處理系統對包含畜禽糞污的發酵原料進行處理時,其處理方法包括以下步驟Sl將包含畜禽糞污的發酵原料送入一級厭氧發酵反應器1中進行厭氧發酵處理, 產出沼氣和發酵殘余物,其中將所產出的沼氣通過輸氣管道輸出至該系統外部的能源利用裝置加以利用;S2將所述發酵殘余物送入固液分離裝置2中進行固液分離處理,分離出主要由固體部分組成的沼渣和主要由液體部分組成的沼液,其中將所述沼渣通過輸送裝置輸出至該系統外部的農業應用系統6進行改性處理后供農業應用;S3將所述沼液送入該膜濃縮裝置3中進行濃縮和分離處理,分離出清液和濃縮沼液;以及S4將所述濃縮沼液送入二級厭氧發酵反應器4中進行再次厭氧發酵處理,產出沼氣和二級發酵后沼液,其中將所產出的沼氣通過輸氣管道輸出,并對所產出的二級發酵后沼液通過輸送裝置輸出至該系統外部的農業應用系統6進行營養調配后供農業應用。其中,在步驟S3中,來自一級厭氧發酵反應器1的沼液首先在沼液預處理單元31 中依次進行砂濾、酸調節和微濾處理,然后在膜濃縮單元32中進行濃縮和分離。在步驟S4之后,來自膜濃縮裝置3的清液直接回流至該一級厭氧發酵反應器1中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。在步驟S4之后,來自膜濃縮裝置3的清液在該系統外部的清液后處理裝置5中進行好氧脫氨處理,將處理后清水達標排放,或將處理后清水回流至該一級厭氧發酵反應器1 中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。本發明的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理方法還包括以下步驟在步驟S2之后,來自該固液分離裝置2的沼渣在設置于該系統外部的農業應用系統6中進行改性處理,從而作為有機肥料供農業應用;以及在步驟S4之后,來自該第二厭氧發酵反應器4的濃縮沼液在該農業應用系統6中進行營養調配處理,從而作為有機肥料供農業應用。本發明利用膜濃縮技術將沼液進行濃縮,通過膜濃縮技術截留沼液中的營養物質和有機物以形成濃縮沼液,同時分離出清液,其中,將所述濃縮沼液再次經過高效的二級厭
10氧發酵反應器進行發酵處理,進一步產生沼氣并同時去除濃縮沼液中的有機物,使得經再次發酵處理后的沼液經營養調配后即可直接農用,而且,所分離出的清液經過好氧脫氨處理后也可實現水資源的循環利用。本發明的整體技術將能夠顯著減少沼液的產出量,降低了含水量巨大的沼液的后期儲運成本,同時還使得沼氣工程的沼氣產能最大化,以及實現了水資源的循環利用和沼液的在農業上的直接利用,具有顯著的綜合效益。以上所述,僅為本發明較佳的具體實施方式
,但本發明的保護范圍并不局限于此, 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內,可輕易想到的變化或替換, 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統,包括一級厭氧發酵反應器(1),包含畜禽糞污的發酵原料被送入其中進行厭氧發酵處理,其產出物包括沼氣和發酵殘余物,其中將所產出的沼氣通過輸氣管道輸出至該系統外部;固液分離裝置O),包括固液分離機,將所述發酵殘余物送入該固液分離裝置O)中通過設置其中的固液分離機進行固液分離處理,分離出主要由固體部分組成的沼渣和主要由液體部分組成的沼液,其中將所述沼渣通過輸送裝置輸出至該系統外部;膜濃縮裝置(3),將所述沼液送入該膜濃縮裝置(3)中進行濃縮和分離處理,分離出清液和濃縮沼液,其中將所述清液通過輸送管道輸出再利用或經后繼處理后達標排放;以及二級厭氧發酵反應器G),所述濃縮沼液被送入該二級厭氧發酵反應器(4)中進行二次厭氧發酵處理,其產出物包括沼氣和二級發酵后沼液,其中將產出的沼氣通過輸氣管道輸出至該系統外部,并將所產出的沼液通過輸送裝置輸出至該系統外部以供農業應用。
2.根據權利要求1所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統,其中該膜濃縮裝置 ⑶包括沼液預處理單元(31),包括砂濾罐(311),經過固液分離后的所述沼液通過連接管道送入該砂濾罐(311)中進行過濾,以濾除粗大顆粒的固態物;酸化調節罐(312),經砂濾后的沼液被送入該酸化調節罐(312)中,與來自酸液池中的酸液進行混合,將所述沼液酸化調節至預定的酸度;以及芯式過濾器(313),經酸化調節后的沼液被送入該芯式過濾器(31 進行微濾,進一步濾除微小顆粒的固態物;以及反滲透膜柱(32),通過輸送管道和高壓泵連接至該沼液預處理裝置(31)的芯式過濾器(313),來自該芯式過濾器(313)的沼液從該反滲透膜柱(32)的底部泵入,在壓力作用下上升并進行過濾和分流,從而分離出清液和濃縮沼液;清液池(33),經該反滲透膜柱(32)分離出的清液被輸送至該清液池(3 中;以及濃縮沼液池(34),經該反滲透膜柱(3 分離出的濃縮沼液被輸送至該濃縮沼液池 (34)中。
3.根據權利要求2所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統,其中該反滲透膜柱 (32)包括外殼(321),由玻璃鋼制成;多層膜片(322),每層膜片(323)由耐污染的反滲透膜制成;以及多個導流盤(323),由高強度材料制成,所述多個導流盤(323)的每兩個形成一對, 每對導流盤(322)反相扣,將所述多個膜片(32 夾在其中,在該外殼(321)中自下而上堆疊多對導流盤(323),所述沼液自下而上依次流經所述多對導流盤(323)中的多層膜片 (323),通過所述膜片(32 過濾出的液體形成清液,被截留的液體形成濃縮沼液,所述清液與所述濃縮沼液分別經由不同的流道流出該反滲透膜柱(32)。
4.根據權利要求1或2所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統,其中該二級厭氧發酵反應器(4)為上流式厭氧污泥床、膨脹顆粒污泥床或厭氧內循環反應器之一,來自該膜濃縮裝置(3)的所述濃縮沼液在其中進行二次厭氧發酵處理,在產出沼氣的同時去除所述濃縮沼液中的有機物。
5.根據權利要求1或2所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統,其中,來自該膜濃縮裝置( 的清液直接回流至該一級厭氧發酵反應器(1)中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。
6.根據權利要求1或2所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統,其中,來自該膜濃縮裝置(3)的清液在設置于該系統外部的清液后處理裝置(5)中進行好氧脫氨處理,將處理后清水達標排放,或將處理后清水回流至該一級厭氧發酵反應器(1)中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。
7.根據權利要求1或2所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統,其中該一級厭氧發酵反應器(1)為升流式固體厭氧反應器或連續攪拌反應器,所述厭氧發酵處理包括對所述發酵原料進行預處理、水解酸化和厭氧發酵。
8.根據權利要求1或2所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統其中,來自該固液分離裝置O)的沼渣在設置于該系統外部的農業應用系統(6)中進行改性處理,從而作為有機肥料供農業應用;以及來自該第二厭氧發酵反應器(4)的濃縮沼液在該農業應用系統(6)中進行營養調配處理,從而作為有機肥料供農業應用。
9.一種基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理方法,其采用如權利要求1至8中任意一項所述的畜禽糞污處理系統對包含畜禽糞污的發酵原料進行處理,該方法包括以下步驟51)將包含畜禽糞污的發酵原料送入一級厭氧發酵反應器(1)中進行厭氧發酵處理, 產出沼氣和發酵殘余物,其中將所產出的沼氣通過輸氣管道輸出至該系統外部的能源利用裝置加以利用;52)將所述發酵殘余物送入固液分離裝置O)中進行固液分離處理,分離出主要由固體部分組成的沼渣和主要由液體部分組成的沼液,其中將所述沼渣通過輸送裝置輸出至該系統外部的農業應用系統(6)進行改性處理后供農業應用;53)將所述沼液送入該膜濃縮裝置(3)中進行濃縮和分離處理,分離出清液和濃縮沼液;以及54)將所述濃縮沼液送入二級厭氧發酵反應器中進行再次厭氧發酵處理,產出沼氣和沼液,其中將所產出的沼氣通過輸氣管道輸出,并對所產出的沼液通過輸送裝置輸出至該系統外部的農業應用系統(6)進行營養調配后供農業應用。
10.根據權利要求9所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理方法,在步驟S3中,來自一級厭氧發酵反應器(1)的沼液首先在沼液預處理單元(31)中依次進行砂濾、酸調節和微濾處理,然后在膜濃縮單元(3 中進行濃縮和分離。
11.根據權利要求9所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理方法,在步驟S4之后,來自膜濃縮裝置( 的清液直接回流至該一級厭氧發酵反應器(1)中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。
12.根據權利要求9所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理方法,在步驟S4之后,來自膜濃縮裝置(3)的清液在該系統外部的清液后處理裝置(5)中進行好氧脫氨處理,將處理后清水達標排放,或將處理后清水回流至該一級厭氧發酵反應器(1)中對包含畜禽糞污的發酵原料進行調配。
13.根據權利要求9所述的基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理方法,還包括以下步驟在步驟S2之后,來自該固液分離裝置(2)的沼渣在設置于該系統外部的農業應用系統 (6)中進行改性處理,從而作為有機肥料供農業應用;以及在步驟S4之后,來自該第二厭氧發酵反應器(4)的沼液在該農業應用系統(6)中進行營養調配處理,從而作為有機肥料供農業應用。
全文摘要
本發明公開了一種基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統及方法,該系統包括一級厭氧發酵反應器、固液分離裝置、膜濃縮裝置和二級厭氧發酵反應器。該系統的核心部分采用膜濃縮技術對一級厭氧發酵反應器產生的并經過固液分離裝置之后的沼液進行濃縮,分離出清液和濃縮沼液,膜濃縮后的清液通過好氧脫氨等后繼處理后可用于一級厭氧發酵反應器中厭氧發酵原料的調配或直接達標排放,濃縮沼液再經二級高效厭氧發酵,進一步產出沼氣,從而提高了畜禽糞污的能源利用率,且發酵殘余物最終可供農業應用。該方法工藝簡單,沼液產出量得以顯著減少,降低了農業應用的難度及中間運輸、儲存等環節的成本,實現了畜禽糞污的高效能源化利用和零排放。
文檔編號C02F11/04GK102249507SQ20111009505
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月15日 優先權日2011年4月15日
發明者朱民, 梁康強, 賈立敏, 閻中, 魏泉源 申請人:北京市環境保護科學研究院