專利名稱：一種沼液濃縮和清液達標排放的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一 種沼液高值利用技術，尤其涉及一種采用生化處理工藝和膜分離技 術相結合的濃縮沼液和清液達標排放的方法及設備，屬于農業領域廢棄物資源化循環利用 領域。
背景技術：
隨著我國規模化養殖比例不斷增加，廢棄物產生的量大而且集中，如果不處理和 處理不當將會造成嚴重的環境污染問題，采用厭氧消化處理畜禽場糞便和污水是一種非常 有效的廢棄物處理與利用途徑，通過厭氧發酵，不僅能夠實現廢棄物無害化處理，還能產生 大量的沼氣用于取暖、炊事和發電等用途，同時發酵后的沼渣和沼液中含有豐富的營養物、 礦物質和有機質，可以作為肥料和土壤調理劑施用于農田。但是規模化沼氣工程沼液產生量大，沼液中有效成分相對含量較低，廢棄物處理 工程周圍沒有足夠農田消納，長距離運輸成本增加，造成沼液施用的局限性，加之我國農田 土地管理分散、農戶擁有土地面積小，使得沼液還田在我國仍無法廣泛實施。不合理利用將 會導致沼液直接排放，造成環境的二次污染，因此如何使沼液高值利用，提高其利用價值和 避免環境污染具有可創性。應用膜生物反應器處理沼液，使其濃縮，方便儲存或運輸。濃縮后的沼液用于施 肥，可以實現資源循環利用的目的，而濾過液可達標排放或回用。為此，相關發明者利用膜 分離技術進行了沼液濃縮方面的研究，如CN101402530公開了本申請人利用微絮凝微濾和 納濾的方式對沼液進行濃縮，CN101269999公開了選用不同級別的膜對沼液有效成分根據 分子量大小進行分段分離濃縮，CN101712555公開了采用砂濾和反滲透的方法進行沼液濃 縮，但是這些申請人都是直接對厭氧發酵液進行膜過濾，而以畜禽養殖場廢棄物為主的沼 液工程中，沼液中的氮主要以銨態氮的形態存在，其分子量與水的分子量相當，如果不進行 氮形態的轉化，利用膜過濾技術很難將銨態氮截留，導致透過液中氨氮濃度高，無法實現透 過液達標排放，而以沼液為原料實現濃縮和清液達標排放還未見相關報道。

發明內容
本發明正是針對以上技術問題，提供一種對沼液進行濃縮和透過液達標排放的方 法及實現該方法的裝置。本發明的目的是通過以下技術方案實現本發明實施方式提供一種沼液濃縮和清液達標排放的方法，包括以下步驟A)沉淀處理對所述的從厭氧反應器中排出的沼液進行預處理，使沼液中的大顆 粒固形物和大部分懸浮固體沉淀，作為沼渣進行農田利用，上清液進行下一步處理；B)硝化處理對所述沉淀處理后的沼液進行好氧硝化處理，使沼液中的銨態氮轉 化為硝態氮，同時降解沼液中的有機物；C)膜濃縮處理對所述的硝化處理后的出水進行膜濃縮處理，通過膜濃縮處理得到的濃縮液進行后續處理，透過液達標排放或回用；D)調配處理對所述的膜濃縮處理的濃縮液進行養分調配處理，得到有機沼液營 養液；E)消毒處理對透過液進行消毒處理，消毒后的透過液可以回用沖洗畜禽舍或達 標排放。所述的沉淀處理可以采用重力沉淀或投加絮凝劑進行沉淀分離。所述的膜濃縮處理采用浸沒式中空纖維膜膜生物反應器進行濃縮，所述的中空纖 維膜組件的膜孔徑為0. 1-0. 2μπι，采用負壓抽吸的方式抽取透過液，通過膜濃縮處理后的 濃縮液有效養分提高2倍以上，清水回收率80%以上。所述的硝化處理采用微孔曝氣，膜濃縮處理采用穿孔管曝氣。所述的膜濃縮處理濃縮液部分回流至硝化處理單元。本發明實施方式還提供一種實現上述方法所述方法的設備，該設備包括沼液沉淀槽1、硝化反應池3、膜濃縮池4、濃縮液貯存池13和清液貯存池14 ；其 中沼液沉淀槽1中的上清液經沼液2提升到硝化反應池3中，在硝化反應池3中將沼液 中的銨態氮轉化為硝態氮，并對部分有機物進行去除，沼液在硝化反應池進行硝化反應進 行氮的形態轉化后，從底部進入膜濃縮池4，通過放置在膜濃縮池4中的膜組件5和抽吸泵 6抽吸清液出水進入清液貯存池14中進行消毒處理后排放或者作為圈舍沖洗水回用，在膜 濃縮池4的底部設有濃縮液回流和排出口，部分濃縮液通過回流泵10回流至硝化反應池 3中進行進一步硝化處理，部分濃縮液排入濃縮液貯存池13進行養分調配，制成有機營養 液。所述的硝化反應池3和膜濃縮池4合建，底部相通。所述的硝化反應池3和膜濃縮池4底部都有提供溶解氧的曝氣裝置，供氧風機8 通過管路和硝化反應池供氧流量計9后與硝化反應池3中的微孔曝氣器7連通，而進入膜 濃縮區的氣體供氧風機8通過管路和膜濃縮池供氧流量計11后與穿孔曝氣管12連通。由上述本發明所述的沼液濃縮和清液達標排放的方法技術方案可以看出，本發明 通過沉淀處理、硝化處理和膜濃縮處理后，使沼液中有效成分濃縮，同時實現透過液達標排 放，該方法具有如下優點和效果(1)采用沉淀處理可以初步去除沼液中含有的固體物質， 減少后續處理負荷；( 沼液濃縮之前進行硝化反應，將銨態氮轉化為硝態氮，將氮保留 在濃縮液中，同時實現透過液的達標排放或回用；C3)濃縮液只占沼液原液的20%左右，有 效養分提高2倍以上，便于遠距離運輸，降低運輸成本；(4)整個生產過程操作簡單，可以實 現自動控制，該方法能夠實現沼液的高值利用和透過液的達標排放，具有顯著的經濟效益 和環境效益。


圖1為本發明實施例的方法流程示意圖。圖2為本發明實施例中的設備結構示意圖。圖2中各標號分別為1、沼液沉淀槽，2、沼液泵，3、硝化反應池，4、膜濃縮池，5、膜 組件，6、抽吸泵，7、微孔曝氣器，8、曝氣風機，9，硝化反應池氣體流量計，10，濃縮液回流泵， 11、膜濃縮池氣體流量計，12、穿孔曝氣管，13、濃縮液貯存池，14、清液貯存池。
具體實施例方式本發明公開一種沼液進行濃縮和清液達標排放的方法及設備，該方法由沉淀、好 氧硝化處理、膜過濾、養分調配和消毒等6個操作步驟組成，具體按下述步驟進行(1)將 從厭氧反應器排出的沼液首先進行沉淀處理，使沼液中的大顆粒和部分懸浮污泥沉淀，沉 淀部分作為沼渣處理，上清液部分進行下一步處理；( 沉淀處理后的上清液進行硝化反 應池，進行連續曝氣，使沼液中的氨態氮轉會為硝態氮，同時降解沼液中的部分有機物；(3) 硝化處理后的沼液進入膜濃縮反應池，清液通過中空纖維膜過濾后實現達標排放或消毒處 理后作為回用水沖洗圈欄；(4)膜濃縮池中截留的濃縮液部分回流至硝化反應池，維持硝 化反應池中的高污泥濃度，一部分排出作為濃縮液；( 對濃縮液進行養分調配，制成不同 用途的有機營養液。為便于理解，下面結合附圖2和具體實施例對本發明進一步說明。沼液沉淀槽1 中的上清液經沼液2提升到硝化反應池3中，在硝化反應池3中將沼液中的銨態氮轉化為 硝態氮，并對部分有機物進行去除，硝化反應池3和膜濃縮池4合建，硝化反應池3和膜濃 縮池4中間用隔墻隔開，底部連通。硝化反應池3和膜濃縮池4底部都有提供溶解氧的曝 氣裝置，曝氣風機8通過管路和硝化反應池氣體流量計9后與硝化反應池3中的微孔曝氣 器7連通，而進入膜濃縮區的氣體曝氣風機8通過管路和膜濃縮池氣體流量計11后與穿孔 曝氣管12連通，沼液在硝化反應池進行硝化反應進行氮的形態轉化后，從底部進入膜濃縮 池4，通過放置在膜濃縮池4中的膜組件5和抽吸泵6抽吸清液出水進入清液貯存池14中 進行消毒處理后排放或者作為圈舍沖洗水回用，在膜濃縮池4的底部設有濃縮液回流和排 出口，部分濃縮液通過回流泵10回流至硝化反應池3中維持硝化反應池中的高污泥濃度， 部分濃縮液排入濃縮液貯存池13進行養分調配，制成有機營養液。權利要求
1.一種沼液濃縮和清液達標排放的方法，其特征在于包括以下步驟A)沉淀處理對所述的從厭氧反應器中排出的沼液進行預處理，使沼液中的大顆粒固 形物和大部分懸浮固體沉淀，作為沼渣進行農田利用，上清液進行下一步處理；B)硝化處理對所述沉淀處理后的沼液進行好氧硝化處理，使沼液中的銨態氮轉化為 硝態氮，同時降解沼液中的有機物；C)膜濃縮處理對所述的硝化處理后的出水進行膜濃縮處理，通過膜濃縮處理得到的 濃縮液進行后續處理，透過液達標排放或回用；D)調配處理對所述的膜濃縮處理的濃縮液進行養分調配處理，得到有機沼液營養液；E)消毒處理對透過液進行消毒處理，消毒后的透過液可以回用沖洗畜禽舍或達標排放。
2.根據權力要求1所述的方法，其特征在于所述的沉淀處理可以采用重力沉淀或投 加絮凝劑進行沉淀分離。
3.根據權力要求1所述的方法，其特征在于所述的膜濃縮處理采用浸沒式中空纖維 膜膜生物反應器進行濃縮，所述的中空纖維膜組件的膜孔徑為0. 1-0. 2 μ m，采用負壓抽吸 的方式抽取透過液，通過膜濃縮處理后的濃縮液有效養分提高2倍以上，清水回收率80% 以上。
4.根據權力要求1所述的方法，其特征在于所述的膜濃縮處理濃縮液部分回流至硝 化處理單元。
5.根據權力要求1所述的方法，其特征在于所述的硝化處理采用微孔曝氣，膜濃縮處理采用穿孔管曝氣。
6.一種用于實現權利要求1的設備，該設備主要包括沼液沉淀槽(1)、硝化反應池 (3)、膜濃縮池G)、濃縮液貯存池(1 和清液貯存池(14)；其中沼液沉淀槽(1)中的上清 液經沼液( 提升到硝化反應池(3)中，在硝化反應池(3)中將沼液中的銨態氮轉化為硝 態氮，并對部分有機物進行去除，沼液在硝化反應池進行硝化反應進行氮的形態轉化后，從 底部進入膜濃縮池G)，通過放置在膜濃縮池(4)中的膜組件( 和抽吸泵(6)抽吸清液出 水進入清液貯存池(14)中進行消毒處理后排放或者作為圈舍沖洗水回用，在膜濃縮池(4) 的底部設有濃縮液回流和排出口，部分濃縮液通過回流泵(10)回流至硝化反應池(3)中進 行進一步硝化處理，部分濃縮液排入濃縮液貯存池(1 進行養分調配，制成有機營養液。
7.根據權利要求6所述的實現該方法的設備，其特征在于所述的硝化反應池(3)和 膜濃縮池(4)合建，底部相通。
8.根據權利要求6所述的實現該方法的設備，其特征在于所述的硝化反應池(3)和 膜濃縮池(4)底部有提供溶解氧的曝氣裝置，曝氣風機(8)通過管路和硝化反應池氣體流 量計(9)后與硝化反應池(3)中的微孔曝氣器(7)連通；此外，曝氣風機⑶通過管路和膜 濃縮池氣體流量計(11)后與膜濃縮池中穿孔曝氣管(1 連通。
全文摘要
本發明公開了一種沼液濃縮和清液達標排放的方法，包括下列步驟沉淀處理，硝化處理，膜濃縮處理，養分調配處理和消毒處理等5個部分，通過硝化處理實現沼液中的銨態氮轉化為硝態氮，減少出水中的氮排放，使氮保留在濃縮液中，實現濃縮液有效養分提高2倍以上，清水回收率80％左右，同時實現透過液達標排放或消毒后回用，本發明還公開了用于實現上述方法的設備，本發明公開的方法和設備同時實現沼液的減量化高值利用和透過液的達標排放，減少環境污染。
文檔編號C02F9/14GK102050553SQ20101053425
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月8日 優先權日2010年11月8日
發明者朱志平, 董紅敏, 隋倩雯 申請人:中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所