沼液減量化處理和沼氣協(xié)同凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及沼氣工程中沼液處理與沼氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種沼液減量化處理和沼氣協(xié)同凈化系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]通過對有機(jī)廢棄物如畜禽糞便、農(nóng)作物秸桿、餐廚垃圾等厭氧發(fā)酵可得到沼氣、沼渣和沼液，其中沼氣作為清潔的可再生能源，可在能源利用過程中實(shí)現(xiàn)二氧化碳(CO2)的近零排放，而沼渣和沼液則是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)化肥和農(nóng)藥的減施增效。但現(xiàn)階段中國主要大中型沼氣工程均采用成熟的濕式厭氧發(fā)酵技術(shù)，沼液的產(chǎn)生量大，且具有高氨氮、高COD(化學(xué)需氧量)等特點(diǎn)。在沼液還田處理模式中，由于沼液消納所需要的田地面積過大，如處理萬頭養(yǎng)豬場糞污的沼氣工程需要3000畝田地消納，再加上雨季及非用肥季節(jié)等因素影響，導(dǎo)致沼液得不到完全處理，極易造成沼液的直接排放而導(dǎo)致二次污染。而沼液的達(dá)標(biāo)排放處理模式也存在占地面積大、投資大和操作成本高等難題。因此，沼液的低成本減量化處理非常有必要。
[0003]另外，拓展沼氣的應(yīng)用范圍也是沼氣工程需要解決的問題，此時(shí)必須對沼氣進(jìn)行提純凈化，去除沼氣中的雜質(zhì)氣體如硫化氫H2S和0)2等，且成本控制是關(guān)鍵。目前沼氣凈化提純工藝一般是分段進(jìn)行，即將H2S脫除和CO2分離分開進(jìn)行，投資高，占地面積較大。如能采用較低成本吸收劑實(shí)現(xiàn)H2S和CO2的同時(shí)脫除，將可實(shí)現(xiàn)沼氣的低成本提純凈化。沼液本身呈弱堿性pH值一般為7.2?8.5，對酸和堿有一定的緩沖作用，可以通過NH4+向自由氨NH3的轉(zhuǎn)化來吸收H2S和C02，理論上可以達(dá)到H2S和CO2的低成本同時(shí)脫除。但是沼液的同時(shí)脫硫脫碳的能力較弱PH值較低，必須對其進(jìn)行強(qiáng)化。直接向沼液中添加堿性的化學(xué)吸收劑可以有效增強(qiáng)沼液吸收H2S和CO2的能力，但是化學(xué)吸收劑消耗量大，成本高，只能小規(guī)模使用。因而必須考慮其他低成本的強(qiáng)堿性添加劑。農(nóng)作物秸桿的直接燃燒發(fā)電是生物質(zhì)能利用的又一途徑，同樣，其利用過程中除了產(chǎn)生大量熱能用于發(fā)電外，還產(chǎn)生大量的草木灰或稱生物質(zhì)灰分。草木灰可以作為肥料直接施用，但也因?yàn)槠渲苯邮┯脡A性較高、肥效較低、體積龐大等原因，導(dǎo)致其利用率低而被大量堆積在生物質(zhì)電廠周邊，成為生物質(zhì)電廠的廢棄物。草木灰中含有大量堿金屬氧化物或堿金屬鹽，溶于水后呈堿性，因此可作為外源添加劑用于強(qiáng)化沼液對H2S和CO2的吸收能力。
[0004]顯然，對于現(xiàn)有大中型沼氣工程而言，沼液的減量化處理與沼氣的低成本凈化是亟需解決的兩大問題。因此，需要開發(fā)一種工藝系統(tǒng)，在減量化處理沼液過程中，合理利用草木灰，達(dá)到有效降低沼液體積、COD (Chemical Oxygen Demand，化學(xué)需氧量)和氨氮含量的同時(shí)，還能有效增強(qiáng)沼氣對H2S和0)2的耦合脫除能力，實(shí)現(xiàn)沼氣的協(xié)同化處理，并最終達(dá)至IJ “以廢治廢”的目的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就是要提供一種沼液減量化處理和沼氣協(xié)同凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可通過向沼液中添加草木灰來降低沼液中COD和氨氮含量，通過對沼液進(jìn)行膜減壓濃縮，實(shí)現(xiàn)沼液的減量化和氨的富集，還可以利用富集的氨水對沼氣中H2S和0)2同時(shí)脫除凈化。
[0006]為實(shí)現(xiàn)此目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種沼液減量化處理和沼氣協(xié)同凈化系統(tǒng)，其特征在于:包括沼液混合攪拌罐、離心栗、保安過濾器、細(xì)濾沼液存儲罐、細(xì)濾沼液栗、加熱器、中空纖維膜接觸器、真空栗、洗滌凈化塔、冷凝器、氨水存放罐、氨水栗、氨水富液存放罐、脫硫脫碳塔、沼液富液儲液罐，它還包括三通閥、第一閥門、第二閥門，其中，所述沼液混合攪拌罐設(shè)有沼液進(jìn)口、草木灰進(jìn)口，所述離心栗的輸入端連接沼液混合攪拌罐的粗濾沼液出口，所述離心栗的輸出端通過保安過濾器連接細(xì)濾沼液存儲罐的細(xì)濾沼液入口，所述細(xì)濾沼液存儲罐的細(xì)濾沼液出口通過細(xì)濾沼液栗連接加熱器的低溫流體入口，所述加熱器的高溫流體出口連接中空纖維膜接觸器的熱沼液入口，所述中空纖維膜接觸器的濃縮沼液出口連接三通閥的第一接口，所述三通閥的第二接口連接細(xì)濾沼液存儲罐的第一濃縮沼液入口，所述三通閥的第三接口連接洗滌凈化塔的第二濃縮沼液入口，所述洗滌凈化塔的富0)2沼液出口連接沼液富液儲液罐的富CO 2沼液入口，所述中空纖維膜接觸器的濃縮稀相出口通過真空栗連接冷凝器的輸入端，所述冷凝器的排放水出口連接第二閥門，所述冷凝器的氨水出口通過第一閥門連接氨水存放罐的輸入端，所述氨水存放罐的輸出端通過氨水栗連接脫硫脫碳塔的氨水入口，所述脫硫脫碳塔的氨水富液出口連接氨水富液存放罐；
[0007]所述脫硫脫碳塔還設(shè)有第一沼氣入口和第一沼氣出口，所述洗滌凈化塔還設(shè)有第二沼氣入口和第二沼氣出口，所述脫硫脫碳塔的第一沼氣出口連接洗滌凈化塔的第二沼氣入口 ；
[0008]所述沼液富液儲液罐還設(shè)有富CO2沼液出口。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述的沼液混合攪拌罐還設(shè)有pH傳感器，所述加熱器與中空纖維膜接觸器的熱沼液入口之間的管路內(nèi)設(shè)有溫度計(jì)和第一壓力表，所述中空纖維膜接觸器的濃縮稀相出口與真空栗之間的管路內(nèi)設(shè)有第二壓力表，所述冷凝器的氨水出口與氨水存放罐之間的管路內(nèi)設(shè)有氨水濃度傳感器。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述沼液混合攪拌罐底端還設(shè)有用于排放草木灰和沼渣的沉淀物出口。
[0011 ] 上述技術(shù)方案中，所述沼液混合攪拌罐內(nèi)設(shè)有用于物料混合及沉淀的攪拌器和固液分離裝置。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述離心栗采用具有忍受懸浮物特性的離心栗。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述保安過濾器內(nèi)設(shè)有微孔過濾膜，所述微孔過濾膜的孔徑范圍為10?50um。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述加熱管的熱源采用太陽能或廢熱能源。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述中空纖維膜接觸器和脫硫脫碳塔內(nèi)部為疏水性中空纖維膜，所述疏水性中空纖維膜僅允許氣體自由通過，液體不能滲透通過。
[0016]上述技術(shù)方案中，所述的真空栗、冷凝器、脫硫脫碳塔、氨水栗、氨水存放罐、氨水富液存放罐均采用耐堿材料制成。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0018]1、本實(shí)用新型通過向沼液中添加草木灰，可以使沼液的COD和懸浮物濃度得到大幅降低，有利于沼液的過濾及濃縮，溶入了更多的堿金屬離子，增強(qiáng)了沼液的肥效，有利于農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)利用。
[0019]2、本實(shí)用新型在沼液中添加草木灰后，增加了沼液的pH值，有利于沼液中的NH/向NH3轉(zhuǎn)化，并最終實(shí)現(xiàn)從沼液中富集氨水(NH3.H2O)。
[0020]3、本實(shí)用新型中濃縮沼液和氨水中均含有大量的可和酸性氣體反應(yīng)的堿性物質(zhì)，可以達(dá)到對沼氣的全部H2S和部分CO2的脫除，起到沼氣的凈化作用，有利于沼氣的后期利用。
[0021]4、本實(shí)用新型可同時(shí)處理沼液和凈化沼氣，可以減少設(shè)備投資費(fèi)用、降低設(shè)備占地面積以及增加設(shè)備利用率。
[0022]5、本實(shí)用新型在濃縮沼液過程中溫度要求低，同時(shí)吸收H2S和0)2氣體后的富液均不需要再生，可以使用太陽能等低品位能源，因而具有節(jié)能環(huán)保的作用。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型沼液減量化處理和沼氣協(xié)同凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中，I一沼液混合攪拌罐、1.1一原沼液進(jìn)液口、1.2—草木灰進(jìn)口、1.3—粗濾沼液出口、1.4一沉淀物出口、2—離心栗、3—保安過濾器、4一細(xì)濾沼液存儲罐、