专利名称：基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种畜禽粪污的能源再生利用技术，尤其涉及一种采用基于膜浓缩技术的畜禽粪污的高效能源利用和污染零排放的系统及方法，为养殖场的基于畜禽粪污的沼气工程建设提供技术支持。
背景技术：
禽畜养殖业是我国农业农村经济的重要组成部分，随着禽畜养殖业的大力发展， 畜禽粪污所造成的环境问题日益突出，影响经济发展，危及生态安全，已成为社会普遍关注和亟待解决的问题之一。特别是集约化畜禽养殖业畜禽粪污排放量大、集中，而养殖场周围一般没有足够的土地对其进行消纳，使得种植业与养殖业脱节，导致畜禽粪污在一定区域内过剩而造成污染。近年来，国家大力支持和推广基于厌氧发酵技术的规模化养殖场沼气工程，促进养殖粪污的无害化处理和能源化利用，不但可以消除环境污染，生产清洁能源沼气，产生的沼液和沼渣还可以生产有机肥料，适应节能减排和能源可再生利用的发展需求，符合养殖企业本身需求以及国家可持续发展战略。然而，沼气工程中产生的大量沼液的消纳问题成为制约其发展的关键因素之一。请参阅图1，在现有技术中，沼气工程针对畜禽粪污的处理流程通常包括以下内容首先在厌氧发酵反应器中对畜禽粪污进行发酵原料预处理、水解酸化和厌氧发酵等处理，其产出物包括沼气和发酵剩余物，其中的沼气被输送到能源利用装置中进行燃烧或发电等回收利用，发酵剩余物被送至固液分离装置中进行固液分离，所分离出的固体含量高的部分(沼渣)经改性处理和调配后作为有机肥料供给农业利用，而所分离出的大量的液体部分(沼液)也是一种有机肥资源，但由于其产生量大，肥效指标较低，一般周边没有足够的消纳土地，而远距离运输成本较高；其次，沼液农业利用又存在明显的季节性，需要足够大的存储空间，造成一次建设成本较高，而直接进行处理后达标排放则成本巨大。目前沼液往往不能得到预期的“就地直接利用”，对周边环境存在严重威胁。所以，规模化沼气工程中沼液的高值化利用(即沼液的高附加值化利用)技术已成为一个至关重要的技术瓶颈问题，是亟需解决的关键技术难题。
发明内容
为克服现有技术的缺点，本发明提出一种基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统及方法，其利用膜浓缩技术将沼气工程中产出的大量沼液加以浓缩、分离和进一步发酵处理， 以降低沼液的产出量，解决沼液在后期储存、运输和回收利用等方面所面临的难题。为实现上述目的，本发明提供一种基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统，包括一级厌氧发酵反应器，包含畜禽粪污的发酵原料被送入其中进行厌氧发酵处理，其产出物包括沼气和发酵残余物，其中将所产出的沼气通过输气管道输出至该系统外部；固液分离装置，包括固液分离机，将所述发酵残余物送入该固液分离装置中通过设置其中的固液分离机进行固液分离处理，分离出主要由固体部分组成的沼渣和主要由液体部分组成的沼液， 其中将所述沼渣通过输送装置输出至该系统外部；膜浓缩装置，将所述沼液送入该膜浓缩装置中进行浓缩和分离处理，分离出清液和浓缩沼液，其中将所述清液通过输送管道输出再利用或经后继处理后达标排放；以及二级厌氧发酵反应器，所述浓缩沼液被送入该二级厌氧发酵反应器中进行二次厌氧发酵处理，其产出物包括沼气和二级发酵后沼液，其中将产出的沼气通过输气管道输出至该系统外部，并将所产出的二级发酵后沼液通过输送装置输出至该系统外部以供农业应用。根据本发明的实施例，该膜浓缩装置包括沼液预处理单元，包括砂滤罐，经过固液分离后的所述沼液通过连接管道送入该砂滤罐中进行过滤，以滤除粗大颗粒的固态物；酸化调节罐，经砂滤后的沼液被送入该酸化调节罐中，与来自酸液池中的酸液进行混合，将所述沼液酸化调节至预定的酸度；以及芯式过滤器，经酸化调节后的沼液被送入该芯式过滤器进行微滤，进一步滤除微小颗粒的固态物；以及该膜浓缩装置还包括反渗透膜柱，通过输送管道和高压泵连接至该沼液预处理装置的芯式过滤器，来自该芯式过滤器的沼液从该反渗透膜柱的底部泵入，在压力作用下缓慢上升并进行过滤和分流，从而分离出清液和浓缩沼液；清液池，经该反渗透膜柱分离出的清液被输送至该清液池中；以及浓缩沼液池，经该反渗透膜柱分离出的浓缩沼液被输送至该浓缩沼液池中。根据本发明的实施例，该反渗透膜柱包括外壳，由玻璃钢制成；多层膜片，每层膜片由耐污染的反渗透膜制成；以及多个导流盘，由高强度材料制成，所述多个导流盘的每两个形成一对，每对导流盘正反相扣，将所述多个膜片夹在其中，在该外壳中自下而上堆叠多对导流盘，所述沼液自下而上依次流经所述多对导流盘中的多层膜片，通过所述膜片过滤出的液体形成清液，被截留的液体形成浓缩沼液，所述清液与所述浓缩沼液分别经由不同的流道流出该反渗透膜柱。根据本发明的实施例，该二级厌氧发酵反应器为上流式厌氧污泥床、膨胀颗粒污泥床或厌氧内循环反应器之一，来自该膜浓缩装置的所述浓缩沼液在其中进行二次厌氧发酵处理，在产出沼气的同时去除所述浓缩沼液中的有机物。根据本发明的实施例，来自该膜浓缩装置的清液直接回流至该一级厌氧发酵反应器中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。根据本发明的实施例，来自该膜浓缩装置的清液在设置于该系统外部的清液后处理装置中进行好氧脱氨处理，将处理后清水达标排放，或将处理后清水回流至该一级厌氧发酵反应器中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。根据本发明的实施例，该一级厌氧发酵反应器为升流式固体厌氧反应器或连续搅拌反应器，所述厌氧发酵处理包括对所述发酵原料进行预处理、水解酸化和厌氧发酵。根据本发明的实施例，来自该固液分离装置的沼渣在设置于该系统外部的农业应用系统中进行改性处理，从而作为有机肥料供农业应用；以及来自该第二厌氧发酵反应器的浓缩沼液在该农业应用系统中进行营养调配处理，从而作为有机肥料供农业应用。为实现上述目的，本发明提供一种基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理方法，其采用如上所述的畜禽粪污处理系统对包含畜禽粪污的发酵原料进行处理，该方法包括以下步骤Si)将包含畜禽粪污的发酵原料送入一级厌氧发酵反应器中进行厌氧发酵处理，产出沼气和发酵残余物，其中将所产出的沼气通过输气管道输出至该系统外部的能源利用装置加以利用；S2)将所述发酵残余物送入固液分离装置中进行固液分离处理，分离出主要由固体部分组成的沼渣和主要由液体部分组成的沼液，其中将所述沼渣通过输送装置输出至该系统外部的农业应用系统进行改性处理后供农业应用；S3)将所述沼液送入该膜浓缩装置中进行浓缩和分离处理，分离出清液和浓缩沼液；以及S4)将所述浓缩沼液送入二级厌氧发酵反应器中进行再次厌氧发酵处理，产出沼气和二级发酵后沼液，其中将所产出的沼气通过输气管道输出，并对所产出的二级发酵后沼液通过输送装置输出至该系统外部的农业应用系统进行营养调配后供农业应用。根据本发明的实施例，在步骤S3中，来自一级厌氧发酵反应器的沼液首先在沼液预处理单元中依次进行砂滤、酸调节和微滤处理，然后在膜浓缩单元中进行浓缩和分离。根据本发明的实施例，在步骤S4之后，来自膜浓缩装置的清液直接回流至该一级厌氧发酵反应器中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。根据本发明的实施例，在步骤S4之后，来自膜浓缩装置的清液在该系统外部的清液后处理装置中进行好氧脱氨处理，将处理后清水达标排放，或将处理后清水回流至该一级厌氧发酵反应器中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。根据本发明的实施例，该基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理方法还包括以下步骤在步骤S2之后，来自该固液分离装置的沼渣在设置于该系统外部的农业应用系统中进行改性处理，从而作为有机肥料供农业应用；以及在步骤S4之后，来自该第二厌氧发酵反应器的浓缩沼液在该农业应用系统中进行营养调配处理，从而作为有机肥料供农业应用。本发明利用膜浓缩技术将沼液进行浓缩，通过膜浓缩技术截留沼液中的营养物质和有机物以形成浓缩沼液，同时分离出清液，其中，将所述浓缩沼液再次经过高效厌氧反应器进行发酵处理，进一步产生沼气并同时去除浓缩沼液中的有机物，使得经再次发酵处理后的沼液经营养调配后即可直接农用，而且，所分离出的清液经过好氧脱氨处理后也可实现水资源的循环利用。本发明的整体技术将能够显著减少沼液的产出量，降低了沼液的后期储运成本， 同时还使得沼气工程的沼气产能最大化，并实现了水资源的循环利用以及沼液的在农业上的直接利用，具有显著的综合效益。
图1为本发明的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统的方框图。图2为本发明的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理方法的流程图。图3是根据本发明的一个实施例的膜浓缩分离装置的结构示意图。图4是图3所示膜浓缩分离装置的反渗透膜柱的局部结构示意图。其中，附图标记说明如下1-一级厌氧发酵反应器2-固液分离装置
3-膜浓缩装置31-沼液预处理单元311-砂滤罐312-酸化调节罐313-芯式过滤器32-反渗透膜柱321-外壳322-膜片323-导流盘33-清液池34-浓缩沼液池4-二级厌氧发酵反应器5-清液后处理装置6-农业应用系统
具体实施例方式下面结合附图及实例对本发明做进一步的说明。如图1所示，其为本发明的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统的方框图。根据本发明的一个实施例，基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统包括通过输送管道相互连通的一级厌氧发酵反应器1、固液分离装置2、膜浓缩装置3和二级厌氧发酵反应器4。其中，包含畜禽粪污的发酵原料被送入一级厌氧发酵反应器1中，与存在于一级厌氧发酵反应器1中的厌氧菌该进行厌氧发酵处理，其产出物包括沼气和发酵残余物，所产出的沼气通过输气管道被输送至该系统外部，供沼气利用装置进行燃烧或发电等。在固液分离装置2中包括固液分离机，将所述发酵残余物送入该固液分离装置2 中通过设置其中的固液分离机进行固液分离处理，分离出主要由固体部分组成的沼渣和主要由液体部分组成的沼液，将所述沼渣通过输送装置输出至该系统外部，在经过营养和水分调配后可供农业应用系统6进行农田灌溉等农业应用。将固液分离装置2中输出的沼液送入膜浓缩装置3中进行浓缩和分离处理，分离出清液和浓缩沼液，其中将所述清液通过输送管道输出再利用或经后继处理后达标排放。来自膜浓缩装置3的浓缩沼液被送入二级厌氧发酵反应器4中进行二次厌氧发酵处理，其产出物包括沼气和二级发酵后沼液，其中将产出的沼气通过输气管道输出至该系统外部，并将所产出的二级发酵后沼液通过输送装置输出至该系统外部，供农业应用系统6 进行农田灌溉等农业应用。图3示出根据本发明的一个实施例的膜浓缩分离装置3的结构示意图，其具体结构如下膜浓缩装置3包括通过输送管道相互连通的沼液预处理单元31、反渗透膜柱32、 清液池33和浓缩沼液池34。其中，沼液预处理单元31包括砂滤罐311，经过固液分离后的所述沼液通过连接管道送入该砂滤罐311中进行过滤，以滤除粗大颗粒的固态物；酸化调节罐312，经砂滤后的沼液被送入该酸化调节罐312中，与来自酸液池中的酸液进行混合，将所述沼液酸化调节至预定的酸度；以及芯式过滤器313，经酸化调节后的沼液被送入该芯式过滤器313进行微滤，进一步滤除微小颗粒的固态物。在反渗透膜柱32中，通过输送管道和高压泵连接至该沼液预处理装置31的芯式过滤器313，来自该芯式过滤器313的沼液从该反渗透膜柱32的底部泵入，在压力作用下缓慢上升并进行过滤和分流，从而分离出清液和浓缩沼液。经该反渗透膜柱32分离出的清液被输送至该清液池33中，而经该反渗透膜柱32 分离出的浓缩沼液被输送至该浓缩沼液池34中。图4是图3所示膜浓缩分离装置的反渗透膜柱的局部结构示意图(仅示出一对导流盘323及其中夹着的多层膜片32 。如图4所示，本发明的反渗透膜柱32可采用碟管式膜柱组件来实现，其具体包括外壳321，由玻璃钢制成；多层膜片322，每层膜片323由耐污染的反渗透膜制成；以及多个导流盘323，由塑料或树脂等高强度材料制成，所述多个导流盘323的每两个形成一对，每对导流盘322正反相扣，将所述多个膜片322夹在其中，在该外壳321中自下而上堆叠多对导流盘323，所述沼液自下而上依次流经所述多对导流盘 323中的多层膜片323，通过所述膜片323过滤出的液体形成清液，被截留的液体形成浓缩沼液，所述清液与所述浓缩沼液分别经由不同的流道流出该反渗透膜柱32。碟管式膜柱组件通常被用来进行垃圾渗滤液的处理。其具有开放式宽流道及独特的带凸点导流盘，料液在组件中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生，使得碟管式膜柱组件即使在高压的操作压力下也能体现其优越的性能。 此外，碟管式膜柱组件还能有效避免膜的结垢，减轻膜污染程度，使反渗透膜的寿命延长， 其特殊结构及水力学设计使膜组件易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命ο本发明将这种碟管式膜柱组件应用于沼液的浓缩和分离，获得了良好的处理效果和非常高的处理效率。根据本发明的一个实施例，其中的一级厌氧发酵反应器1为升流式固体厌氧反应器或连续搅拌反应器，这两种反应器在现有技术中通常用于高固体浓度物料的厌氧发酵过程。所述厌氧发酵处理是指将固态物料液化并将其中有机物转化为沼气的过程。一级厌氧发酵的产物即为沼液，沼液中仍然含有一定量的有机物，但浓度相对较低，若对沼液继续进行厌氧发酵处理，则会导致反应器体积成倍增加，反应效率大大降低。二级厌氧发酵反应器4为上流式厌氧污泥床、膨胀颗粒污泥床或厌氧内循环反应器等高效厌氧反应器，来自该膜浓缩装置3的所述浓缩沼液在其中进行二次厌氧发酵处理，在产出沼气的同时去除所述浓缩沼液中的有机物。这些反应器在现有技术中通常被用来进行污水处理，相比较前述升流式固体厌氧反应器或连续搅拌反应器，具有更高的反应效率。但由于其要求待处理污水的固体浓度不能太高，因此不会被用于进行畜禽粪污的厌氧发酵处理，但适于对本发明的来自膜浓缩装置3的浓缩沼液进行处理。因此，本发明采用膜浓缩技术对来自固液分离装置2的含大量水分的沼液加以浓缩，使得浓缩沼液得以进入通常只用于污水处理的二级厌氧发酵反应器4中进行进一步处理，从而实现了最佳的处理效果和处理效率。而未经膜浓缩的沼液无论是再次进入一级厌氧发酵反应器1或是直接二级厌氧发酵反应器4进行处理，其效果都不甚理想。
根据本发明的一个实施例，来自该膜浓缩装置3的清液可直接回流至该一级厌氧发酵反应器1中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配(即进行稀释)。或者，来自该膜浓缩装置3的清液也可在设置于该系统外部的清液后处理装置5 中进行好氧脱氨处理，将处理后清水达标排放，或将处理后清水回流至该一级厌氧发酵反应器1中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。来自该固液分离装置2的沼渣可在设置于该系统外部的农业应用系统6中进行改性处理，从而作为有机肥料供农业应用；以及来自该第二厌氧发酵反应器4的浓缩沼液可在农业应用系统6中进行营养调配处理，从而作为有机肥料供农业应用。这里所指农业应用系统6是一个比较宽泛的说法，其可以是一套农业设施，也可以是完全不同的农业设施，可以根据其应用对象和应用场合的不同而具体配置。下面结合图2对本发明的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理方法加以描述。当采用如上所述的畜禽粪污处理系统对包含畜禽粪污的发酵原料进行处理时，其处理方法包括以下步骤Sl将包含畜禽粪污的发酵原料送入一级厌氧发酵反应器1中进行厌氧发酵处理， 产出沼气和发酵残余物，其中将所产出的沼气通过输气管道输出至该系统外部的能源利用装置加以利用；S2将所述发酵残余物送入固液分离装置2中进行固液分离处理，分离出主要由固体部分组成的沼渣和主要由液体部分组成的沼液，其中将所述沼渣通过输送装置输出至该系统外部的农业应用系统6进行改性处理后供农业应用；S3将所述沼液送入该膜浓缩装置3中进行浓缩和分离处理，分离出清液和浓缩沼液；以及S4将所述浓缩沼液送入二级厌氧发酵反应器4中进行再次厌氧发酵处理，产出沼气和二级发酵后沼液，其中将所产出的沼气通过输气管道输出，并对所产出的二级发酵后沼液通过输送装置输出至该系统外部的农业应用系统6进行营养调配后供农业应用。其中，在步骤S3中，来自一级厌氧发酵反应器1的沼液首先在沼液预处理单元31 中依次进行砂滤、酸调节和微滤处理，然后在膜浓缩单元32中进行浓缩和分离。在步骤S4之后，来自膜浓缩装置3的清液直接回流至该一级厌氧发酵反应器1中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。在步骤S4之后，来自膜浓缩装置3的清液在该系统外部的清液后处理装置5中进行好氧脱氨处理，将处理后清水达标排放，或将处理后清水回流至该一级厌氧发酵反应器1 中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。本发明的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理方法还包括以下步骤在步骤S2之后，来自该固液分离装置2的沼渣在设置于该系统外部的农业应用系统6中进行改性处理，从而作为有机肥料供农业应用；以及在步骤S4之后，来自该第二厌氧发酵反应器4的浓缩沼液在该农业应用系统6中进行营养调配处理，从而作为有机肥料供农业应用。本发明利用膜浓缩技术将沼液进行浓缩，通过膜浓缩技术截留沼液中的营养物质和有机物以形成浓缩沼液，同时分离出清液，其中，将所述浓缩沼液再次经过高效的二级厌
10氧发酵反应器进行发酵处理，进一步产生沼气并同时去除浓缩沼液中的有机物，使得经再次发酵处理后的沼液经营养调配后即可直接农用，而且，所分离出的清液经过好氧脱氨处理后也可实现水资源的循环利用。本发明的整体技术将能够显著减少沼液的产出量，降低了含水量巨大的沼液的后期储运成本，同时还使得沼气工程的沼气产能最大化，以及实现了水资源的循环利用和沼液的在农业上的直接利用，具有显著的综合效益。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统，包括一级厌氧发酵反应器(1)，包含畜禽粪污的发酵原料被送入其中进行厌氧发酵处理，其产出物包括沼气和发酵残余物，其中将所产出的沼气通过输气管道输出至该系统外部；固液分离装置O)，包括固液分离机，将所述发酵残余物送入该固液分离装置O)中通过设置其中的固液分离机进行固液分离处理，分离出主要由固体部分组成的沼渣和主要由液体部分组成的沼液，其中将所述沼渣通过输送装置输出至该系统外部；膜浓缩装置(3)，将所述沼液送入该膜浓缩装置(3)中进行浓缩和分离处理，分离出清液和浓缩沼液，其中将所述清液通过输送管道输出再利用或经后继处理后达标排放；以及二级厌氧发酵反应器G)，所述浓缩沼液被送入该二级厌氧发酵反应器(4)中进行二次厌氧发酵处理，其产出物包括沼气和二级发酵后沼液，其中将产出的沼气通过输气管道输出至该系统外部，并将所产出的沼液通过输送装置输出至该系统外部以供农业应用。
2.根据权利要求1所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统，其中该膜浓缩装置 ⑶包括沼液预处理单元(31)，包括砂滤罐(311)，经过固液分离后的所述沼液通过连接管道送入该砂滤罐(311)中进行过滤，以滤除粗大颗粒的固态物；酸化调节罐(312)，经砂滤后的沼液被送入该酸化调节罐(312)中，与来自酸液池中的酸液进行混合，将所述沼液酸化调节至预定的酸度；以及芯式过滤器(313)，经酸化调节后的沼液被送入该芯式过滤器(31 进行微滤，进一步滤除微小颗粒的固态物；以及反渗透膜柱(32)，通过输送管道和高压泵连接至该沼液预处理装置(31)的芯式过滤器(313)，来自该芯式过滤器(313)的沼液从该反渗透膜柱(32)的底部泵入，在压力作用下上升并进行过滤和分流，从而分离出清液和浓缩沼液；清液池(33)，经该反渗透膜柱(32)分离出的清液被输送至该清液池(3 中；以及浓缩沼液池(34)，经该反渗透膜柱(3 分离出的浓缩沼液被输送至该浓缩沼液池 (34)中。
3.根据权利要求2所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统，其中该反渗透膜柱 (32)包括外壳(321)，由玻璃钢制成；多层膜片(322)，每层膜片(323)由耐污染的反渗透膜制成；以及多个导流盘(323)，由高强度材料制成，所述多个导流盘(323)的每两个形成一对， 每对导流盘(322)反相扣，将所述多个膜片(32 夹在其中，在该外壳(321)中自下而上堆叠多对导流盘(323)，所述沼液自下而上依次流经所述多对导流盘(323)中的多层膜片 (323)，通过所述膜片(32 过滤出的液体形成清液，被截留的液体形成浓缩沼液，所述清液与所述浓缩沼液分别经由不同的流道流出该反渗透膜柱(32)。
4.根据权利要求1或2所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统，其中该二级厌氧发酵反应器(4)为上流式厌氧污泥床、膨胀颗粒污泥床或厌氧内循环反应器之一，来自该膜浓缩装置(3)的所述浓缩沼液在其中进行二次厌氧发酵处理，在产出沼气的同时去除所述浓缩沼液中的有机物。
5.根据权利要求1或2所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统，其中，来自该膜浓缩装置( 的清液直接回流至该一级厌氧发酵反应器(1)中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。
6.根据权利要求1或2所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统，其中，来自该膜浓缩装置(3)的清液在设置于该系统外部的清液后处理装置(5)中进行好氧脱氨处理，将处理后清水达标排放，或将处理后清水回流至该一级厌氧发酵反应器(1)中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。
7.根据权利要求1或2所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统，其中该一级厌氧发酵反应器(1)为升流式固体厌氧反应器或连续搅拌反应器，所述厌氧发酵处理包括对所述发酵原料进行预处理、水解酸化和厌氧发酵。
8.根据权利要求1或2所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统其中，来自该固液分离装置O)的沼渣在设置于该系统外部的农业应用系统(6)中进行改性处理，从而作为有机肥料供农业应用；以及来自该第二厌氧发酵反应器(4)的浓缩沼液在该农业应用系统(6)中进行营养调配处理，从而作为有机肥料供农业应用。
9.一种基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理方法，其采用如权利要求1至8中任意一项所述的畜禽粪污处理系统对包含畜禽粪污的发酵原料进行处理，该方法包括以下步骤51)将包含畜禽粪污的发酵原料送入一级厌氧发酵反应器(1)中进行厌氧发酵处理， 产出沼气和发酵残余物，其中将所产出的沼气通过输气管道输出至该系统外部的能源利用装置加以利用；52)将所述发酵残余物送入固液分离装置O)中进行固液分离处理，分离出主要由固体部分组成的沼渣和主要由液体部分组成的沼液，其中将所述沼渣通过输送装置输出至该系统外部的农业应用系统(6)进行改性处理后供农业应用；53)将所述沼液送入该膜浓缩装置(3)中进行浓缩和分离处理，分离出清液和浓缩沼液；以及54)将所述浓缩沼液送入二级厌氧发酵反应器中进行再次厌氧发酵处理，产出沼气和沼液，其中将所产出的沼气通过输气管道输出，并对所产出的沼液通过输送装置输出至该系统外部的农业应用系统(6)进行营养调配后供农业应用。
10.根据权利要求9所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理方法，在步骤S3中，来自一级厌氧发酵反应器(1)的沼液首先在沼液预处理单元(31)中依次进行砂滤、酸调节和微滤处理，然后在膜浓缩单元(3 中进行浓缩和分离。
11.根据权利要求9所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理方法，在步骤S4之后，来自膜浓缩装置( 的清液直接回流至该一级厌氧发酵反应器(1)中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。
12.根据权利要求9所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理方法，在步骤S4之后，来自膜浓缩装置(3)的清液在该系统外部的清液后处理装置(5)中进行好氧脱氨处理，将处理后清水达标排放，或将处理后清水回流至该一级厌氧发酵反应器(1)中对包含畜禽粪污的发酵原料进行调配。
13.根据权利要求9所述的基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理方法，还包括以下步骤在步骤S2之后，来自该固液分离装置(2)的沼渣在设置于该系统外部的农业应用系统 (6)中进行改性处理，从而作为有机肥料供农业应用；以及在步骤S4之后，来自该第二厌氧发酵反应器(4)的沼液在该农业应用系统(6)中进行营养调配处理，从而作为有机肥料供农业应用。
全文摘要
本发明公开了一种基于膜浓缩技术的畜禽粪污处理系统及方法，该系统包括一级厌氧发酵反应器、固液分离装置、膜浓缩装置和二级厌氧发酵反应器。该系统的核心部分采用膜浓缩技术对一级厌氧发酵反应器产生的并经过固液分离装置之后的沼液进行浓缩，分离出清液和浓缩沼液，膜浓缩后的清液通过好氧脱氨等后继处理后可用于一级厌氧发酵反应器中厌氧发酵原料的调配或直接达标排放，浓缩沼液再经二级高效厌氧发酵，进一步产出沼气，从而提高了畜禽粪污的能源利用率，且发酵残余物最终可供农业应用。该方法工艺简单，沼液产出量得以显著减少，降低了农业应用的难度及中间运输、储存等环节的成本，实现了畜禽粪污的高效能源化利用和零排放。
文档编号C02F11/04GK102249507SQ20111009505
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者朱民, 梁康强, 贾立敏, 阎中, 魏泉源 申请人:北京市环境保护科学研究院