沼液减量化处理和沼气协同净化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及沼气工程中沼液处理与沼气净化技术领域，具体地指一种沼液减量化处理和沼气协同净化系统。
技术背景
[0002]通过对有机废弃物如畜禽粪便、农作物秸杆、餐厨垃圾等厌氧发酵可得到沼气、沼渣和沼液，其中沼气作为清洁的可再生能源，可在能源利用过程中实现二氧化碳(CO2)的近零排放，而沼渣和沼液则是优质的有机肥，在农业生产应用中可实现化肥和农药的减施增效。但现阶段中国主要大中型沼气工程均采用成熟的湿式厌氧发酵技术，沼液的产生量大，且具有高氨氮、高COD(化学需氧量)等特点。在沼液还田处理模式中，由于沼液消纳所需要的田地面积过大，如处理万头养猪场粪污的沼气工程需要3000亩田地消纳，再加上雨季及非用肥季节等因素影响，导致沼液得不到完全处理，极易造成沼液的直接排放而导致二次污染。而沼液的达标排放处理模式也存在占地面积大、投资大和操作成本高等难题。因此，沼液的低成本减量化处理非常有必要。
[0003]另外，拓展沼气的应用范围也是沼气工程需要解决的问题，此时必须对沼气进行提纯净化，去除沼气中的杂质气体如硫化氢H2S和0)2等，且成本控制是关键。目前沼气净化提纯工艺一般是分段进行，即将H2S脱除和CO2分离分开进行，投资高，占地面积较大。如能采用较低成本吸收剂实现H2S和CO2的同时脱除，将可实现沼气的低成本提纯净化。沼液本身呈弱碱性pH值一般为7.2?8.5，对酸和碱有一定的缓冲作用，可以通过NH4+向自由氨NH3的转化来吸收H2S和C02，理论上可以达到H2S和CO2的低成本同时脱除。但是沼液的同时脱硫脱碳的能力较弱PH值较低，必须对其进行强化。直接向沼液中添加碱性的化学吸收剂可以有效增强沼液吸收H2S和CO2的能力，但是化学吸收剂消耗量大，成本高，只能小规模使用。因而必须考虑其他低成本的强碱性添加剂。农作物秸杆的直接燃烧发电是生物质能利用的又一途径，同样，其利用过程中除了产生大量热能用于发电外，还产生大量的草木灰或称生物质灰分。草木灰可以作为肥料直接施用，但也因为其直接施用碱性较高、肥效较低、体积庞大等原因，导致其利用率低而被大量堆积在生物质电厂周边，成为生物质电厂的废弃物。草木灰中含有大量碱金属氧化物或碱金属盐，溶于水后呈碱性，因此可作为外源添加剂用于强化沼液对H2S和CO2的吸收能力。
[0004]显然，对于现有大中型沼气工程而言，沼液的减量化处理与沼气的低成本净化是亟需解决的两大问题。因此，需要开发一种工艺系统，在减量化处理沼液过程中，合理利用草木灰，达到有效降低沼液体积、COD (Chemical Oxygen Demand，化学需氧量)和氨氮含量的同时，还能有效增强沼气对H2S和0)2的耦合脱除能力，实现沼气的协同化处理，并最终达至IJ “以废治废”的目的。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的就是要提供一种沼液减量化处理和沼气协同净化系统，该系统可通过向沼液中添加草木灰来降低沼液中COD和氨氮含量，通过对沼液进行膜减压浓缩，实现沼液的减量化和氨的富集，还可以利用富集的氨水对沼气中H2S和0)2同时脱除净化。
[0006]为实现此目的，本实用新型所设计的一种沼液减量化处理和沼气协同净化系统，其特征在于:包括沼液混合搅拌罐、离心栗、保安过滤器、细滤沼液存储罐、细滤沼液栗、加热器、中空纤维膜接触器、真空栗、洗涤净化塔、冷凝器、氨水存放罐、氨水栗、氨水富液存放罐、脱硫脱碳塔、沼液富液储液罐，它还包括三通阀、第一阀门、第二阀门，其中，所述沼液混合搅拌罐设有沼液进口、草木灰进口，所述离心栗的输入端连接沼液混合搅拌罐的粗滤沼液出口，所述离心栗的输出端通过保安过滤器连接细滤沼液存储罐的细滤沼液入口，所述细滤沼液存储罐的细滤沼液出口通过细滤沼液栗连接加热器的低温流体入口，所述加热器的高温流体出口连接中空纤维膜接触器的热沼液入口，所述中空纤维膜接触器的浓缩沼液出口连接三通阀的第一接口，所述三通阀的第二接口连接细滤沼液存储罐的第一浓缩沼液入口，所述三通阀的第三接口连接洗涤净化塔的第二浓缩沼液入口，所述洗涤净化塔的富0)2沼液出口连接沼液富液储液罐的富CO 2沼液入口，所述中空纤维膜接触器的浓缩稀相出口通过真空栗连接冷凝器的输入端，所述冷凝器的排放水出口连接第二阀门，所述冷凝器的氨水出口通过第一阀门连接氨水存放罐的输入端，所述氨水存放罐的输出端通过氨水栗连接脱硫脱碳塔的氨水入口，所述脱硫脱碳塔的氨水富液出口连接氨水富液存放罐；
[0007]所述脱硫脱碳塔还设有第一沼气入口和第一沼气出口，所述洗涤净化塔还设有第二沼气入口和第二沼气出口，所述脱硫脱碳塔的第一沼气出口连接洗涤净化塔的第二沼气入口 ；
[0008]所述沼液富液储液罐还设有富CO2沼液出口。
[0009]上述技术方案中，所述的沼液混合搅拌罐还设有pH传感器，所述加热器与中空纤维膜接触器的热沼液入口之间的管路内设有温度计和第一压力表，所述中空纤维膜接触器的浓缩稀相出口与真空栗之间的管路内设有第二压力表，所述冷凝器的氨水出口与氨水存放罐之间的管路内设有氨水浓度传感器。
[0010]上述技术方案中，所述沼液混合搅拌罐底端还设有用于排放草木灰和沼渣的沉淀物出口。
[0011 ] 上述技术方案中，所述沼液混合搅拌罐内设有用于物料混合及沉淀的搅拌器和固液分离装置。
[0012]上述技术方案中，所述离心栗采用具有忍受悬浮物特性的离心栗。
[0013]上述技术方案中，所述保安过滤器内设有微孔过滤膜，所述微孔过滤膜的孔径范围为10?50um。
[0014]上述技术方案中，所述加热管的热源采用太阳能或废热能源。
[0015]上述技术方案中，所述中空纤维膜接触器和脱硫脱碳塔内部为疏水性中空纤维膜，所述疏水性中空纤维膜仅允许气体自由通过，液体不能渗透通过。
[0016]上述技术方案中，所述的真空栗、冷凝器、脱硫脱碳塔、氨水栗、氨水存放罐、氨水富液存放罐均采用耐碱材料制成。
[0017]本实用新型的有益效果为:
[0018]1、本实用新型通过向沼液中添加草木灰，可以使沼液的COD和悬浮物浓度得到大幅降低，有利于沼液的过滤及浓缩，溶入了更多的碱金属离子，增强了沼液的肥效，有利于农业的生产利用。
[0019]2、本实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转化，并最终实现从沼液中富集氨水(NH3.H2O)。
[0020]3、本实用新型中浓缩沼液和氨水中均含有大量的可和酸性气体反应的碱性物质，可以达到对沼气的全部H2S和部分CO2的脱除，起到沼气的净化作用，有利于沼气的后期利用。
[0021]4、本实用新型可同时处理沼液和净化沼气，可以减少设备投资费用、降低设备占地面积以及增加设备利用率。
[0022]5、本实用新型在浓缩沼液过程中温度要求低，同时吸收H2S和0)2气体后的富液均不需要再生，可以使用太阳能等低品位能源，因而具有节能环保的作用。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型沼液减量化处理和沼气协同净化系统的结构示意图。
[0024]其中，I一沼液混合搅拌罐、1.1一原沼液进液口、1.2—草木灰进口、1.3—粗滤沼液出口、1.4一沉淀物出口、2—离心栗、3—保安过滤器、4一细滤沼液存储罐、