餐厨垃圾沼液制肥生产系统的制作方法

本发明涉及餐厨垃圾处理技术领域,尤其涉及一种餐厨垃圾沼液制肥生产系统。

背景技术：

餐厨垃圾沼液经高温厌氧发酵，沼液中产生大量的还原性物质，与空气接触后放出大量的反应热，并且发酵液中含有较多大分子有机物，COD高，经发酵后的有机物分子结构稳定，可生化性差，常规氧化对大分子基团的氧化速度大于分子结构氧化分解的速度，形成难降解的大分子有机物；并且发酵液中含有多种抗生素和对微生物有杀生和抑制作用的物质以及高浓度的氨氮，因而普通的环保生化工艺难以达到治理目的。另外，发酵液中含有较多胶体态SS和大量的无机盐，并带有大量的难生化、降解的显COD物质，使后续环保水处理时生化污泥生长受到了严重的制约。

另外，沼液中含有丰富的植物生长所需的营养物质，采用常规的环保水处理方法，虽然处理了沼液，但必须花费大量的资金成本，更可惜的是将沼液中丰富的营养物质浪费。因此如何科学利用沼液，增强沼液的使用价值，显得尤为必要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种餐厨垃圾沼液制肥生产系统，整体结构紧凑美观，布局合理，占地面积小，操作方便，能够高效利用沼液中的营养物质，减少浪费，减轻环保处理负荷。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

餐厨垃圾沼液制肥生产系统，包括控制器、生物固化单元、固液分离单元、多级浓缩单元和母液纯化单元；所述生物固化单元包括依次相连的调节池、气浮机和水解池，所述调节池与气浮机间通过自吸泵一及管路相连，所述气浮机的清液溢流口通过自吸泵二及管路与水解池相连；自水解池分解出的清液经固液分离单元分离，分离得到的固液分离淡液进入多级浓缩单元处理、分离出的固液分离浓液作为冲施肥；多级浓缩单元的浓缩液作为纯化原液进入母液纯化单元，经多级浓缩单元过滤得到的浓缩清液进入水处理系统再处理；纯化原液经母液纯化单元的反渗透膜组件处理后得到浓缩浓液作为叶面肥母液、得到的浓缩清液进入水处理系统再处理；所述生物固化单元、固液分离单元、多级浓缩单元和母液纯化单元均与控制器相连。

优选的，所述固液分离单元包括固液分离膜组件、分离淡液罐和分离浓液罐，所述水解池的清液出口通过管路和自吸泵三与固液分离膜组件进料口相连，经固液分离膜组件分离后的固液分离淡液和固液分离浓液分别进入分离淡液罐和分离浓液罐。

优选的，所述水解池与固液分离膜组件之间还设有固液分离原液罐，所述自吸泵三设置在水解池与固液分离原液罐之间，所述固液分离原液罐与固液分离膜组件间设有原液输送泵；所述固液分离膜组件还设有排空泵，经固液分离膜组件分离得到的固液分离淡液进入分离淡液罐、分离出的固液分离浓液分别进入固液分离原液罐和分离浓液罐。

优选的，所述多级浓缩单元包括多级浓缩膜组件、纯化原液罐和浓缩清液罐，所述分离淡液罐与多级浓缩膜组件间通过管路和分离淡液输送泵、保安过滤器及高压泵相连，经多级浓缩膜组件过滤得到的浓缩清液进入浓缩清液罐、未过滤浓缩液作为纯化原液进入纯化原液罐，浓缩清液罐通过清液输送泵与后续的水处理系统相连。

优选的，所述母液纯化单元包括通过管路依次相连的料液输送泵、保安过滤器、高压泵和反渗透膜组件，所述料液输送泵与纯化原液罐出口相连，未透过反渗透膜组件的浓缩浓液进入浓缩浓液罐、透过反渗透膜组件的浓缩清液进入浓缩清液罐，浓缩清液罐通过清液输送泵与后续的水处理系统相连，所述浓缩浓液罐通过浓液泵与后续的灌装装置相连，经灌装装置得到叶面肥母液。

优选的，所述气浮机与水解池之间还设有过渡池一，所述过渡池一内设有与蒸汽管路连通的换热管；所述气浮机底部污泥出口通过管路进入污泥池，所述污泥池内还设有向外输送污泥的污泥泵。

优选的，所述自吸泵二的出口端水平设有出口管、且出口管水平设置在水解池底部，且沿出口管长度方向径向设有若干个出口支路；所述水解池底部设置的排泥管通过管路与污泥池连通，所述水解池上部排水管出口设置在过渡池二内，所述自吸泵三进口设置在过渡池二内；所述水解池内的排泥管和排水管端部均设有水平收集管，所述水平收集管沿其长度方向径向设有若干个进口支路。

优选的，所述调节池和水解池内均设有潜水搅拌机。

优选的，所述固液分离膜组件为石英砂过滤器，所述多级浓缩膜组件为多级反渗透膜过滤组件组成，所述反渗透膜组件选用DTRO膜。

优选的，所述调节池和水解池内均设有温度检测仪和pH检测仪，所述过渡池一内设有温度检测仪。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：经过生物固化单元的气浮机初步将沼液中颗粒状、纤维状等杂质去除后，利用水解池将沼液中的大分子有机物分解成小分子的易分解的物质；再进一步利用固液分离单元分离出的固液分离浓液作为冲施肥利用，分离得到的固液分离淡液进入多级浓缩单元处理；经多级浓缩单元处理后的浓缩液作为纯化原液进入母液纯化单元，得到的浓缩清液进入水处理系统再处理，纯化原液经母液纯化单元的反渗透膜组件处理后得到浓缩浓液作为叶面肥母液、得到的浓缩清液进入水处理系统再处理。利用本发明可以充分利用沼液中的营养物质，减少浪费，减轻环保处理负荷，整体结构紧凑，布局合理，占地面积小，操作方便。

附图说明

图1是本发明实施例提供的餐厨垃圾沼液制肥生产系统的流程图；

图2是图1中生物固化单元的结构示意图；

图3是图1中固液分离单元的结构示意图；

图4是图1中多级浓缩单元的结构示意图；

图5是图1中母液纯化单元的结构示意图；

图中：1-调节池，2-气浮机，3-水解池，4-自吸泵一，5-自吸泵二，6-固液分离膜组件，7-反渗透膜组件，8-分离淡液罐，9-分离浓液罐，10-自吸泵三，11-固液分离原液罐，12-原液输送泵，13-排空泵，15-多级浓缩膜组件，16-纯化原液罐，17-浓缩清液罐，18-分离淡液输送泵，19-保安过滤器，20-高压泵，21-清液输送泵，22-料液输送泵，23-浓缩浓液罐，24-浓液泵，25-过渡池一，26-蒸汽管路，27-换热管，28-污泥池，29-污泥泵，30-出口管，31-出口支路，32-排泥管，33-排水管，34-过渡池二，35-水平收集管，36-潜水搅拌机，37-温度检测仪，38-pH检测仪，39-液位计，40-压力计。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所处理的餐厨垃圾沼液特性指标如下：沼液中SS（悬浮物）含量≤1%，最高允许含量2%；温度为18℃~33℃；处理量30m³/d，进料SS≤1%。

本发明提供的餐厨垃圾沼液制肥生产系统，包括控制器、生物固化单元、固液分离单元、多级浓缩单元和母液纯化单元；所述生物固化单元包括依次相连的调节池1、气浮机2和水解池3，所述调节池1与气浮机2间通过自吸泵一4及管路相连，所述气浮机2的清液溢流口通过自吸泵二5及管路与水解池3相连，参见图2，餐厨垃圾经高温厌氧发酵后的沼液在调节池均质后经自吸泵一进入气浮机，将沼液中颗粒状、纤维状等杂质去除后，经上溢流口通过管路及自吸泵二进入水解池内，将沼液中的大分子有机物分解成小分子的易分解的物质，以便后续进行固液分离；自水解池3分解出的清液经固液分离单元分离，分离得到的固液分离淡液进入多级浓缩单元处理、分离出的固液分离浓液作为冲施肥；多级浓缩单元的浓缩液作为纯化原液进入母液纯化单元，经多级浓缩单元过滤得到的浓缩清液进入水处理系统再处理；纯化原液经母液纯化单元的反渗透膜组件7处理后得到浓缩浓液作为叶面肥母液、得到的浓缩清液进入水处理系统再处理；所述生物固化单元、固液分离单元、多级浓缩单元和母液纯化单元均与控制器相连。本发明的流程示意图如图1所示。

进一步地，如图2，所述气浮机2与水解池3之间还设有过渡池一25，所述过渡池一25内设有与蒸汽管路26连通的换热管27，蒸汽管路26内蒸汽通过换热管27加热过渡池一25内液体，通过换热管用蒸汽进行预热，更有利于沼液水解；所述气浮机2底部污泥出口通过管路进入污泥池28，所述污泥池28内还设有向外输送污泥的污泥泵29。

为了改善沼液特性，在所述气浮机2内还设有絮凝剂加药泵，进一步通过生物絮凝吸附作用去除胶体，消除沼液胶体的电性，改变沼液难以固液分离的特性；所述气浮机1的溶气泵设置在气浮机外部，并通过溶气泵向气浮机内充气，以去除颗粒状、纤维状等杂质。

调节池内沼液均质后经自吸泵一输送，进入气浮机，沼液中颗粒状、纤维状等杂质被去除，气浮机出水自流进入过渡池一；通过自吸泵二泵入水解池底部，防止水解池底部污泥沉降；水解池上层清液经收水系统自流进入过渡池二；水解后沼液清液在过渡池二内均质后，经自吸泵三输送至固液分离单元。生物固化单元是作为固液分离单元的预处理工艺，进一步通过生物絮凝吸附作用去除胶体，消除沼液胶体的电性，改变沼液难以固液分离的特性，从而减轻后续分离浓缩的负荷，易于后续的分离浓缩。

如图2所示，所述自吸泵二5的出口端水平设有出口管30、且出口管30水平设置在水解池3底部，且沿出口管30长度方向径向水平设有若干个出口支路31；所述水解池3底部设置的排泥管32通过管路与污泥池28连通，所述水解池3上部排水管33出口设置在过渡池二34内，所述自吸泵三10进口设置在过渡池二34内；所述水解池3内的排泥管32和排水管33端部均设有水平收集管35，所述水平收集管35沿其长度方向径向水平设有若干个进口支路。利用若干个出口支路31可将泵入水解池内的沼液在池底充分扩散开，避免沉淀；水解完毕，利用多个进口支路可加速水解池内污泥和清液的排放。

优选的，所述调节池1和水解池3内均设有潜水搅拌机36，使沼液充分混合，避免沉淀。

如图3所示，所述固液分离单元包括固液分离膜组件6、分离淡液罐8和分离浓液罐9，所述水解池3的清液出口通过管路和自吸泵三10与固液分离膜组件6进料口相连，经固液分离膜组件6分离后的固液分离淡液和固液分离浓液分别进入分离淡液罐8和分离浓液罐9。

进一步地如图3所示，所述水解池3与固液分离膜组件6之间还设有固液分离原液罐11，所述自吸泵三10设置在水解池3与固液分离原液罐11之间，所述固液分离原液罐11与固液分离膜组件6间设有原液输送泵12；所述固液分离膜组件6还设有排空泵13，经固液分离膜组件6分离得到的固液分离淡液进入分离淡液罐8、分离出的固液分离浓液分别进入固液分离原液罐11和分离浓液罐9，分离出的固液分离浓液进入固液分离原液罐11进行循环浓缩，当浓缩到10倍后，进入分离浓液罐9作为冲施肥使用。经水解池处理后的清液进入固液分离原液罐，通过原液输送泵进入固液分离膜组件，可以在原液输送泵与固液分离膜组件之间安装保安过滤器，将物料中的颗粒状、纤维状等杂质去除后输送进入固液分离膜组件，每台固液分离设备均配备一台排空泵，以保持过滤所需的操作压力和流速。沼液清液在压力梯度的作用下，其中部分含有效成分的水溶液透过滤料而被收集，滤液透过滤料的微孔收集至分离清液罐中去后续水处理系统进行处理；没透过滤料的污泥、固形物等被浓缩后返回原液罐。

被浓缩的固液分离浓液待浓缩到10倍后，才可进入分离浓液罐9，作为冲施肥使用。因为固液分离浓液的含固量较大，无法直接用于水肥一体化滴灌，而固液分离浓液是采用物理方法分离出来的浓缩液，其物料的性质与制做叶面肥成分相似，可做冲施性根肥。

固液分离膜组件6为石英砂过滤器，采用加压分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的滤料，而使大分子溶质不能透过，留在滤料的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。该设备分离精度高，透过液澄清透明，100%截留污泥和其他固形物，对可溶性盐没有截留能力；可大幅度降低运行能耗，降低产品成本；石英砂过滤器耐酸、碱极佳、强度高、耐磨性好、使用寿命长，同时滤料孔径呈不对称分布，衰减慢，可维持高通量过滤；排放量大大减小，沼液中COD显著降低，减轻环保压力，常温密闭操作，保证产品活性；石英砂过滤器滤料材料及辅助设备材料均为无污染材料，密封件选用硅橡胶或聚四氟乙烯，满足生产需求；通过控制器采用PLC全自动化控制，操作简单，降低劳动强度，易清洗和维护。

如图4所示，所述多级浓缩单元包括多级浓缩膜组件15、纯化原液罐16和浓缩清液罐17，所述分离淡液罐8与多级浓缩膜组件15间通过管路和分离淡液输送泵18、保安过滤器19及高压泵20相连，经多级浓缩膜组件15过滤得到的浓缩清液进入浓缩清液罐17、未过滤浓缩液作为纯化原液进入纯化原液罐16，得到的浓缩液满足3倍浓缩要求，浓缩清液罐17通过清液输送泵21与后续的水处理系统相连。当浓缩清液罐收集到一定量的固液分离滤液后，便可开启有多级浓缩膜组件15，浓缩清液经浓缩清液输送泵18输送至保安过滤器19过滤后，经高压泵20增压，保持一定的操作压力和流速进入多级浓缩膜组件15，过滤采用循环浓缩的方式。在压力的作用下，其中水溶液透过滤料而被收集至浓缩清液罐，之后进入业主环保水处理系统；没透过滤料的大部分含有效成分料液被浓缩后进入纯化原液罐，与此进行连续浓缩分离。当料液处理完成时即可停机进行冲洗。

多级浓缩膜组件15采用多级反渗透膜相连，采用循环浓缩的方式过滤，在高于溶液渗透压的压力作用下，只允许水透过而不允许其他物质透过，滤料的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分离。由于滤料孔非常小，所以利用分离特性，可以有效地去除水中的溶解盐、胶体、有机物、细菌、微生物等杂质，对盐的去除率可达到95%以上。该设备具有无需加热、能耗少，运行过程连续稳定，设备体积小、操作简单，适应性强，对环境不产生污染的优点。

如图5所示，所述母液纯化单元包括通过管路依次相连的料液输送泵22、保安过滤器19、高压泵20和反渗透膜组件7，所述料液输送泵22与纯化原液罐16出口相连，未透过反渗透膜组件7的浓缩浓液进入浓缩浓液罐23、透过反渗透膜组件7的浓缩清液进入浓缩清液罐17，浓缩清液罐17通过清液输送泵21与后续的水处理系统相连，所述浓缩浓液罐23通过浓液泵24与后续的灌装装置相连，经灌装装置得到叶面肥母液。经反渗透膜组件7浓缩得到的浓缩浓液满足3倍浓缩要求；灌装装置中具有细菌灭杀、复配、灌装等功能，浓缩浓液经细菌灭杀去除有害细菌、避免对生物的生长造成不必要的影响，细菌灭杀之后进行除味，然后根据业主要求对终端产品的要求，将浓缩浓液进行重新配制，然后进行包装，作为叶面肥母液待售；在高压泵20的压力的作用下，其中水溶液透过反渗透膜组件7的滤料与多级浓缩膜组件15过滤得到的浓缩清液合并至浓缩清液罐，待进入业主环保水处理系统。

在灌装装置中的细菌灭杀环节，由于沼液中含有部分有害细菌可能对生物的生长造成影响，可采用UHT技术，将浓缩浓液中大部分细菌除去。料液由离心泵进入灭菌机中冷热料热交换装置中而得到预热，再经过充满高压的高温桶，物料被迅速加热到杀菌温度并在此前后保持约3秒。物料出高温桶后通过与冷料的热交换获得冷却，一般温度低于65℃，蒸汽用量0.67t/h。在极短的时间内超高温灭菌可获得优质产品，采用有冷热料的热交换器具有废热利用的经济效果，故蒸汽消耗量小。经细菌灭杀环节后的浓缩浓液再添加植物型除臭剂以改善沼液异味，然后在复配环节采用搅拌釜添加微量元素，最后进入灌装环节待售。

所述反渗透膜组件7选用DTRO膜，采用循环浓缩的方式，沼液中的溶解性的N、P、K、微量元素营养元素被截留浓缩，得到的浓缩浓液可拟用于制作高档叶面肥的原料。DTRO膜采用开放式流道设计，料液有效流道宽，避免了物理堵塞；料液在过滤过程中中形成湍流状态，最大程度上减少了滤料表面结垢、污染及浓差极化现象的产生，允许SDI 值高达20 的高污染水源，仍无被污染的风险；膜组件可有效减少结垢，污染减轻，清洗周期长，同时滤料特殊结构及水力学设计使组件易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了寿命；DTRO膜的过滤部分由多个过滤片及导流盘装配而成，当过滤片需更换时可进行单个更换，对于过滤性能好的仍可继续使用，这最大程序减少了成本。

为了提高沼液在处理过程中的精确度，所述调节池1和水解池3内均设有温度检测仪37和pH检测仪38，所述过渡池一25内设有温度检测仪37。通过控制器内的分布式控制系统（DCS）进行在线监测。

另外，为了防止料液外溢，在分离淡液罐、分离浓液罐、固液分离原液罐、冲施肥储罐、纯化原液罐和浓缩清液罐均设有液位计39，所述液位计39均与控制器相连，能够通过控制器内的分布式控制系统（DCS）进行在线监测液位。

对于输出压力较高的管路，诸如原液输送泵12、分离淡液输送泵18及料液输送泵22的出口管路上均设有压力计40，以及反渗透膜组件7、多级浓缩膜组件15的出口管路上也设有压力计40，通过控制器内的分布式控制系统（DCS）进行在线监测输出压力，保护设备正常运行。

根据实际生产情况，所述自吸泵一、自吸泵二、自吸泵三及原液输送泵均设置为两套，一用一备，保证生产正常进行。

另外，以上多级浓缩膜组件15及反渗透膜组件7在生产过程中均需要间断性清洗。这就需要利用清洗装置来完成清洗工作。所述清洗装置包括酸洗罐、碱洗罐、水洗罐及清洗泵，利用酸液和碱液对膜组件进行清洗后，再利用清水进行清洗。每间隔一定时间，就需要停机对多级浓缩膜组件15及反渗透膜组件7进行清洗，使其恢复过滤性能，以达到最佳的过滤效果。

本发明的工作流程如图如图1所示，具体工作流程如下：

沼液进入调节池均质后，经自吸泵一泵入气浮机内将沼液中颗粒状、纤维状等杂质去除后，再经上溢流口通过管路及自吸泵二进入水解池内，将水解池内换热管与蒸汽管路连通加热水解池内沼液，将沼液中的大分子有机物分解成小分子的易分解的物质，水解后沉淀的污泥与气浮机内沉淀的污泥一起进入污泥池，通过污泥泵外运；水解后的清液进入过渡池二均质后经自吸泵三进入固液分离原液罐，经原液输送泵将水解清液加压泵入固液分离膜组件，固液分离膜组件进料端设有排空泵，使沼液清液在压力梯度的作用下，其中部分含有效成分的水溶液透过滤料而被收集，滤液透过滤料的微孔收集至分离淡液罐中去后续水处理系统进行处理；没透过滤料的污泥、固形物等被浓缩后返回原液罐，当被浓缩的固液分离浓液待浓缩到10倍后，才可进入分离浓液罐9，物料的性质与制做叶面肥成分相似，可作为冲施肥使用；分离淡液罐中固液分离清液经分离淡液输送泵进入保安过滤器进一步将颗粒状、纤维状等杂质去除后，经高压泵进入多级浓缩膜组件的反渗透膜，采用循环浓缩的方式过滤，在压力的作用下，其中水溶液透过滤料而被收集至浓缩清液罐，之后进入业主环保水处理系统，没透过滤料的大部分含有效成分料液被浓缩后进入纯化原液罐，以便进入母液纯化单元进一步连续浓缩分离；纯化原液罐内浓缩液经料液输送泵增压、经保安过滤器初步过滤后，利用高压泵进一步加压进入DTRO膜，在压力作用下透过DTRO膜滤料的浓缩清液进入浓缩清液罐，进入业主环保水处理系统，沼液中的溶解性的N、P、K、微量元素营养元素被截留浓缩，得到的浓缩浓液可拟用于制作高档叶面肥的母液原料。浓缩浓液在灌装出售前需要经过细菌灭杀环节、添加植物型除臭剂以改善异味，采用搅拌釜添加微量元素进行复配，最后再进入灌装环节待售。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。