一种沼液浓缩与产品水循环利用的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种沼液浓缩与产品水循环利用的方法及装置，属于农业领域废弃物 资源化循环利用领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国畜牧业规模化、集约化程度的提高，畜禽粪污的总排放量也随之逐年递 增，严重影响居民的居住环境，危害人体健康。近年来，采用厌氧发酵技术来控制畜禽粪 污的沼气工受到了人们的广泛关注。虽然绍气是一种方便、清洁的能源，既可以缓解能源 压力，又能够改善环境，但是在生产沼气过程中随之产生大量的沼渣、沼液，沼液中氮、磷、 COD、BOD和SS等有机污染含量依然很高，无法满足直接排放的要求，而且沼液利用率不足 30%，沼液去向成为了新的难题。沼液含有丰富的有机质、腐殖酸、氮、磷、钾、微量元素等营 养成份及氨基酸、维生素、酶等生命活性物质，可作为优质高效的有机肥料。然而，沼液的养 分含量太低，95%以上是水分，导致包装和运输成本高，不适宜于商品化要求。由于沼液中 的常规营养成分分子质量较大，所以采用超滤膜对沼液浓缩是目前研究比较集中的方向。
[0003] 目前，沼液处理浓缩流程：沼液经过沉淀、过滤等单元操作后采用超滤膜浓缩处 理。存在的问题是：（1)对沼液利用不够完全；（2)预处理过程做的不够完善，细致，致使膜 污染严重，成本比较高；（3)预处理过滤介质清洗需要大量的水，并且过滤材料单一；(4)膜 的清洗模块复杂，化学清洗后的液体利用不充分，造成药剂浪费。这些均影响沼液浓缩的效 果，增加了处理成本，制约了膜处理沼液的工程化发展。因此，开发智能、高效的沼液浓缩、 产品水与膜清洗模块中清洗后废液循环利用的方法及装置显得尤为重要。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种沼液浓缩、产品水与膜清洗模块中清洗废液循环利用的 方法及装置，这种方法与装置解决现有超滤膜处理过程成本高、膜污染严重，清洗废液利用 不完全的问题。
[0005] 本发明的一种沼液浓缩与产品水循环利用的方法，具体过程如下：
[0006] 一、沼液预处理过程：沼液储存罐中的沼液经栗输送到5mm筛网过滤器内进行粗 过滤；粗过滤后的沼液进入卧式离心机中离心，得到沼渣的固体部分与液体部分；液体部 分经栗输送至多介质过滤器一或多介质过滤器二，然后秸杆过滤器一或秸杆过滤器二中， 得到预处理沼液；
[0007] 二、中空纤维超滤膜处理过程：将步骤一经预处理得到的沼液导入至中空纤维超 滤膜一或中空纤维超滤膜二中进行浓缩处理，其中，两个中空纤维超滤膜一或中空纤维超 滤膜二的膜组件的膜平均孔径均为〇. 003 y m~0. 01 μ m ;通过中空纤维超滤膜一或中空纤 维超滤膜二处理后的浓缩液输送至浓缩液储罐内，浓缩液部分回流进入中空纤维超滤膜一 或中空纤维超滤膜二循环处理，另一部分经电磁阀门二十一排除后，收集作为液体肥料；其 中，中空纤维超滤膜一或中空纤维超滤膜二的产品水通过设置在与中空纤维超滤膜一侧面 的排出阀二、排出阀三或中空纤维超滤膜二侧面的排出阀四、排出阀五的产品水出口输送 至产品水池中，收集经消毒处理后，进行排放或循环利用；
[0008] 三、中空纤维超滤膜清洗过程：将步骤二经收集的产品水配制三种不同的化学清 洗液，三种不同的化学清洗液分别为质量浓度为〇. 5 %~0. 8 %柠檬酸清洗液，控制其pH为 2 ~4 ;200mg/L ~500mg/L 的 NaOH 清洗液，控制其 pH 为 10 ~12 ;200mg/L ~300mg/L 的 NaClO清洗液；
[0009] 清洗过程为：
[0010] (1)首先进行浸泡清洗：
[0011] 对中空纤维超滤膜一浸泡清洗：
[0012] 先将电磁阀门六和电磁阀门二十二关闭，以及中空纤维超滤膜二入口电磁阀八关 闭，然后依次将柠檬酸清洗液、NaOH清洗液和NaClO清洗液经栗注入到中空纤维超滤膜一 中，再将电磁阀门七、排放阀二、排放阀三、排放阀七和排放阀八全部关闭，对中空纤维超滤 膜一密封浸泡0. 5~2小时后，打开排放阀门七、排放阀门六和电磁阀门七，将清洗后的液 体排出到药剂循环利用箱，再用步骤二收集的产品水冲洗干净；
[0013] 或者对中空纤维超滤膜二浸泡清洗：
[0014] 先将电磁阀门六和电磁阀门二十二关闭，以及中空纤维超滤膜一入口电磁阀七和 出口排放阀七关闭，然后依次将柠檬酸清洗液、NaOH清洗液和NaClO清洗液经栗注入到中 空纤维超滤膜，将电磁阀门八、排放阀四、排放阀五和排放阀六全部关闭，对中空纤维超滤 膜密封浸泡0. 5~2小时后，再打开排出阀门六和电磁阀门八，将清洗后的液体排出到药剂 循环利用箱，再用步骤二收集的产品水冲洗干净；
[0015] (2)其次，进行循环清洗：
[0016] 对中空纤维超滤膜一循环清洗：
[0017] 先将电磁阀门六和电磁阀门二十二关闭，再关闭排出阀二排出阀三排出阀八将中 空纤维超滤膜二的入口电磁阀门八，将然后将化学清洗液经栗注入到中空纤维超滤膜一 中，调节中空纤维超滤膜一的压力稳定至0. 1~0. 25Mpa，清洗后的药剂经排出阀七和排出 阀六排放到药剂循环利用箱，每次循环清洗10~40分钟；其中，化学清洗液的注入顺序为： 产品水-柠檬酸清洗液-产品水-NaOH清洗液-产品水-NaClO溶液-产品水；所述的产品 水为步骤二收集的产品水；
[0018] 或者对中空纤维超滤膜二循环清洗：
[0019] 先将电磁阀门六和电磁阀门二十二关闭，再关闭中空纤维超滤膜一入口电磁阀门 七、排出阀七和排出阀八，打中空纤维超滤膜二的入口电磁阀门八及排出阀六，关闭排出阀 四和排出阀五；将化学清洗液经栗注入到中空纤维超滤膜二中，调节中空纤维超滤膜的压 力稳定至0. 1~0. 25Mpa，清洗后的药剂经排出阀六进入到药剂循环利用箱，每次循环清洗 10~40分钟；其中，化学清洗液的注入顺序为：产品水-柠檬酸清洗液-产品水-NaOH清 洗液-产品水-NaClO溶液-产品水；所述的产品水为步骤二收集的产品水；
[0020] (3)最后进行超滤膜反清洗：
[0021] 对中空纤维超滤膜一反清洗：
[0022] 关闭电磁阀门六、电磁阀门七、电磁阀门八和电磁阀门二十二，同时打开排放阀二 和排放阀三；并关闭排放阀四、排放阀五和排放阀八，同时打开排放阀门七和排放阀门六， 然后将化学清洗液经栗注入到中空纤维超滤膜一，调节中空纤维超滤膜一的压力稳定至 0. 1~0. 25Mpa，清洗后的药剂经排放阀门七和排放阀门六，排放到药剂循环利用箱，每次 反清洗10~40分钟；即完成所述的中空纤维超滤膜清洗；其中，化学清洗液的注入顺序 为：产品水-柠檬酸清洗液-产品水-NaOH清洗液-产品水-NaClO溶液-产品水；所述的 产品水为步骤二收集的产品水；
[0023] 或者对中空纤维超滤膜二反清洗：
[0024] 关闭电磁阀门六、电磁阀门七、电磁阀门八和电磁阀门二十二，同时打开排放阀 四、排放阀五和排放阀门六，并关闭排放阀二、排放阀三和排放阀门七，将化学清洗液经栗 注入到两个中空纤维超滤膜，调节中空纤维超滤膜二的压力均稳定至〇. 1~〇. 25Mpa，清 洗后的药剂经排放阀门六，排放到药剂循环利用箱，每次反清洗10~40分钟；即完成所述 的中空纤维超滤膜清洗；其中，化学清洗液的注入顺序为：产品水-柠檬酸清洗液-产品 水-NaOH清洗液-广品水-NaClO溶液-广品水；所述的广品水为步骤二收集的广品水；
[0025] 其中，步骤三种所述的化学清洗液配制是通过清洗加药箱配制完成的。
[0026] 结合图1对本发明的沼液浓缩与产品水循环利用方法进行概述说明如下：
[0027] 本发明的一种沼液浓缩与产品水循环利用的方法，该方法包括沼液预处理过程、 中空纤维超滤膜处理过程和中空纤维超滤膜膜的清洗过程，具体过程如下：
[0028] 一、沼液预处理过程：沼液储存罐中的沼液经栗输送到筛网过滤器内进行粗过滤， 去除沼液中的大颗粒固体及部分沼渣等。粗过滤后的沼液进入卧式离心机中离心，得到固 体部分沼渣与液体部分。液体部分经栗输送至多介质过滤器及秸杆过滤器，得到预处理沼 液；
[0029] 上述处理过程中粗过滤及离心得到的固体（即细小沼渣及杂质）经收集后，经过 经过一定的配比可作为复合肥料原料使用；
[0030] 所述的处理过程中秸杆过滤器中的滤料为平均粒径为1 一2mm秸杆，用0. 2mol/ L一2mol/L的碱液浸泡24-48h后清洗到中性，烘干后压实装填即可；
[0031] 所述的处理过程中多介质过滤器下层为粒径3-5mm的轻质无烟煤滤料，中层为 0. 4-0. 45mm粒径石英砂滤料，上层为0. 2-0. 4mm粒径核桃壳滤料；
[0032] 所述的处理过程中秸杆过滤器中的滤料在过滤结束不需要冲洗，可直接作为发酵 原料投入到厌氧发酵罐中；
[0033] 二、超滤膜处理过程：将步骤一经预处理过程得到的沼液进行超滤膜浓缩处理，通 过超滤膜处理后的浓缩液输送至浓缩液储罐，浓缩液部分回流进入超滤膜循环处理，一部 分经适当的调配作为液体肥料使用；产品水（即透过液）经收集消毒处理后排放或循环利 用。
[0034] 所述的处理过程中浓缩处理采用中空纤维超滤膜，所述的中空纤维超滤膜组件的 膜平均孔径为0.003 μ m- 0.01 μ m，pH适用范围为1~13 ;温度适用范围为5°C -45°c ;
[0035] 三、中空纤维超滤膜清洗过程：将步骤二经收集的产品水配制三种不同的化学清 洗液，三种不同的化学清洗液分别为质量浓度为〇. 5% -0. 8%柠檬酸清洗液，控制其pH为 2-4 ;200mg/L-500mg/L 的 NaOH 清洗液，控制其 pH 为 10-12 ;200mg/L-300mg/L 的 NaClO 清 洗液；清洗过程为：
[0036] 首先进行浸泡清洗：将柠檬酸清洗液注入超滤膜后将进水阀、排放阀和调节阀全 部关闭，对超滤膜密封浸泡0. 5~2小时后再用产品水冲洗干净。将NaOH清洗液注入超滤 膜后将进水阀、排放阀和调节阀全部关闭，对超滤膜密封浸泡0. 5~2小时后再用产品水冲 洗干净。将NaClO清洗液注入超滤膜后将进水阀、排放阀和调节阀全部关闭，对超滤膜密封 浸泡0. 5~2小时后再用产品水冲洗干净。
[0037] 其次进行循环清洗：将配置好的三种化学清洗液，先后经栗从超滤膜的进水阀处 注入，产水阀关闭，调节排放阀将压力稳定在0. 1~0. 25Mpa，每次清洗需10~40分钟，将 超滤膜内的洗液冲洗干净。上述处理过程中化学清洗剂的清洗顺序为：产品水一柠檬酸清 洗液一产品水一NaOH清洗液一产品水一NaClO溶液一产品水，所述的产品水为步骤二收集 的广品水；
[0038] 最后进行超滤膜的反清洗：先后将三种不同的清洗液经栗从超滤膜的出水阀处注 入，调节出水阀将压力稳定在0. 1~0. 25Mpa，每次清洗需10~40分钟，将超滤膜内的洗 液冲洗干净。上述反清洗过程中化学清洗剂的清洗顺序为：产品水一柠檬酸清洗液一产品 水一NaOH清洗液一产品水一NaClO溶液一产品水。
[0039] 所述的中空纤维超滤膜清洗后的三种不同的化学清洗液回收并检测，pH值与原始 配制的三种不同清洗液的PH值分别比较，pH值差值小于1，进行2次利用，pH值差值大于 1，将其经栗注入到两个多介质过滤器中，对两个多介质过滤器进行化学清洗，充分利用了 化学清洗剂与产品水，清洗液的利用率提高，避免药剂浪费。
[0040] 本发明还提供一种沼液浓缩与产品水循环利用的装置，它包括沼液预处理单元、 沼液超滤膜处理单元和膜清洗结构单元；
[0041] 所述的沼液预处理