一种养殖粪污的多级循环利用系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种养殖粪污的多级循环利用系统及方法，包括养殖系统、微藻利用系统、水解系统、多级厌氧发酵系统、沼气利用系统、沼液固液分离系统、沼液回用处理系统、沼液浓缩系统。本发明专利技术公开的养殖粪污的多级循环利用系统适用于不同规模、不同养殖种类的粪污的处理。本发明专利技术同时公开了养殖粪污的多级循环利用方法，实现粪污的多级、多层次开发，充分利用资源，实现粪污的零排放、零污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于粪污资源化利用
，涉及一种养殖粪污的多级循环利用系统及方法。
技术介绍
当前，我国畜禽养殖废弃物产量大，资源化利用水平低，废弃物资源浪费导致了严重污染，成为农业污染的重要来源，形式十分严峻。在我国畜牧业正处在由传统向现代化加快转型的关键时期，加强畜禽养殖粪污处理与利用是解决相关问题的有效手段和重要途径。随着畜禽业的发展，人们研发了不同的工艺来处理粪污，但是现有工艺在实际应用中还存在诸多不足。主要表现在：(1)粪污厌氧发酵技术问题。面临粪污原料含沙量高、预处理难度大影响后续发酵产气，发酵时高氨氮抑制发酵，导致系统产气效率低的问题。(2)沼液处理技术问题。其中简单回田消纳方式面临用肥季节性与沼液产生连续性相矛盾的问题，即在用肥季节沼液消纳量提高，但是非用肥季节沼液消纳量急剧降低，沼液需长时间存放且存在二次污染的可能；沼液回用发酵系统的方式存在回用后发酵体系氨氮累积，超过发酵菌种耐受浓度，使产气量降低甚至发酵体系瘫痪问题；沼液达标排放方式存在好氧曝气处理能耗高，且通常需要额外添加碱类物质调节pH，成本高，处理周期长，处理效果不稳定的问题；综上，沼液处理面临沼液无法完全消纳以及沼液资源利用率低的问题。因此建立一种集畜禽养殖、养殖粪污发酵制气、沼气高值利用、沼液综合利用、沼液生态种植、微藻养殖与利用于一体的粪污循环利用系统及方法，实现资源的多级、多层次开发，形成零排放、零污染、物质被充分利用的养殖粪污循环利用系统具有重要的意义。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种养殖粪污的多级循环
利用系统，所述的养殖粪污的多级循环利用系统可以适用于不同规模、不同养殖种类的粪污循环利用。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种养殖粪污的多级循环利用系统，包括养殖系统1、微藻利用系统2、水解系统3、多级厌氧发酵系统4、沼气利用系统5、沼液固液分离系统6、沼液回用处理系统7、沼液浓缩系统8；其中，养殖系统1包括废水养殖微藻单元11和畜禽养殖单元12；微藻利用系统2与养殖系统1相连接；水解系统3包括初级水解酸化池31和次级水解酸化池32，与养殖系统1相连，来自养殖系统1的粪便与冲刷粪污的污水，集中收集，输送到水解系统3；多级厌氧发酵系统4包括依次连接的一级厌氧发酵罐41、二级厌氧发酵罐42和后发酵罐43；一级厌氧发酵罐41为直接进料的发酵罐，来自次级水解酸化池32的料液泵至一级厌氧发酵罐41中，一级厌氧发酵罐41中的料液经溢流进入二级厌氧发酵罐42中，排除的料液进入后发酵罐43暂存在后发酵罐43中；沼气利用系统5同多级厌氧发酵系统4相连接，厌氧发酵产生的沼气进入沼气利用系统5，进行沼气发电、沼气提纯生物天然气等利用。沼液固液分离系统6与多级厌氧发酵系统4相连接，将来自多级厌氧发酵系统4的需过滤的沼液进行分离，分离的浓液用作冲施肥，清液作进一步的沼液回用或沼液浓缩处理；沼液回用处理系统7与沼液固液分离系统6和水解系统3相连接，沼液固液分离系统6分离的清液经沼液回用处理系统7处理后回用于水解系统3，剩余生化污泥用作冲施肥；沼液浓缩系统8与沼液固液分离系统6和养殖系统1相连接，沼液固液分离系统6分离的清液经沼液浓缩系统8进行浓缩，浓缩液用于叶面肥，清液用于养殖系统1。进一步，一级厌氧发酵罐41和二级厌氧发酵罐42安装有连续搅拌装置。进一步，沼液固液分离系统6包括超滤膜分离装置，超滤膜的膜孔径为
100-200nm。进一步，沼液回用处理系统7采用AO多阶段曝气-MBR膜分离工艺，包括依次连接的兼氧池71、1号曝气池72、2号曝气池73、3号曝气池74和MBR膜分离装置75。进一步，兼氧池71安装有间歇性搅拌装置。进一步，3号曝气池74与兼氧池71通过管道相连，3号曝气池74的料液通过管道部分回流至兼氧池71。进一步，MBR膜分离装置75与各曝气池通过管道相连，部分生化污泥回流至曝气池，剩余污泥用作冲施肥。进一步，所述MBR膜分离装置75为PVDF膜，孔径为100nm。进一步，沼液浓缩系统8包括纳滤膜浓缩单元81和反渗透膜浓缩单元82；经过沼液固液分离系统6分离的清液进入纳滤膜浓缩单元81浓缩，经纳滤浓缩的清液通过反渗透膜浓缩单元82进行浓缩，经纳滤膜浓缩单元81或反渗透膜浓缩单元82浓缩的浓缩液用于叶面肥，清液用于养殖系统1。本专利技术提供了一种使用上述养殖粪污的多级循环利用系统处理粪污的方法，具体步骤如下：1)生物水解：调整粪污的含固量为8％-10％，经调配好的粪污流入初级水解酸化池31中，物料在初级水解酸化池水解沉砂后溢流入次级水解酸化池32；2)厌氧发酵：经两级水解的物料泵入一级厌氧发酵罐41进行一级厌氧发酵，21天后一级厌氧发酵罐41中的料液溢流进入二级厌氧发酵罐42中，7天后排出料液将其暂存在后发酵罐43中自然沉降；经厌氧发酵产生的沼气直接进入沼气利用系统5进行沼气的利用；3)沼液的固液分离：将沼液输送至沼液固液分离系统6，利用超滤膜进行超滤处理产生约1/5的浓液和4/5的清液；4)超滤清液的处理：超滤清液经沼液回用处理系统7或沼液浓缩系统8处理后进行循环利用。进一步，所述步骤4)超滤清液经沼液回用处理系统7处理的具体步骤如下：1)超滤清液料液进入兼氧池71，间歇性搅拌，75h后进入曝气阶段，厌氧池中的pH保持在8.2～8.6；2)沼液的曝气处理：进入曝气池的料液每个曝气池停留25h，分别控制不同的溶氧量，1号曝气池72>5mg/L，2号曝气池73>3mg/L，3号曝气池74>2mg/L，曝气池中的pH保持在7.2～7.5；3)MBR分离阶段：料液经MBR膜分离装置75分离，部分生化污泥回用至各曝气池，剩余生化污泥用作冲施肥，MBR分离后清液COD为1000～1500mg/L，氨氮为300～500mg/L，处理后的清液作为粪污发酵的拌料水回用至所述的生物水解步骤。进一步，所述步骤4)超滤清液经沼液浓缩系统8处理的具体步骤如下：1)纳滤膜浓缩：超滤清液进入纳滤膜浓缩单元81进行纳滤处理，至将纳滤浓液浓缩至纳滤原料的四分之一为止；2)反渗透膜浓缩：纳滤清液进入只允许与水分子大小接近的一价离子通过的反渗透膜浓缩单元82进行反渗透浓缩，直至反渗透浓液浓缩至进料体积的三分之一为止；3)沼液的利用：将经纳滤膜处理后的浓缩液和反渗透膜处理后的浓缩液按照不同的比例混合得不同沼液浓缩叶面肥进行市场化销售，纳滤膜清液或反渗透膜清液回用于养殖系统1，纳滤膜清液和反渗透膜清液可进行微藻养殖，其中反渗透膜清液可冲刷养殖舍。进一步，生物水解时，初级水解酸化池31的温度优选控制为15～20℃，次级水解酸化池32的温度优选控制为25～30℃；水解酸化池中的连续搅拌装置的搅拌速度设为15～18r/min，料液在各酸化池中停留时间为1～3天。在本专利技术中，厌氧发酵方式不受限制，优选的为两级厌氧发酵。进一步，厌氧发酵的发酵温度为35～40℃，经厌氧发酵后沼液COD2.5×104～3×104mg/L，氨氮4500～5200mg/L。进一步，沼液固液分离系统6的超滤膜孔径为100-200nm；纳滤膜浓缩单元81的膜孔径为1nm，纳滤膜处理后清液CO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种养殖粪污的多级循环利用系统，其特征在于，包括养殖系统(1)、微藻利用系统(2)、水解系统(3)、多级厌氧发酵系统(4)、沼气利用系统(5)、沼液固液分离系统(6)、沼液回用处理系统(7)、沼液浓缩系统(8)；养殖系统(1)包括废水养殖微藻单元(11)和畜禽养殖单元(12)；水解系统(3)包括初级水解酸化池(31)和次级水解酸化池(32)；多级厌氧发酵系统(4)包括依次连接的一级厌氧发酵罐(41)、二级厌氧发酵罐(42)和后发酵罐(43)；沼气利用系统(5)同多级厌氧发酵系统(4)相连接，厌氧发酵产生的沼气进入沼气利用系统(5)；沼液固液分离系统(6)与多级厌氧发酵系统(4)相连接，将来自多级厌氧发酵系统(4)的需过滤的沼液进行分离；沼液回用处理系统(7)与沼液固液分离系统(6)和水解系统(3)相连接，沼液固液分离系统(6)分离的清液经沼液回用处理系统(7)处理后回用于水解系统(3)；沼液浓缩系统(8)与沼液固液分离系统(6)和养殖系统(1)相连接，沼液固液分离系统(6)过滤的清液经沼液浓缩系统(8)进行浓缩。

【技术特征摘要】
1.一种养殖粪污的多级循环利用系统，其特征在于，包括养殖系统(1)、微藻利用系统(2)、水解系统(3)、多级厌氧发酵系统(4)、沼气利用系统(5)、沼液固液分离系统(6)、沼液回用处理系统(7)、沼液浓缩系统(8)；养殖系统(1)包括废水养殖微藻单元(11)和畜禽养殖单元(12)；水解系统(3)包括初级水解酸化池(31)和次级水解酸化池(32)；多级厌氧发酵系统(4)包括依次连接的一级厌氧发酵罐(41)、二级厌氧发酵罐(42)和后发酵罐(43)；沼气利用系统(5)同多级厌氧发酵系统(4)相连接，厌氧发酵产生的沼气进入沼气利用系统(5)；沼液固液分离系统(6)与多级厌氧发酵系统(4)相连接，将来自多级厌氧发酵系统(4)的需过滤的沼液进行分离；沼液回用处理系统(7)与沼液固液分离系统(6)和水解系统(3)相连接，沼液固液分离系统(6)分离的清液经沼液回用处理系统(7)处理后回用于水解系统(3)；沼液浓缩系统(8)与沼液固液分离系统(6)和养殖系统(1)相连接，沼液固液分离系统(6)过滤的清液经沼液浓缩系统(8)进行浓缩。2.根据权利要求1所述的养殖粪污的多级循环利用系统，其特征在于，所述一级厌氧发酵罐(21)和二级厌氧发酵罐(22)安装有连续搅拌装置。3.根据权利要求1所述的养殖粪污的多级循环利用系统，其特征在于，所述沼液回用处理系统(7)包括依次连接的兼氧池(71)、1号曝气池(72)、2号曝气池(73)、3号曝气池(74)和MBR膜分离装置(75)。4.根据权利要求3所述的养殖粪污的多级循环利用系统，其特征在于，所述兼氧池(71)安装有间歇性搅拌装置。5.根据权利要求3所述的养殖粪污的多级循环利用系统，其特征在于，所述3号曝气池(74)与兼氧池(71)通过管道相连，3号曝气池(74)的料液通过管道部分回流至兼氧池(71)。6.根据权利要求3所述的养殖粪污的多级循环利用系统，其特征在于，所
\t述MBR膜分离装置(75)与各曝气池通过管道相连，将生化污泥部分回流至各曝气池中。7.根据权利要求1所述的养殖粪污的多级循环利用系统，其特征在于，所述沼液浓缩系统(8)包括纳滤膜浓缩单元(81)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：董泰丽，张东明，孙颖才，牛希成，李朋，刘静，陈莉，
申请(专利权)人：山东民和生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37