本实用新型专利技术涉及猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯工艺的专用设备。厌氧发酵罐其中一路与第七旋转泵、第一固液分离装置、第六旋转泵、第二储液罐、第五旋转泵和氨吹脱反应器联通。厌氧发酵罐另一路通过三通阀与二氧化碳与硫化氢吸收反应器入口段的管道相连。氨吹脱反应器上部出口端通过第三旋转泵、三通阀与二氧化碳与硫化氢吸收反应器的右下侧入口端相连。氨吹脱反应器的下部出口端通过第四旋转泵和二氧化碳与硫化氢吸收反应器上部收集口相连。氧化碳与硫化氢吸收反应器的左侧下部出口端与结晶反应器、第二固液分离装置、螺旋绞龙输送装置和再生反应器的下部入口端相连。再生反应器下部出口端通过第一旋转泵、第一储液罐并经过第二旋转泵和二氧化碳与硫化氢吸收反应器上部入口端相连。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于生物质新能源领域，具体涉及一种猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯工艺的专用设备。
技术介绍
厌氧发酵技术是目前处理动物粪便的一种常用方法。这种厌氧微生物处理工艺所需能耗少，运行费用低，还能生产沼气作为燃料。通过发酵获得的甲烷气体是一种很好的清洁能源，能够弥补化石燃料污染重及储量有限的缺点。但是直接获得的沼气中含有较多的杂质气体使其作为能源的品质下降，达不到作为汽车燃料的标准。厌氧发酵生产的沼气需要经过提纯才能得到高纯度甲烷(甲烷含量>96％)。更值得注意的是是发酵后产生的沼液往往含有丰富的氨氮，直接排放不仅严重污染环境还造成了浪费。关于氨氮的去除目前物化法有吹脱脱氨法、气提脱氮法、折点加氯脱氮法、离子交换脱氮法、混凝沉淀脱氮法、反渗透脱氮法、电渗析法以及各类高级氧化技术；生物脱氮以及水生植物脱氮等。吹脱法去除氨氮具有效果好、操作简单、易于控制等优点，是目前较常用的物化脱氮技术。
技术实现思路
本技术的目的在于一种猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收与沼气提纯的工艺配套的专用设备。本技术利用猪粪厌氧发酵后的沼液提取氨，再利用氨提纯沼气。实现本技术工艺流程主要包括氨吹脱、二氧化碳与硫化氢吸收和二氧化碳再生等几个过程。本技术是基于各物质如NH3,CO2,H2S,CH4和NH4HCO3的溶解度和反应特性不同而提出的。NH3(49.6g/g水,20℃)的溶解度比CO2(0.17g/g水,20℃)和H2S(0.33g/g水,20℃)高200倍。CH4的溶解度很低，在20℃时仅为0.0024g/g水。NH4HCO3在36℃以上时会分解成NH3、CO2和水，此为吸热反应。主要反应为：ΔH＝-26.88kJ/mol(R-1)ΔH＝-64.26kJ/mol(R-2)ΔH＝-72.32kJ/mol(R-3)ΔH＝-101.22kJ/mol(R-4)式中：ΔH为负值说明反应是放热的。根据放热反应对平衡的影响，低温高压有利于NH3和CO2吸收，而高温低压有利于NH3吹脱和CO2再生。上述分析可以看出，NH3有比较高的CO2脱除能力，并且有比较低吸收热和需要较低再生能量。本技术的技术方案如下：将35℃–55℃猪粪厌氧发酵后的沼液作为氨吹脱过程的原料，利用氨提纯后得到的高纯度甲烷(甲烷含量>96％)对沼液中的游离氨进行吹脱，氨吹脱反应器温度须大于55℃，压力不超过0.1MPa。吹脱的氨及其它混合气体如甲烷和水蒸汽送到二氧化碳与硫化氢吸收反应器(温度小于30℃，压力为0.1–1MPa)与厌氧发酵过程产生的沼气进行接触，从而对沼气中二氧化碳和硫化氢进行吸收反应，并析出碳酸氢铵和硫化铵晶体，同时得到高纯度甲烷(甲烷含量>96％)。碳酸氢铵与硫化铵晶体一起进入再生反应器(温度大于55℃，压力不超过0.1MPa)分解生成二氧化碳和硫化氢气体以及氨水(浓度10–30％)，二氧化碳和硫化氢气体排出系统，氨水循环回到二氧化碳与硫化氢吸收反应器用于提纯沼气，多余的氨水以及随二氧化碳和硫化氢气体排出是携带的氨气可用浓硫酸进行吸收。适用于上述工艺方法的专用装备,该专用设备包含在一个猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的系统中，所述设备的配置如图2所示。包括：厌氧发酵罐(1)、再生反应器(2)、第一旋转泵(3)、第一储液罐(4)、第二旋转泵(5)、二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)、三通阀(7)、第三旋转泵(8)、氨吹脱反应器(9)、第四旋转泵(10)、第五旋转泵(11)、第二储液罐(12)、第六旋转泵(13)、第一固液分离装置(14)、第七旋转泵(15)、螺旋绞龙输送装置(16)、第二固液分离装置(17)和结晶反应器(18)。所述的厌氧发酵罐(1)的其中一路与第七旋转泵(15)、第一固液分离装置(14)、第六旋转泵(13)、第二储液罐(12)、第五旋转泵(11)和氨吹脱反应器(9)联通；所述的厌氧发酵罐(1)的其中的另一路通过三通阀(7)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)入口段的管道相连；所述的氨吹脱反应器(9)的上部出口端通过第三旋转泵(8)、三通阀(7)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的右下侧入口端相连；所述的氨吹脱反应器(9)的下部出口端通过第四旋转泵(10)和二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)上部收集口相连；所述的二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的左侧下部出口端与结晶反应器(18)、第二固液分离装置(17)、螺旋绞龙输送装置(16)和再生反应器(2)的下部入口端相连；所述的再生反应器(2)的下部出口端通过第一旋转泵(3)、第一储液罐(4)并经过第二旋转泵(5)和二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)上部入口端相连。本技术的突出优点在于：本技术可以大量减少化学品的使用的情况下，通过沼液中的游离氨在系统中的循环达到提纯沼气生产高附加值生物燃气的目的，并且可以生产高品质的铵肥，从而消除沼液排放过程中氨氮对环境的影响，非常有利于解决大中型沼气工程中沼液排放问题。附图说明图1：是本技术的总体技术流程图图2：是本技术的专用设备连接图。附图标记说明：1-厌氧发酵罐；2-再生反应器；3-第一旋转泵；4-第一储液罐；5-第二旋转泵；6-二氧化碳与硫化氢吸收反应器；7-三通阀；8-第三旋转泵；9-氨吹脱反应器；10-第四旋转泵；11-第五旋转泵；12-第二储液罐；13-第六旋转泵；14-第一固液分离装置，15-第七旋转泵，16-螺旋绞龙输送装置17-第二固液分离装置，18-结晶反应器。具体实施方式：实施例1由图1和图2所示：本技术的工艺流程如下：首先构建一个猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的系统，该系统包括一个氨吹脱、二氧化碳与硫化氢吸收和二氧化碳再生系统，将35℃–55℃猪粪厌氧发酵后的沼液作为氨吹脱过程的原料，利用氨提纯后得到的高纯度甲烷(甲烷含量>96％)对沼液中的游离氨进行吹脱，氨吹脱反应器温度须大于55℃，压力不超过0.1MPa。吹脱的氨及其它混合气体 如甲烷和水蒸汽送到二氧化碳与硫化氢吸收反应器(温度小于30℃，压力为0.1–1MPa)与厌氧发酵过程产生的沼气进行接触，从而对沼气中二氧化碳和硫化氢进行吸收反应，并析出碳酸氢铵和硫化铵晶体，同时得到高纯度甲烷(甲烷含量>96％)。碳酸氢铵与硫化铵晶体一起进入再生反应器(温度大于55℃，压力不超过0.1MPa)分解生成二氧化碳和硫化氢气体以及氨水(浓度10％–30％)，二氧化碳和硫化氢气体排出系统，氨水循环回到二氧化碳与硫化氢吸收反应器用于提纯沼气，多余的氨水以及随二氧化碳和硫化氢气体排出的氨气可用浓硫酸进行吸收。适用于上述工艺方法的专用装备(如图2所示)配置如下：该专用设备包含在一个猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的系统中，所述的设备的配置如图2所示。包括：厌氧发酵罐(1)；再生反应器(2)；第一旋转泵(3)；第一储液罐(4)；第二旋转泵(5)；二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)；三通阀(7)；第三旋转泵(8)；氨吹脱反应器(9)；第四旋转泵(10)；第五旋转泵(11)；第二储液罐(12)；第六旋转泵(13)；第一固液分离装置(14)，第七旋转泵(15)，螺旋绞龙输送装置(16)，第二固液分离装置(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯工艺的专用设备，其特征在于，所述的专用设备包含在一个猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的系统中，所述的设备的包括厌氧发酵罐(1)、再生反应器(2)、第一旋转泵(3)、第一储液罐(4)、第二旋转泵(5)、二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)、三通阀(7)、第三旋转泵(8)、氨吹脱反应器(9)、第四旋转泵(10)、第五旋转泵(11)、第二储液罐(12)、第六旋转泵(13)、第一固液分离装置(14)、第七旋转泵(15)、螺旋绞龙输送装置(16)、第二固液分离装置(17)和结晶反应器(18)；所述的厌氧发酵罐(1)的其中一路与第七旋转泵(15)、第一固液分离装置(14)、第六旋转泵(13)、第二储液罐(12)、第五旋转泵(11)；氨吹脱反应器(9)相连；所述的厌氧发酵罐(1)的其中的另一路通过三通阀(7)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)入口段的管道相连；所述的氨吹脱反应器(9)的上部出口端通过第三旋转泵(8)、三通阀(7)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的右下侧入口端相连；所述的氨吹脱反应器(9)的下部出口端通过第四旋转泵(10)与二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)上部收集口相连；所述的二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)的左侧下部出口端与结晶反应器(18)、第二固液分离装置(17)、螺旋绞龙输送装置(16)与再生反应器(2)的下部入口端相连；所述的再生反应器(2)的下部出口端通过第一旋转泵(3)、第一储液罐(4)并经过第二旋转泵(5)与所述的二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)上部入口端相连。...
【技术特征摘要】
1.一种猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯工艺的专用设备，其特征在于，所述的专用设备包含在一个猪粪厌氧发酵后沼液氨氮回收及沼气提纯的系统中，所述的设备的包括厌氧发酵罐(1)、再生反应器(2)、第一旋转泵(3)、第一储液罐(4)、第二旋转泵(5)、二氧化碳与硫化氢吸收反应器(6)、三通阀(7)、第三旋转泵(8)、氨吹脱反应器(9)、第四旋转泵(10)、第五旋转泵(11)、第二储液罐(12)、第六旋转泵(13)、第一固液分离装置(14)、第七旋转泵(15)、螺旋绞龙输送装置(16)、第二固液分离装置(17)和结晶反应器(18)；所述的厌氧发酵罐(1)的其中一路与第七旋转泵(15)、第一固液分离装置(14)、第六旋转泵(13)、第二储液罐(12)、第五旋转泵(11)；...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾平，郁亮，汤炜，韩方方，刘成，石贵振，王刚，赵俊杰，张济韬，田启欢，晏水平，王明，王媛媛，王永江，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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