利用多级膜分离技术浓缩沼液制造有机肥料的生产工艺制造技术

本发明专利技术公开一种利用多级膜分离技术浓缩沼液制造有机肥料的生产工艺，包括如下步骤：a.预处理：将经厌氧发酵后的沼液经沉淀与好氧发酵、固液分离、初级过滤、均质熟化调节与深度沉淀和精细过滤与生物抑菌进行预处理；b.浓缩前多级膜分离：将经精细过滤与生物抑菌处理后的沼液进行微滤膜分离和超滤膜分离；c.多级膜浓缩：由超滤膜分离出来的沼液渗透液经纳滤膜浓缩、反渗透膜浓缩与浓缩膜保护进行多级膜浓缩；d.调配:将纳滤、反渗透膜分离得到的截留浓缩液中添加大、中、微量元素和其它营养成分及功能性成分调配成液体有机肥分装；e.产品包装。该生产工艺结构灵活、设备先进、工艺布局科学，能够满足所有大中型沼气工程沼液资源化综合利用开发。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及浓缩沼液制造有机肥料的
，具体为一种利用多级膜分离技术浓缩沼液制造有机肥料的生产工艺。
技术介绍
：沼液是畜禽粪污及农作物秸秆等各类有机物，经厌氧发酵产生沼气后形成的液相残留物，一般呈褐色液体。近年来，随着我国规模化养殖场数量的增加及集约化程度的不断提高，畜禽粪污带来的环境问题日益严重。据统计，截至2007年，全国畜禽粪污总排放量，高达30亿t以上，总COD排放量7700万t以上，是全国工业和生活污水COD排放总量的5倍多。在对于畜禽粪污污染的控制与利用方面，以沼气工程为代表的厌氧发酵技术，是一种能消纳有机废弃物、缓解能源短缺的环境友好型技术，得到日益广泛应用及关注。截至2011年我国大中型沼气工程73032处，农村沼气用户保有量4169.7万户，年产沼气达138.4亿m3。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年我国大型畜禽养殖场和工业废水沼气工程提供的沼气利用量高达440亿m3。随着我国农业发展的要求，沼气工程发展迅速，且规模越来越大，大中型沼气工程大规模发展，沼液沼渣等发酵残留物的必然大幅增多，如何妥善处置发酵残留物已经成为制约沼气工程发展的瓶颈，也是亟待解决的环境问题。沼气工程运行所投入的原料一般通常为畜禽粪污及农作物秸秆等，发酵原料不同，所产生的沼液成分亦有所不同。据相关文献资料载明：沼液的营养成分丰富，不仅含有氮、磷、钾等大量营养元素和钙、镁、硫中量营养元素及铜、铁、锌、硼、锰、钼微量营养元素，而且含有各类氨基酸、活性酶、维生素、蛋白质、生长素、糖类、核酸、抗生素等，几乎含有植物生长所需的全部营养元素，其中有不少生理活性物质，他们对农作物生长发育有调控作用。这些营养元素基本上以速效态存在。因此，沼液的速效营养能力强，养分可利用率高，是多元的速效有机肥料，易被农作物吸收。另外，由于沼气生产原料，在一定温度条件下，经过长期的厌氧、绝(少)氧环境，使大量的病菌、虫卵、杂草种子窒息而亡，并使沼液不会带活病菌和虫卵。沼液本身含有吲哚乙酸、乳酸菌、芽胞杆菌、赤霉素和较高含量的氨和铵盐等成分，可杀死和抑制某些病菌及虫卵，封闭某些害虫的呼吸系统(如：红蜘蛛)，使某些害虫避而远之，从而达到防虫、驱虫、杀虫减少虫害。因此，沼液又是具有一定生物农药药理功能的卫生肥料，农业生产中常用于浸种、叶面施肥，达到防病灭虫的效果。据相关实验表明：沼液对小麦、豆类和蔬菜的蚜虫防治具有明显效果。另外，沼液对小麦根腐病菌、水稻小球菌核病菌、水稻纹枯病菌、棉花炭疽病菌等都有强抑制作用，对玉米大斑病菌、小斑病菌有较强抑制作用。虽然，沼液富含总氮、总磷、钾离子、有机质等物质，从理论上讲，沼液是一种很好的液体有机肥料。但是，由于沼气工程中的沼液产量大、原液中水分含量高、营养物质含量偏低、区域消纳能力、沼液生产连续性与农作物需肥季节性矛盾、储存运输成本高、农业施肥技术变革(原始沼液中含有大量悬浮颗粒，不能直接满足农业水肥一体化施肥技术要求)等问题难于解决，制约了沼液的资源化综合利用。特别是规模化养殖场越来越大型化的沼气工程，每天所产生的几百吨甚至上千吨沼液，如不及时得到有效处理，势必会给养殖企业带来巨大的环境压力，严重制约到企业的可持续发展。为此，近年来有关部门和单位针对沼液的处置进行了大量研究，纵观沼液处置方式，无外乎低成本自然生态净化、高成本的工厂化处理、低成本的资源化利用、高附加值的开发利用四大类。前者以达标排放为首要目的，将沼液视为高有机物、高氮磷的污水，多采用化学、生物等方法进行处理，不利用或少量利用其中的营养物质。后者强调对沼液营养物质的利用，将沼液作为资源进行开发，是处置沼液的优先方式。目前，我国沼液的资源化利用以在农业领域的低成本利用为主，工厂化资源性开发利用多处在研究开发阶段。其中不少沼液工厂化资源化开发研究，涉及到利用膜分离技术。而现有沼液浓缩处理与利用同类技术，普遍注重沼液的减量化，以环保达标排放作为目的，主要存在以下问题：1)膜分离前的预处理工艺复杂，投资大，运行成本高；2)膜分离工艺，因单一膜种，沼液中的营养成分得不到全面截留，且浓缩效率低；3)工艺过程添加絮凝剂、除臭剂等化学药剂，对沼液中的营养成分构成破坏；4)膜污染、膜堵塞问题难以根除，恢复膜通量靠添加化学药剂进行周期性清洗，不利于浓缩液作为肥料利用；5)膜组件使用周期较短，频繁换膜，即影响生产效率又加大了运行成本；6)浓缩液再复配化肥无机肥性成分，湮没了沼液的有机生态特性。
技术实现思路
：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种利用沼液多级膜分离浓缩技术制造有机肥的生产工艺，可适用于以畜禽粪污为主要原料的大型沼气工程中沼液的资源化综合利用。为解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：利用沼液多级膜分离浓缩技术制造有机肥的生产工艺，包括如下步骤：1)预处理①沉淀与好氧发酵：经厌氧发酵后的沼液由厌氧发酵罐排至沉淀池进行自然沉淀，使沼液中的大颗粒的固形物得到充分沉淀；然后对沉淀后的沼液进行好氧发酵，对沼液中的铵态氮进行转化和进一步降解厌氧发酵无法分解的有机物；上述沉淀与好氧发酵的时间分别需要在24h以上。上述沉淀与好氧发酵过程中在距沉淀池池底1000mm位置处设置微孔气浮床，此距离经过多次试验确定，即不影响沉淀，又能满足好氧发酵(爆气)。②固液分离：经沉淀与好氧发酵后的沼液进行沼液固液分离，去除沼液中的沼渣、污泥及悬浮物等固形物，沼液清液进行下一步处理，沼渣、污泥，进入固体生物有机肥生产系统；上述经沉淀与好氧发酵后的沼液采用卧式螺旋卸料沉降离心机进行沼液固液分离。③初级过滤：经固液分离后的沼液清液进行初级过滤，以去除沼液中含有的较大颗粒的固形物；上述经固液分离后的沼液清液进入砂石过滤器进行初级过滤。④均质熟化调节与深度沉淀：经初级过滤后的沼液进入设在室内调节池上方的喷淋管，沼液通过多道喷淋，与空气充分接触后，流入下方的调节池，使沼液成分趋于均质；此过程中的沼液再次进行好氧发酵，即在常温条件下，沼液在3000m3调节池中经过15天左右熟化，即使沼液成分趋于稳定，也使沼液得到深度沉淀。同时3000m3调节池的容量，在整个系统中起到了调节水量的作用，减少了因水质水量变化对后续膜分离浓缩设备的影响。⑤精细过滤与生物抑菌：经熟化处理后的沼液分别进入过滤器去除沼液中的残留悬浮物和细小不溶性微粒，然后经过精细过滤处理后的沼液再进行抑制、杀灭有害细菌和病毒；上述精细过滤与生物抑菌过程包括如下步骤：a.经熟化处理后的沼液先进入高效过滤器，去除沼液中的残留悬浮物；b.再进入袋式过滤器，去除沼液中的细小不溶性微粒；c.经过精细过滤处理后的沼液进入生物减灭器，进行抑制、杀灭有害细菌和病毒，以防止有害细菌在沼液中迅速滋生繁殖，导致对膜的污染，影响后续膜浓缩时的膜通量。2)浓缩前多级膜分离(浓缩前预处理)①微滤膜分离：经精细过滤与生物抑菌处理后的沼液进入微滤膜分离装置，去除悬浮在沼液中的颗粒直径大于10微米的粒子悬浮物颗粒及纤维；②超滤膜分离：经微滤处理后的沼液进入超滤膜分离装置，去除悬浮在沼液中的大分子胶体物，渗透液继续进行后续浓缩。3)多级膜浓缩：①纳滤膜浓缩：由超滤膜分离装置出来的沼液渗透液进入纳滤膜分离装置，截留沼液中的肥性营养成分，去除沼液中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用沼液多级膜分离浓缩技术制造有机肥的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1：预处理①沉淀与好氧发酵：经厌氧发酵后的沼液由厌氧发酵罐排至沉淀池进行自然沉淀，使沼液中的大颗粒的固形物得到充分沉淀；然后对沉淀后的沼液进行好氧发酵，对沼液中的铵态氮进行转化和进一步降解厌氧发酵无法分解的有机物；②固液分离：经沉淀与好氧发酵后的沼液进行沼液固液分离，去除沼液中的沼渣、污泥及悬浮物等固形物，沼液清液进行下一步处理，沼渣、污泥，进入固体生物有机肥生产系统；③初级过滤：经固液分离后的沼液清液进行初级过滤，以去除沼液中含有的较大颗粒的固形物；④均质熟化调节与深度沉淀：经初级过滤后的沼液进入设在室内调节池上方的喷淋管，沼液通过多道喷淋，与空气充分接触后，流入下方的调节池，使沼液成分趋于均质；⑤精细过滤与生物抑菌：经熟化处理后的沼液分别进入过滤器去除沼液中的残留悬浮物和细小不溶性微粒，然后经过精细过滤处理后的沼液再进行抑制、杀灭有害细菌和病毒；S2：浓缩前多级膜分离①微滤膜分离：经精细过滤与生物抑菌处理后的沼液进入微滤膜分离装置，去除悬浮在沼液中的颗粒直径大于10微米的粒子悬浮物颗粒及纤维；②超滤膜分离：经微滤处理后的沼液进入超滤膜分离装置，去除悬浮在沼液中的大分子胶体物，渗透液继续进行后续浓缩；S3：多级膜浓缩①纳滤膜浓缩：由超滤膜分离装置出来的沼液渗透液进入纳滤膜分离装置，截留沼液中的肥性营养成分，去除沼液中的大部分水分，沼液截留浓缩液进入浓缩沼液储罐备用，渗透液继续进行后续处理；②反渗透膜浓缩：由纳滤膜分离装置出来的渗透液经过改性处理的反渗透膜装置，进行有效截留，确保沼液中的所有肥性成分得到最大限度的截留；截留浓缩液进入浓缩液储罐备用，渗透液达标排放；③浓缩膜保护：根据膜污染物性质，采用相应有机溶剂(如柠檬酸等)，定时对膜进行低压冲洗，清除膜表面的污染物，同时使压缩的膜恢复，延长膜的使用周期；S4：调配：将纳滤、反渗透膜分离得到的截留浓缩液，在反应釜中，添加相应比例的大、中、微量元素和其它营养成分及功能性成分，调配好的产品进入产品储罐，作为液体有机肥分装前备用；4)产品包装:将调配后的液体有机肥通过一体化罐装机计量分装成不同规格包装的产品。...

【技术特征摘要】
1.利用沼液多级膜分离浓缩技术制造有机肥的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1：预处理①沉淀与好氧发酵：经厌氧发酵后的沼液由厌氧发酵罐排至沉淀池进行自然沉淀，使沼液中的大颗粒的固形物得到充分沉淀；然后对沉淀后的沼液进行好氧发酵，对沼液中的铵态氮进行转化和进一步降解厌氧发酵无法分解的有机物；②固液分离：经沉淀与好氧发酵后的沼液进行沼液固液分离，去除沼液中的沼渣、污泥及悬浮物等固形物，沼液清液进行下一步处理，沼渣、污泥，进入固体生物有机肥生产系统；③初级过滤：经固液分离后的沼液清液进行初级过滤，以去除沼液中含有的较大颗粒的固形物；④均质熟化调节与深度沉淀：经初级过滤后的沼液进入设在室内调节池上方的喷淋管，沼液通过多道喷淋，与空气充分接触后，流入下方的调节池，使沼液成分趋于均质；⑤精细过滤与生物抑菌：经熟化处理后的沼液分别进入过滤器去除沼液中的残留悬浮物和细小不溶性微粒，然后经过精细过滤处理后的沼液再进行抑制、杀灭有害细菌和病毒；S2：浓缩前多级膜分离①微滤膜分离：经精细过滤与生物抑菌处理后的沼液进入微滤膜分离装置，去除悬浮在沼液中的颗粒直径大于10微米的粒子悬浮物颗粒及纤维；②超滤膜分离：经微滤处理后的沼液进入超滤膜分离装置，去除悬浮在沼液中的大分子胶体物，渗透液继续进行后续浓缩；S3：多级膜浓缩①纳滤膜浓缩：由超滤膜分离装置出来的沼液渗透液进入纳滤膜分离装置，截留沼液中的肥性营养成分，去除沼液中的大部分水分，沼液截留浓缩液进入浓缩沼液储罐备用，渗透液继续进行后续处理；②反渗透膜浓缩：由纳滤膜分离装置出来的渗透液经过改性处理的反渗透膜装置，进行有效截留，确保沼液中的所有肥性成分得到最大限度的截留；截留浓缩液进入浓缩液储罐备用，渗透液达标排放；③浓缩膜保护：根据膜污染物性质，采用相应有机溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡登吉，李强，王怡博，黎兆阳，安广昌，
申请(专利权)人：宁夏顺宝现代农业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64