一種組合吹脫沼液深度處理和沼氣提純脫硫的方法和系統技術方案

本發明專利技術屬于廢水的多級處理技術領域，具體涉及一種組合吹脫沼液深度處理和沼氣提純脫硫的方法和系統。本發明專利技術在添加劑的調節下，利用循環氣體將沼液中的高濃度氨氮通過吹脫方式脫除，吹脫后的氣體經過酸液吸收作為銨肥施用，從而增加沼液利用附加值，降低系統運行費用，同時在吹脫裝置中加入添加劑后可實現沼液中磷和有機物等絮凝沉淀，其經過收集和處理后可作為緩釋肥施用。在有效地殺滅沼液中糞大腸桿菌的同時，利用余熱為吹脫裝置進行供熱，提高了氨氮的吹脫效率，達到系統熱能最優化利用。直接利用吹脫和殺菌后的沼液吸收沼氣中的硫化氫、二氧化碳，實現沼氣提純和脫硫凈化，同時，降低處理沼液的pH和硬度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于廢水的多級處理
，具體涉及一種組合吹脫沼液深度處理和沼氣提純脫硫的方法和系統。
技術介紹
利用厭氧發酵產沼氣技術處理畜禽養殖廢棄物、作物秸桿、生活垃圾以及其它有機廢棄物，既可治理環境污染，又能實現廢棄物的資源化利用，取得較好的能源、環保和經濟效益。近年來，我國大中型沼氣工程出現了前所未有 的增長勢頭，但沼氣生產之后的厭氧發酵液的深度處置仍是后顧之憂。就我國實際情況而言，大中型沼氣工程的厭氧發酵液產生量大，完全就地消納利用有一定難度。遠距離輸送，能耗大、成本高，建設單位難以承受；隨意排放，其中的氨氮和糞大腸桿菌，會對土壤和水體造成污染。因此，探究適宜的沼液處理技術，使沼液高效利用，這一工作也成為了世界難題。在厭氧發酵液不能完全被土地消納利用時，則需要對其進行深度處理，達標排放，避免產生二次污染。由于厭氧發酵液中的氨氮含量多在1000mg/L以上，如何降低氨氮濃度滿足達標要求和氮素的有效回收是厭氧發酵液深度處理的一個重要方面。目前，處理高濃度氨氮廢水的方法主要有吹脫汽提法、生物脫氮法、離子交換法、化學沉淀法、膜分離法等，其中除了吹脫汽提法外，其它方法一般存在工藝復雜、運行費用較高的缺陷。現在國內吹脫裝置一般采用填料布水法或者塔板式吹脫塔，由于絮凝沉積作用，裝置往往會很快產生一層積垢，形成較大壓差，影響系統工作效率。大腸桿菌是人和許多動物腸道中最主要且數量最多的一種細菌，厭氧發酵液中含有大量的糞大腸桿菌，最大可能數(MPN)為35000個/100mL。糞大腸桿菌對人類健康的影響眾所周知，因此在沼液達標排放之前，有效的殺滅糞大腸桿菌是非常重要的。除此之外，沼氣的主要成分為甲烷(60-70%)和二氧化碳(30-40%)，但在沼氣產生過程中也會伴隨產生少量的硫化氫等有害氣體。沼氣生產過程中產生的硫化氫不僅對人體產生很大危害，同時對管道、儀表及設備具有強烈的腐蝕作用。因此，沼氣工程中必須采取適當措施進行脫硫。其脫硫方法一般分為生物法和物化法兩種，其中生物法以其設備簡單、能耗低、產生二次污染少的特點而廣受關注，但是控制條件嚴格。物化法雖已被廣泛地應用且積累了豐富的經驗，但該方法存在著運行費用高、投資大、產生二次污染等缺點。因此，如何選取建設和運行成本低、設備簡單和運行維護簡易的脫硫方法和設備對于沼氣凈化是十分重要的。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術采用了一種組合吹脫沼液深度處理和沼氣脫硫的方法和系統，即可以滿足沼液中高濃度氨氮的去除、氮素的有效回收以及大腸桿菌的殺滅，同時脫除沼氣中硫化氫，從而實現沼氣工程清潔生產。為實現上述目的，本專利技術提供了如下技術方案一種組合吹脫沼液深度處理和沼氣提純脫硫的方法，其特征在于所述方法包括氨氣吹脫和吸收步驟、殺滅糞大腸桿菌步驟以及沼氣提純和脫硫凈化步驟；其中，在所述氨氣吹脫和吸收步驟中，還包括打開第一電磁閥3，厭氧發酵液經過沼液輸送管2從頂部進入吹脫塔4，啟動電動攪拌裝置5，添加劑自動計量投放裝置6向吹脫塔4中投入一定量的添加劑，調節沼液的pH值；同時啟動氣泵7，在吹脫塔4中進行氣液交換；通過傳質和吹脫作用將氨氣帶出沼液，同時所述添加劑可實現沼液中的磷和有機物等絮凝沉淀過程；從沼液中吹帶出的氨氣隨循環氣體通過循環氣體輸送管8從底部進入氨氣吸收塔9，同時打開第二液體泵10，使酸液經由酸液輸送管11從位于氨氣吸收塔9頂部的布水器流入，底部吹入的攜氨循環氣體與頂部流入的酸液充分傳質，吸收氨氣；在所述殺滅糞大腸桿菌步驟中，還包括經過所述的氨氣吹脫和吸收步驟后，打開第一三通電磁閥13-1，吹脫塔4中的上層清液由滅菌裝置進液管12-1進入滅菌裝置14，力口熱滅菌裝置14殺滅糞大腸桿菌；然后打開第二三通電磁閥13-2及第一液體泵15，使高溫處理過的沼液進入熱交換裝置16，并經由與第一三通電磁閥13-1連接的高溫管17形成環·路；在所述沼氣提純和脫硫凈化步驟中，還包括當滅菌裝置14中沼液的溫度低于吹脫塔4的溫度時，啟動第三液體泵18，沼液經沼氣凈化裝置進液管12-2從位于沼氣凈化裝置19頂部的布水器進入沼氣凈化裝置19，同時打開第二電磁閥20，待凈化的沼氣由沼氣凈化裝置19的底部進入，直接利用吹脫和殺菌后的沼液吸收沼氣中的硫化氫和二氧化碳，同時降低沼液的PH值和硬度，最后經由沼氣輸送管21輸出。在所述氨氣吹脫和吸收步驟中，氣泵7的兩端分別連接吹脫塔4的底部和氨氣吸收塔9的頂部，從沼液中吹帶出的氨氣隨空氣進入氨氣吸收塔9被吸收后，在氣泵7的作用下,空氣從氨氣吸收塔9再次進入吹脫塔4中，形成循環氣體。在所述氨氣吹脫和吸收步驟中，酸液輸送管11的兩端分別連接氨氣吸收塔9的頂部和底部，吸收過氨氣的酸液在第二液體泵10的作用下，經由酸液輸送管11再次從位于氨氣吸收塔9頂部的布水器流入，形成循環。在所述氨氣吹脫和吸收步驟中，投入添加劑后，吹脫塔4中的沼液的pH值不小于11。自動控制裝置I自動控制第一電磁閥3、電動攪拌裝置5、添加劑自動計量投放裝置6、氣泵7、第二液體泵10、第一三通電磁閥13-1、第二三通電磁閥13-2、第一液體泵15、第三液體泵18以及第二電磁閥20。在所述氨氣吹脫和吸收步驟中，添加劑自動計量投放裝置6向吹脫塔4中投入的添加劑為氧化鈣、氫氧化鈣以及碳酸鈣中的一種或幾種。在所述殺滅糞大腸桿菌步驟中，加熱滅菌裝置14加熱至60°C并維持5分鐘，以殺滅糞大腸桿菌。一種組合吹脫沼液深度處理和沼氣提純脫硫的系統，包括自動控制裝置1，氨氣吹脫和吸收裝置，滅糞大腸桿菌及余熱利用裝置以及沼氣凈化裝置19，其中，所述氨氣吹脫和吸收裝置包括吹脫塔4、電動攪拌裝置5、添加劑自動計量投放裝置6、氣泵7、循環氣體輸送管8以及氨氣吸收塔9，其中，吹脫塔4與添加劑自動計量投放裝置6相連接，其頂部與安裝有第一電磁閥3的沼液輸送管2相連接，并且通過循環氣體輸送管8與氨氣吸收塔9的底部相連接；吹脫塔4內部設有電動攪拌裝置5，吹脫塔4底部與氣泵7的一端相連通；氣泵7的另一端與氨氣吸收塔9的頂部相連通，設有第二液體泵10的酸液輸送管11分別連接氨氣吸收塔9的底部和頂部的布水器；所述滅糞大腸桿菌及余熱利用裝置包括滅菌裝置14、熱交換裝置16以及高溫管17，其中，滅菌裝置14通過與第一三通電磁閥13-1相連接的滅菌裝置進液管12-1與吹脫塔4相連接，并且通過第二三通電磁閥13-2和第一液體泵15與熱交換裝置16相連接，熱交換裝置16圍繞在吹脫塔4的外側且與一端與第一三通電磁閥13-1相連接的高溫管17的另一端相連接；沼氣凈化裝置19，其頂部的布水器與一端連接第二三通電磁閥13-2且設有第三液體泵18的沼氣凈化裝置進液管12-2相連接，底部與第二電磁閥20相連接，頂部與沼氣輸送管21相連接；其中，自動控制裝置I自動控制第一電磁閥3、電動攪拌裝置5、添加劑自動計量投放裝 置6、氣泵7、第二液體泵10、第一三通電磁閥13-1、第二三通電磁閥13-2、第一液體泵15、第三液體泵18以及第二電磁閥20。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于(I)在添加劑的調節下，利用循環氣體可有效地將沼液中的高濃度氨氮通過吹脫方式在沼液中脫除，吹脫后的氣體經過酸液吸收(吸收率可達99%)可作為銨肥施用，從而增加沼液利用附加值，降低系統本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種組合吹脫沼液深度處理和沼氣提純脫硫的方法，其特征在于：所述方法包括氨氣吹脫和吸收步驟、殺滅糞大腸桿菌步驟以及沼氣提純和脫硫凈化步驟；其中，在所述氨氣吹脫和吸收步驟中，還包括：打開第一電磁閥（3），厭氧發酵液經過沼液輸送管（2）從頂部進入吹脫塔（4），啟動電動攪拌裝置（5），添加劑自動計量投放裝置（6）向吹脫塔（4）中投入一定量的添加劑，調節沼液的pH值；同時啟動氣泵（7），在吹脫塔（4）中進行氣液交換；通過傳質和吹脫作用將氨氣帶出沼液，同時所述添加劑可實現沼液中的磷和有機物等絮凝沉淀過程；從沼液中吹帶出的氨氣隨循環氣體通過循環氣體輸送管（8）從底部進入氨氣吸收塔（9），同時打開第二液體泵（10），使酸液經由酸液輸送管（11）從位于氨氣吸收塔（9）頂部的布水器流入，底部吹入的攜氨循環氣體與頂部流入的酸液充分傳質，吸收氨氣；在所述殺滅糞大腸桿菌步驟中，還包括：經過所述的氨氣吹脫和吸收步驟后，打開第一三通電磁閥（13?1），吹脫塔（4）中的上層清液由滅菌裝置進液管（12?1）進入滅菌裝置（14），加熱滅菌裝置（14）殺滅糞大腸桿菌；然后打開第二三通電磁閥（13?2）及第一液體泵（15），使高溫處理過的沼液進入熱交換裝置（16），并經由與第一三通電磁閥（13?1）連接的高溫管（17）形成環路；在所述沼氣提純和脫硫凈化步驟中，還包括：當滅菌裝置（14）中 沼液的溫度低于吹脫塔（4）的溫度時，啟動第三液體泵（18），沼液經沼氣凈化裝置進液管（12?2）從位于沼氣凈化裝置（19）頂部的布水器進入沼氣凈化裝置（19），同時打開第二電磁閥（20），待凈化的沼氣由沼氣凈化裝置（19）的底部進入，直接利用吹脫和殺菌后的沼液吸收沼氣中的硫化氫和二氧化碳，同時降低沼液的pH值和硬度，最后經由沼氣輸送管（21）輸出。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：董仁杰，吳樹彪，劉良，金明軍，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：