一种酒糟厌氧发酵后沼液的处理系统及方法
阅读：1013发布：2020-06-30
专利汇可以提供一种酒糟厌氧发酵后沼液的处理系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 一实施方式提供了一种 酒糟 厌 氧 发酵 后沼液的处理系统及方法，该系统包括依次相连的离心分离单元、压滤单元、介质过滤单元、 膜过滤 单元、纳滤单元和 反渗透 单元。本发明一实施方式酒糟厌氧发酵后沼液的处理系统，可分别对沼液中的有机和无机营养物质、 水 等进行回收，实现了酒糟厌氧发酵后沼液的资源化处理。，下面是一种酒糟厌氧发酵后沼液的处理系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种酒糟厌氧发酵后沼液的处理系统，其特征在于，包括依次相连的离心分离单元、压滤单元、介质过滤单元、膜过滤单元、纳滤单元和反渗透单元。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述离心分离单元包括用于一级或多级分离的离心机，所述压滤单元包括压滤机，所述介质过滤单元包括一级或多级介质过滤器，所述膜过滤单元包括超滤膜组件或微滤膜组件，所述纳滤单元包括纳滤膜组件，所述反渗透单元包括反渗透膜组件。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述离心分离单元包括卧螺式离心机和过滤式或碟片式离心机，所述卧螺式离心机用于一级离心处理，所述过滤式或碟片式离心机用于二级离心处理。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述介质过滤单元包括两级过滤器。
5.一种酒糟厌氧发酵后沼液的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
离心分离步骤，用于将所述酒糟厌氧发酵后沼液进行离心分离处理；
压滤步骤，用于将所述离心分离步骤的分离液进行压力过滤处理；
介质过滤步骤，用于将所述压滤步骤的出水进行介质过滤处理；
膜过滤步骤，用于将所述介质过滤步骤的出水进行膜过滤处理；
纳滤步骤，用于将所述膜过滤步骤的透过液进行纳滤处理；以及
反渗透步骤，用于将所述纳滤步骤的纳滤膜透过液进行反渗透处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括向所述离心分离步骤的分离液中添加助滤剂以进行所述压力过滤处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述助滤剂为硅藻土，所述助滤剂的质量为所述离心分离步骤的分离液中悬浮物质量的10～100％，所述助滤剂的粒度为0.5～5微米。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述纳滤步骤中，纳滤膜的透过液与纳滤进水量的体积比为50～90％；和/或，
在所述反渗透步骤中，反渗透膜的透过液与反渗透进水量的体积比为50～95％。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述离心分离步骤包括两级离心分离处理，所述介质过滤步骤包括两级过滤。
10.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述膜过滤步骤采用错流过滤方式或浸没式膜过滤。
一种酒糟厌氧发酵后沼液的处理系统及方法
技术领域
背景技术
[0002] 酒厂在生产过程中会产生大量的酒糟，目前酒糟一般是经厌氧发酵处理，酒糟厌氧发酵后形成沼液，通常沼液中COD浓度达几万毫克/升，主要成分是有机质、腐殖酸和蛋白质、几千毫克/升的氨氮、几百到上千毫克/升的钾和磷，以及少量硫酸盐、钙和镁等，是非常好的有机肥料，但是沼液在利用上还存在很大的难度。主要表现在：
[0003] 1、沼液体积大，肥力含量低，远距离运输不经济，就近还田施用又难以处置。
[0005] 因此要充分利用沼液就必须对沼液进行浓缩处理，通常的浓缩处理思路包括低温蒸发浓缩以及膜浓缩等，但是由于沼液中固体含量达2％左右，浊度高、胶体物质多，在蒸发过程中随着水的蒸发，沼液发生起泡沫、黏壁、浓稠、结垢等现场，蒸发难以持续进行。此外，沼液中的铵盐会分解进入气相，需要处理才能排放，蒸发冷凝水含大量有机物和氨，也无法直接利用，因此蒸发浓缩也不具有经济可行性。同样，由于沼液中杂质多，胶体物质多，对膜造成污堵，直接用膜浓缩也不可行。
发明内容
[0007] 根据本发明一实施方式，所述离心分离单元包括用于一级或多级分离的离心机，所述压滤单元包括压滤机，所述介质过滤单元包括一级或多级介质过滤器，所述膜过滤单元包括超滤膜组件或微滤膜组件，所述纳滤单元包括纳滤膜组件，所述反渗透单元包括反渗透膜组件。
[0008] 根据本发明一实施方式，所述离心分离单元包括卧螺式离心机和过滤式或碟片式离心机，所述卧螺式离心机用于一级离心处理，所述过滤式或碟片式离心机用于二级离心处理。
[0009] 根据本发明一实施方式，所述介质过滤单元包括两级过滤器。
[0010] 本发明进一步提供了一种酒糟厌氧发酵后沼液的处理方法，包括如下步骤：离心分离步骤，用于将所述酒糟厌氧发酵后沼液进行离心分离处理；压滤步骤，用于将所述离心分离步骤的分离液进行压力过滤处理；介质过滤步骤，用于将所述压滤步骤的出水进行介质过滤处理；膜过滤步骤，用于将所述介质过滤步骤的出水进行膜过滤处理；纳滤步骤，用于将所述膜过滤步骤的透过液进行纳滤处理；以及反渗透步骤，用于将所述纳滤步骤的纳滤膜透过液进行反渗透处理。
[0011] 根据本发明一实施方式，所述处理方法包括向所述离心分离步骤的分离液中添加助滤剂以进行所述压力过滤处理。
[0013] 根据本发明一实施方式，在所述纳滤步骤中，纳滤膜的透过液与纳滤进水量的体积比为50～90％；和/或，在所述反渗透步骤中，反渗透膜的透过液与反渗透进水量的体积比为50～95％。
[0014] 根据本发明一实施方式，所述离心分离步骤包括两级离心分离处理，所述介质过滤步骤包括两级过滤。
[0015] 根据本发明一实施方式，所述膜过滤步骤采用错流过滤方式或浸没式膜过滤。
[0017] 通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
[0018] 图1为本发明一实施方式的酒糟厌氧发酵后沼液的处理方法的流程图；
[0019] 其中，附图标记说明如下：
[0020] 1、离心分离单元；2、压滤单元；3、介质过滤单元；4、膜过滤单元；5、纳滤单元；6、反渗透单元；
[0021] A、沼液；B、固体助滤剂；C、离心滤饼；D、压滤滤饼；E、超滤反洗水；F、超滤透过液；G、纳滤浓缩液；H、纳滤透过液；I、反渗透透过水；J、反渗透浓水。
具体实施方式
[0022] 体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0023] 本发明一实施方式提供了一种酒糟厌氧发酵后沼液的处理方法，可用于对酒糟厌氧发酵后沼液进行处理，回收有机及无机营养物质和水。
[0024] 本发明一实施方式的酒糟厌氧发酵后沼液的处理方法，包括：
[0025] 离心分离步骤，用于将酒糟厌氧发酵后沼液进行离心分离处理；
[0026] 压滤步骤，用于将离心分离步骤的分离液进行压力过滤处理；
[0027] 介质过滤步骤，用于将压滤步骤的出水进行介质过滤处理；
[0028] 膜过滤步骤，用于将介质过滤步骤的出水进行膜过滤处理；
[0029] 纳滤步骤，用于将膜过滤步骤的透过液进行纳滤处理，纳滤截留液直接利用，纳滤膜透过液送至反渗透步骤处理；以及
[0030] 反渗透步骤，用于将纳滤步骤的纳滤膜透过液进行反渗透处理。
[0032] 结合图1所示，本发明一实施方式的酒糟厌氧发酵后沼液的处理系统，包括依次相连的离心分离单元1、压滤单元2、介质过滤单元3、膜过滤单元4、纳滤单元5、和反渗透单元6。
[0033] 离心分离单元1用于对酒糟厌氧发酵后的沼液A进行离心分离处理，离心分离处理可包括一级或多级离心分离，以便于尽可能多地分离出固体物质。优选地，离心分离处理包括两级离心分离。离心分离单元1包括至少一台离心机，用于实施离心分离处理。本发明对离心机没有特殊的限定，可采用本领域常见的离心机。
[0034] 于一实施方式中，离心分离单元1包括卧螺式离心机和过滤式(或碟片式)离心机，优选地，一级离心分离采用卧螺式离心机，二级离心分离采用过滤式或碟片式离心机。
[0035] 于一实施方式中，卧螺式和过滤式离心机转速可以为1000～4000rpm(转/分钟)，进一步优选可以为2500～3500rpm，以便将沼液中的固体物质尽可能多的从溶液中分离出来。
[0036] 本发明一实施方式的离心分离处理中，沼液A中的稻壳等固体沼渣因与水比重不同而在离心机的离心力作用下实现分离，得到离心滤饼C和离心分离液两种物流；其中，比重较大且可以离心分离的固体物质形成滤饼，离心分离液包含有机物、胶体、无机盐、水以及无法通过离心分离的固体颗粒物。离心滤饼C可直接用作固体有机肥料，离心分离液进入后续的压滤单元2进行压滤处理。
[0037] 压滤单元2与离心分离单元1相连，用以对离心分离单元1分离出的离心分离液进行压力过滤处理。离心分离液经压力过滤处理被分离为压滤滤饼D和压滤出水，压滤滤饼D可用于固体有机肥料直接使用，压滤出水进入后续的介质过滤单元3进行介质过滤处理。
[0038] 压滤单元2包括压滤机，用于实施压力过滤处理。本发明对于所使用的压滤机并无特殊的限定，可以采用本领域常用的压滤装置，优选带有空气干燥的压滤机以便根据需要控制滤饼含水率。
[0040] 于一实施方式中，由于离心分离液中含有大量胶体和微细的固体悬浮物，在过滤过程中这些胶体和悬浮物会很快堵塞滤布导致过滤过程无法进行，为了防止堵塞、提高过滤通量，可向离心分离液中添加固体助滤剂B，固体助滤剂B具体可以为例如硅藻土。固体助滤剂B的加入能够有效解决沼液中悬浮物和胶体物质对过滤装置的污堵问题，从而保证沼液处理系统长期、稳定、可靠地运行。
[0041] 于一实施方式中，固体助滤剂B的添加量(质量)可以为离心分离液中悬浮物含量的10～100wt％，优选为50～100wt％。固体助滤剂B的粒度范围可以为0.5～5微米，优选为1～3微米。
[0042] 介质过滤单元3与压滤单元2相连，用以对压滤单元2的出水进行介质过滤处理。介质过滤处理可包括在一种或多种过滤介质存在下进行过滤，以使压滤出水中的悬浮物含量进一步降低，得到介质过滤出水，介质过滤出水自介质过滤单元3排出后进入后续的膜过滤单元4进行膜过滤处理。
[0043] 介质过滤单元3包括介质过滤器，用于实施介质过滤处理。本发明对于介质过滤器的形式没有特殊限定，可采用本领域通常使用的介质过滤器，介质过滤器可以采用立式、单层卧式或双层卧式，亦可采用滤池。
[0044] 于一实施方式中，介质过滤单元3包括一级或多级介质过滤器，优选为两级。
[0045] 本发明对过滤介质的种类也没有特殊限定，可采用一种或多种本领域通常使用的过滤介质，例如石英砂、无烟煤等等。于一实施方式中，采用双介质过滤，过滤介质可以选用石英砂及无烟煤，优选地，过滤介质的粒度可以为：石英砂0.4～0.6mm、无烟煤0.8～1.2mm，滤层厚度可以为：石英砂800mm，无烟煤400mm，也可根据水质情况适当调整。
[0046] 膜过滤单元4与介质过滤单元3相连，用以对介质过滤单元3的出水进行膜过滤处理。通过膜过滤单元4的过滤处理可去除废水中的残留悬浮物和胶体，使废水的SDI值小于3，以满足后续纳滤膜过滤处理的进水要求。介质过滤出水经膜过滤处理被分离为超滤反洗水E(或者微滤反洗水)和超滤透过液F(或者微滤透过液)，超滤反洗水E送污水场处理，超滤透过液F进入后续的纳滤单元5进行纳滤膜过滤处理。
[0047] 介质过滤属于传统的深层过滤，膜过滤属于绝对过滤，过滤精度高，去浊和胶体效果更好。本发明的处理方法中，膜过滤和介质过滤配合使用，能够显著改善后续纳滤膜系统中胶体的污堵倾向。
[0048] 于一实施方式中，膜过滤单元4包括滤膜组件，以对介质过滤单元3的出水进行膜过滤处理，滤膜组件可以是超滤膜或微滤膜。
[0049] 于一实施方式中，膜过滤单元4采用超滤膜组件，超滤膜组件可采用本领域中公知的任意超滤膜组件，更优选采用错流过滤或浸没式超滤膜组件以满足大的纳污容量，也可以选用具有同等处理效果的微滤膜组件。
[0050] 纳滤单元5与膜过滤单元4相连，用以对膜过滤单元4的超滤透过液F进行纳滤处理，纳滤截留液直接利用。
[0051] 纳滤单元5包括纳滤膜组件，以进行纳滤处理。碳酸氢铵、氯化钠(钾)、硝酸钠(钾)和水均能透过纳滤膜，而大部分有机物和SO42-、Ca2+、Mg2+、PO43-不能透过纳滤膜。因此，纳滤膜组件将超滤透过液F分成两股物流，即富含碳酸氢铵、氯化钠、硝酸钠的纳滤透过液H以及富含有机物和SO42-、Ca2+、Mg2+、PO43-的纳滤浓缩液G。纳滤浓缩液G可直接作为有机肥料利用或者继续提取其中的高价值物质，纳滤透过液H被送至反渗透单元6处理。
[0052] 本发明对纳滤膜组件没有特殊的限定，可包括本领域常见的纳滤膜。于一实施方式中，可选用对有机物和SO42-去除率高的纳滤膜。
[0053] 于一实施方式中，纳滤膜的进水温度可以为5～40℃，优选为10～35℃，进一步优选为25～30℃，以便可以用较小的能耗将纳滤浓缩液G的浓度尽可能浓缩到理想的数值。
[0054] 于一实施方式中，纳滤膜的透过液与纳滤进水量之比为50～90％(体积比)，优选为70～85％。
[0055] 反渗透单元6与纳滤单元5相连，用以对纳滤单元5的纳滤透过液H进行反渗透处理。
[0056] 反渗透单元6包括反渗透膜组件，以对纳滤透过液H进行反渗透脱盐处理。由于绝大部分盐和全部有机物不能透过反渗透膜组件，因此，反渗透膜组件将纳滤透过液H分成两股物流，即含有较少盐分的反渗透透过水I和富含盐分和有机物的反渗透浓水J。反渗透透过水I可直接回收利用，反渗透浓水J可作为肥料利用。
[0057] 于一实施方式中，反渗透单元6的反渗透膜组件可以为多段式，例如两段式，可采用不同类型的多种反渗透膜组件形成最终的处理单元，以提高脱盐效果。
[0058] 纳滤透过液H主要包含一价无机离子，有机物的含量也较少，因此纳滤透过液H可以在反渗透单元6中浓缩较高的倍数而不易污堵。
[0059] 于一实施方式中，为了尽可能多地回收水分，减少反渗透浓水的量，反渗透单元6包括一级或多级反渗透膜，优选为包含二级反渗透膜。
[0060] 于一实施方式中，反渗透膜的透过液与反渗透进水量之比可以为50～95％(体积比)，优选为75～90％。
[0061] 本发明一实施方式的酒糟厌氧发酵后沼液的处理系统，作业时，首先将酒糟厌氧发酵后的沼液A送入离心分离单元1进行离心分离处理的步骤，得到离心滤饼C和离心分离液；然后，将离心分离液送入压滤单元2进行压滤处理步骤，得到压滤滤饼D和压滤出水；之后，将压滤出水送入介质过滤单元3进行介质过滤处理步骤，得到介质过滤出水；之后，将介质过滤出水送入膜过滤单元4进行膜过滤处理步骤，得到超滤反洗水E和超滤透过液F；之后，将超滤透过液F送入纳滤单元5进行纳滤处理步骤，得到纳滤浓缩液G和纳滤透过液H；最后，将纳滤透过液H送入反渗透单元6进行反渗透处理步骤。
[0062] 本发明一实施方式的酒糟厌氧发酵后沼液的处理系统/方法，可将沼液中的有机物、无机盐与水分离，回收利用了其中的有机和无机营养物质，并得到高质量的水；实现了酒糟厌氧发酵后沼液的资源化处理，具有显著的经济效益和环境效益。
[0063] 以下，结合附图及具体实施例对本发明一实施方式的酒糟厌氧发酵后沼液的处理系统/方法做进一步说明。
[0064] 实施例
[0065] 按照下述步骤进行酒糟厌氧发酵后沼液的处理，其中，待处理沼液的相关参数为：
[0066] pH值8.5；有机物浓度为：CODcr23000mg/L；TDS：19000mg/L；硬度(以CaCO3计)688mg/L；碱度(以CaCO3计)11400mg/L；悬浮物1％；HCO3-13900mg/L；Ca2+259mg/L；Mg2+
9.1mg/L；K+1140mg/L；总磷310mg/L；NH4+3625mg/L；Cl-313mg/L；SO42-73mg/L。
9.1mg/L；K+1140mg/L；总磷310mg/L；NH4+3625mg/L；Cl-313mg/L；SO42-73mg/L。
[0067] a、将沼液送入离心分离单元1的卧螺式离心机和其后的过滤式离心机进行离心分离处理，卧螺离心机转速为3000rpm；过滤式离心机转速2500rpm，过滤精度10微米，离心机出水(离心分离液)中悬浮物含量366mg/L，COD18750mg/L。
[0068] b、将离心机出水送入压滤单元2的压滤进料罐，向压滤进料罐中投加硅藻土，硅藻土的投加量为10kg/吨水，硅藻土的粒度为3微米。然后压滤进料罐的物料由泵提升送入压滤机进行压滤处理，压滤机出水中悬浮物含量122mg/L，COD16300mg/L。
[0069] c、压滤机出水由泵提升送入介质单元3的介质过滤器进行介质过滤处理，介质过滤器内装有石英砂和无烟煤，其中，石英砂装填高度为800mm，无烟煤装填高度为400mm，滤速7.0m/h。介质过滤器未两级串联，介质过滤器出水浊度617NTU，CODcr14308mg/L。
[0070] d、将介质过滤器出水送入膜过滤单元4的超滤膜处理系统进行超滤膜过滤处理，超滤膜采用旭化成UHS-620A浸没式超滤膜，过滤通量15Lmh/m2。此时，水回收率为95％，出水悬浮物≈0mg/L，出水浊度小于0.1NTU，出水CODcr4980mg/L，出水SDI值小于3。
[0071] e、超滤产水进入超滤水池，经泵提升进入纳滤单元5的纳滤膜组件系统进行纳滤处理，纳滤膜组件采用GE公司DK8040型纳滤膜组件。纳滤透过液CODcr 440mg/L，进入反渗透单元6；纳滤膜截留液中CODcr23100mg/L。
[0072] f、纳滤透过液进入反渗透单元6的反渗透膜装置进行反渗透处理，反渗透膜装置为两级，其中一级反渗透采用陶氏XC系列富耐反渗透膜原件，以13Lmh/m2的设计通量，进行反渗透处理，一级反渗透的水回收率为75％。反渗透产水TDS小于350mg/L，一级反渗透浓水TDS约80000mg/L，一级反渗透浓水CODcr 1760mg/L。二级反渗透膜组件采用陶氏XUS180808超高压反渗透膜原件，操作压力10.5MPa，设计通量7Lmh/m2，反渗透的水回收率为35％。反渗透产水TDS小于1000mg/L，浓水TDS约117000mg/L，CODcr 2700mg/L。
[0073] 由实施例可知，通过离心分离处理和压滤处理去除并回收了沼液中的大部分固体悬浮物，通过介质过滤处理和超滤膜过滤处理去除了沼液中的剩余悬浮物和胶体，通过纳滤处理回收了沼液中的溶解性有机物，并截留了二价离子，再经反渗透处理后使大部分的水得到回收，沼液中的碳酸氢铵、钾盐等一价无机离子得到浓缩。
[0074] 除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
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