[發明專利]一種畜禽養殖場沼液膜濃縮預處理方法

在審

• 申請號: 201710352199.8
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107176750A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 朱洪光
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F101/16
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司31208
• 代理人: 董梅

技術領域

本發明屬于農業資源利用與生態環境保護領域，涉及一種畜禽養殖場沼液膜濃縮預處理方法。

背景技術

畜禽養殖業在我國國民經濟中占有十分重要的作用，它提供的產品，在國計民生中不可或缺，但它在發展過程也伴隨著大量污染物排放，減少養殖污染對于養殖業健康可持續發展十分重要。

厭氧發酵技術，因其在處理畜禽養殖場廢棄物中可產生清潔能源，而倍受重視，然而養殖廢棄物經厭氧發酵處理，僅能使廢棄物中碳素減量，廢棄物中氮、磷等礦質元素仍然存在于發酵產物-沼渣、沼液中，雖然通過沼液還田技術，可以實現沼渣液中氮磷資源利用，但因養殖業大型化、區域約集中化，使得種養分離，沼渣液農田消納方式實際應用時困難重重，因此亟待開發一種沼液養分濃縮技術，因而膜濃縮技術應運而生。

王旦一等（2012）采用傳統板、卷式超濾膜預處理沼液以獲取濃縮液體有機肥。清華大學王凱軍等發明了一種污水同步混凝- 吸附- 膜濃縮資源化預處理裝置及其方法（CN 104118952 A），該發明實現了高效碳氮源濃縮。北京市環境保護科學研究院魏泉源，也公開了一種基于膜濃縮技術的畜禽糞污處理系統及方法（CN 102249507 A），該系統包括：一級厭氧發酵反應器、固液分離裝置、膜濃縮裝置和二級厭氧發酵反應器，以膜技術為核心，以實現沼液養分濃縮，資源高效多級利用。

但是，膜濃縮養殖廢水也存在技術瓶頸，即：一般養殖廢水中銨氮濃度很高，膜濃縮后，一方面銨氮會以氣態形式揮發損失，造成后續肥效不穩定；另一方面，較高pH值使濃縮結垢嚴重，膜通量快速下降。解決這一技術難題的有效途徑是加酸調節pH值到酸性。梁康強（2012）在基于反滲透技術的沼液濃縮研究表明，調節污水的pH值，不僅使氮素揮發減小而且可以阻止結垢以減小膜堵塞提高膜通量。但是，這帶來兩大負面因素，一方面由于加酸造成廢水離子濃度上升，增加了后續膜濃縮的負荷，進而影響膜濃縮效率；另一方面外加化學酸，改變了廢水的化學構成不利于后續濃縮液的后續開發。

對此，專利“一種沼液的工程化膜濃縮系統（CN 203999406 U）”與“一種沼液資源化濃縮回收利用處理方法和系統（CN 105967414 A）”，提出了在沼液膜濃縮前進行水解酸化預處理，以降低沼液pH值，但在實際工程應用時，因廢水經厭氧發酵后，其中所含供酸化水解有機物濃度已很低，難以酸化或時間很長，加之沼液中高濃度銨氮形成的堿度，很難使廢水pH降低。

中國農業科學院環發所朱志平等，又提出了沉淀與硝化預處理方法（一種沼液濃縮和清液達標排放的方法和設備CN 102050553 A），即通過硝化處理實現沼液中的銨態氮轉化為硝態氮，以降低沼液pH值。

一般畜禽養殖場沼液中銨氮濃度高達2000-3000mg/l，高濃度氨氮對硝化反應有嚴重抑制作用，加上沼液中受利用碳源限制，在實際工程應用時，硝化反應過程很慢，難以達到工程實際應用效果。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種畜禽養殖場沼液膜濃縮預處理系統，通過該系統，降低沼液中銨氮濃度，減少對后續硝化反應的抑制作用，利用微生物硝化作用產生內源酸，實現降低pH值，達到氨氮廢水膜濃縮預處理的目的。

本發明的另一個目的在于：提供利用上述系統進行沼液處理的方法。

本發明目的是這樣實現的：一種畜禽養殖場沼液膜濃縮預處理系統，設置在沼液膜濃縮系統前端，包括膜硝化反應器，它由氨吹脫柱與氨吸收塔、膜硝化反應器組成，所述的氨吹脫柱分別連接沼液池、氨吸收塔和膜硝化反應器，經固液分離的沼液進入氨吹脫柱，吹脫柱后端連接氨吸收塔，經氨吹脫后的沼液進入膜硝化反應器、接種活性污泥、添加的外源有機碳源，通過安裝在膜硝化反應器底部的微孔曝氣裝置，以維持反應器中一定溶解氧濃度，沼液中銨氮在硝化作用下轉化成硝態氮，確保出水水質pH值呈微酸性與一定的銨硝態氮比，出水至沼液膜濃縮系統。

在上述方案基礎上，所述固液分離后沼液通過水泵從氨吹脫柱的頂部進入，該氨吹脫柱中充滿空心球填料，沼液經填料自上往下流動，同時在氨吹脫柱的底端通過風機一鼓風，在氨吹脫柱內進行氣液交換，氣體從氨吹脫柱的頂部排出經風機二鼓風自底部進入氨吸收塔進行氨氮的去除，氨吸收塔的頂部排出去除了氨氮的氣體，由風機一再次鼓風進入氨吹脫柱。以減少尾氣產生。

在上述方案基礎上，所述的氨吹脫柱與沼氣發電機排風管經風機三連接，為所述的氨吹脫柱提供熱能。以減少熱損失。