[發明專利]一種用于分離沼液中碳氮磷組分的連續式三級膜分離-真空膜蒸餾處理工藝

在審

• 申請號: 202211631277.5
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN115784523A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 王遠鵬;孫宇辰;張澤洋
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C02F9/00
• 分類號: C02F9/00;C02F1/44;C02F1/38;C02F1/56;C02F1/00;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 張素斌

一種用于分離沼液中碳氮磷組分的連續式三級膜分離?真空膜蒸餾處理工藝，包括以下步驟：1)沼液廢水預處理：首先采用管式離心機離心，然后用PAM對沼液進行絮凝預處理，然后放置于沉降柱中進行沉降，再使用高速離心機進一步離心；2)連續式三級膜分離設備：采用不同膜孔徑的微濾膜、超濾膜和納濾膜依次對步驟1)處理后的沼液進行碳氮磷組分分離；3)真空膜蒸餾：將步驟2)處理后的沼液進行膜蒸餾，采用硫酸或磷酸作為汲取液。

技術領域

本發明涉及沼液資源回收利用領域，尤其涉及一種用于分離沼液中碳氮磷組分的連續式三級膜分離-真空膜蒸餾處理工藝。

背景技術

生物質資源化利用產業有望為化石能源枯竭和環境污染問題提供新的解決方案，該產業不可避免地會產生大量廢液廢渣副產物，因此廢液的有效利用是該產業必須解決的關鍵問題。到2016年底，中國建成了各型沼氣工程11.3萬處，年生產沼氣能力約達145億。沼氣工程不僅合理處置了農業秸稈和畜禽糞便等廢棄低劣生物質，還可制備可再生能源沼氣，但其也產生了大量的沼液，沼液中氮磷等鹽類含量較高，還含有銅鋅等多種金屬離子，且C/N比嚴重失調，難以生化處理，由于大中型沼氣工程產生的沼液量大且集中，導致周圍農田無法完全消化，外加缺乏儲存與運輸設備，其只能排放到周邊水體，這不但會污染環境，還會導致養分大量流失。因此，實現沼液有效處理，是沼氣工程迫切需要解決的問題。

沼氣工程產生大量的沼液，由于缺乏完善的儲存與運輸，使其無法廣泛還田，若直接排放又會污染環境，傳統的主要方法為：1部分沼液重新回用至厭氧發酵，減少其排放量；2降解其中的污染物使其達到排放標準；3濃縮并回收沼液中的養分，使其減量排放。目前傳統的沼液處理技術主要包括自然生物處理技術、生化處理技術、農業資源化綜合利用技術等，但這些技術的綜合利用受到其低養分濃度和大體積設備的限制，為了高效，環保的處理沼液，應探究適宜的沼液處理技術。

目前國內傳統的沼液處理研究多集中在固液分離和沼液濃縮。潘劍敏等利用原液抽吸單元、液渣分離單元、沼渣擠壓單元和沼液儲存單元對沼液進行固液分離，提高了沼液的固液分離效率。吳林松等利用萃取、機械離心和調理劑的方法對沼液進行固液分離。陳良等發明了一種沼液分離池，通過出水底池頂部的固液分離過濾網板過濾掉沼液中的廢渣,廢液流入出水底池內。趙楠婕等發明了ANAMMOX工藝濃縮豬場沼液，張聰等利用NF技術濃縮豬糞沼液,氮磷鉀濃度分別提升2.06倍、3.1倍和3.7倍。而對于沼液中營養物質的回收再利用的工藝研究相對不夠深入。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的上述問題，提供一種快速低耗高效的用于分離沼液中碳氮磷組分的連續式三級膜分離-真空膜蒸餾處理工藝，在三級膜分離工藝中實現碳組分的濃縮、P組分的濃縮，在真空膜蒸餾工藝中實現N組分的濃縮，繼而同時得到獨立的高純度的碳氮磷三個組分。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于分離沼液中碳氮磷組分的連續式三級膜分離-真空膜蒸餾處理工藝，包括以下步驟：

1)沼液廢水預處理：首先采用管式離心機離心，然后用PAM對沼液進行絮凝預處理，然后放置于沉降柱中進行沉降，再使用高速離心機進一步離心；

2)三級膜分離：采用不同膜孔徑的微濾膜、超濾膜和納濾膜依次對步驟1)處理后的沼液進行碳氮磷組分分離；

3)真空膜蒸餾：將步驟2)處理后的沼液進行膜蒸餾，采用硫酸或磷酸作為汲取液。

步驟1)中，沉降時間為24～36h。

步驟1)中，所述PAM的濃度為20～25g/L。

步驟2)中，所述微濾膜的孔徑為0.22μm或0.45μm，超濾膜的孔徑為1000～50000Da，納濾膜的孔徑為100～200Da。

步驟2)中，所使用的膜材料為聚酰胺、聚醚砜或聚四氟乙烯。