[发明专利]一种用于分离沼液中碳氮磷组分的连续式三级膜分离-真空膜蒸馏处理工艺

说明书

一种用于分离沼液中碳氮磷组分的连续式三级膜分离‑真空膜蒸馏处理工艺，包括以下步骤：1)沼液废水预处理：首先采用管式离心机离心，然后用PAM对沼液进行絮凝预处理，然后放置于沉降柱中进行沉降，再使用高速离心机进一步离心；2)连续式三级膜分离设备：采用不同膜孔径的微滤膜、超滤膜和纳滤膜依次对步骤1)处理后的沼液进行碳氮磷组分分离；3)真空膜蒸馏：将步骤2)处理后的沼液进行膜蒸馏，采用硫酸或磷酸作为汲取液。

技术领域

本发明涉及沼液资源回收利用领域，尤其涉及一种用于分离沼液中碳氮磷组分的连续式三级膜分离-真空膜蒸馏处理工艺。

背景技术

生物质资源化利用产业有望为化石能源枯竭和环境污染问题提供新的解决方案，该产业不可避免地会产生大量废液废渣副产物，因此废液的有效利用是该产业必须解决的关键问题。到2016年底，中国建成了各型沼气工程11.3万处，年生产沼气能力约达145亿。沼气工程不仅合理处置了农业秸秆和畜禽粪便等废弃低劣生物质，还可制备可再生能源沼气，但其也产生了大量的沼液，沼液中氮磷等盐类含量较高，还含有铜锌等多种金属离子，且C/N比严重失调，难以生化处理，由于大中型沼气工程产生的沼液量大且集中，导致周围农田无法完全消化，外加缺乏储存与运输设备，其只能排放到周边水体，这不但会污染环境，还会导致养分大量流失。因此，实现沼液有效处理，是沼气工程迫切需要解决的问题。

沼气工程产生大量的沼液，由于缺乏完善的储存与运输，使其无法广泛还田，若直接排放又会污染环境，传统的主要方法为：1部分沼液重新回用至厌氧发酵，减少其排放量；2降解其中的污染物使其达到排放标准；3浓缩并回收沼液中的养分，使其减量排放。目前传统的沼液处理技术主要包括自然生物处理技术、生化处理技术、农业资源化综合利用技术等，但这些技术的综合利用受到其低养分浓度和大体积设备的限制，为了高效，环保的处理沼液，应探究适宜的沼液处理技术。

目前国内传统的沼液处理研究多集中在固液分离和沼液浓缩。潘剑敏等利用原液抽吸单元、液渣分离单元、沼渣挤压单元和沼液储存单元对沼液进行固液分离，提高了沼液的固液分离效率。吴林松等利用萃取、机械离心和调理剂的方法对沼液进行固液分离。陈良等发明了一种沼液分离池，通过出水底池顶部的固液分离过滤网板过滤掉沼液中的废渣,废液流入出水底池内。赵楠婕等发明了ANAMMOX工艺浓缩猪场沼液，张聪等利用NF技术浓缩猪粪沼液,氮磷钾浓度分别提升2.06倍、3.1倍和3.7倍。而对于沼液中营养物质的回收再利用的工艺研究相对不够深入。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种快速低耗高效的用于分离沼液中碳氮磷组分的连续式三级膜分离-真空膜蒸馏处理工艺，在三级膜分离工艺中实现碳组分的浓缩、P组分的浓缩，在真空膜蒸馏工艺中实现N组分的浓缩，继而同时得到独立的高纯度的碳氮磷三个组分。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于分离沼液中碳氮磷组分的连续式三级膜分离-真空膜蒸馏处理工艺，包括以下步骤：

1)沼液废水预处理：首先采用管式离心机离心，然后用PAM对沼液进行絮凝预处理，然后放置于沉降柱中进行沉降，再使用高速离心机进一步离心；

2)三级膜分离：采用不同膜孔径的微滤膜、超滤膜和纳滤膜依次对步骤1)处理后的沼液进行碳氮磷组分分离；

3)真空膜蒸馏：将步骤2)处理后的沼液进行膜蒸馏，采用硫酸或磷酸作为汲取液。

步骤1)中，沉降时间为24～36h。

步骤1)中，所述PAM的浓度为20～25g/L。

步骤2)中，所述微滤膜的孔径为0.22μm或0.45μm，超滤膜的孔径为1000～50000Da，纳滤膜的孔径为100～200Da。

步骤2)中，所使用的膜材料为聚酰胺、聚醚砜或聚四氟乙烯。