一种畜禽粪污厌氧消化沼液热水解回用系统及方法与流程

本发明涉及厌氧消化沼液回用系统，尤其涉及一种畜禽粪污厌氧消化沼液热水解回用系统及方法。

背景技术：

中温湿式厌氧发酵技术是以畜禽粪污为原料的大型沼气工程的主流工艺。但该工艺存在如下问题：虽然在大型沼气工程中粪污原料在反应器内的停留时间较长(25-30天)，但是由于粪污原料本身含有部分难生物降解的有机质，使得粪污的生物降解率依然偏低，目前大型畜禽粪污沼气工程的生物降解率仅为40％-50％，原料的产气率低，导致沼气发电、提纯项目的收益差。此外，厌氧消化后发酵液中含有较多的有机质，给后续沼液的消纳和处置造成了困难。

沼液目前的处置方式有如下几种：1)土地利用模式，即沼液还田，但受地域和季节的影响较大，在农田稀缺的地方难以有效消纳；2)工业化处置模式，降解沼液中大量的有机物，同时脱氮除磷，使出水达标排放，但由于沼液的成分复杂，ss、cod以及氨氮等含量都较一般的废水高，导致处置成本高；3)高附加值开发模式，即对沼液进行适当的浓缩处理制备成液肥，但这一模式尚不成熟，且成本也较高。沼液的消纳和处置已成为制约大型沼气工程发展的主要因素。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种畜禽粪污厌氧消化沼液热水解回用系统及方法，经处理后的沼液中富含易生物降解的有机质，可回用至前端厌氧消化，使后端沼液处置量减少，同时可增加前端沼气产气率。

这种畜禽粪污厌氧消化沼液热水解回用系统，包括匀浆池、厌氧消化器、调配罐、热水解反应罐、缓存罐、固液分离机、三通阀和阀门；所述匀浆池、厌氧消化器、调配罐、热水解反应罐和缓存罐依次相连；所述厌氧消化器通过三通阀连接固液分离机a和调配罐；所述调配罐、热水解反应罐和缓存罐组成热水解单元；所述调配罐、热水解反应罐和缓存罐的罐体上端均设有带阀门的管道并相互连通；缓存罐后端连接固液分离机b，固液分离机b连接匀浆池。

作为优选：匀浆池通过物料泵a连接厌氧消化器，厌氧消化器通过物料泵b连接三通阀，调配罐通过物料泵c连接热水解反应罐，热水解反应罐通过阀门连接缓存罐，缓存罐通过物料泵d连接固液分离机b，固液分离机b通过物料泵e连接匀浆池。

作为优选：匀浆池、厌氧消化器和调配罐均设有顶部搅拌器，顶部搅拌器采用上下双浆叶形式。

作为优选：热水解反应罐顶部设置蒸汽排空阀，热水解反应罐底部与蒸汽管道相连。

作为优选：每一个热水解单元设置一个调配罐、一个缓存罐和若干个热水解反应罐。

这种畜禽粪污厌氧消化沼液热水解回用系统的运行方法，包括以下步骤：

步骤1)、在匀浆池内调配一定浓度的粪污原料，由物料泵送入厌氧消化器进行中温湿式厌氧发酵；

步骤2)、发酵一定时间后，一部分发酵液送入固液分离机a分离成沼渣和沼液，另一部分发酵液送入调配罐，与分离出来的沼渣调配成浓液；

步骤3)、将浓液送入热水解反应罐，同时从热水解反应罐底部通入130℃-160℃的饱和蒸汽，热水解反应罐内压力为0.3mpa-0.6mpa，并保温保压不少于30min；

步骤4)、打开热水解反应罐和缓存罐间的阀门，在高压蒸汽压力形成汽爆作用下热水解反应罐内的物料被送入缓存罐内，同时热水解反应罐和缓存罐内的蒸汽乏气通过罐体顶部管道返回至调配罐内，对调配罐内的物料进行预增温；

步骤5)、缓存罐内的物料进入固液分离机b，分离得到沼渣和沼液，其中沼液中富含易降解的有机物，返回至前端的匀浆池用于粪污原料的调配水，沼渣后续用于制备有机肥。

作为优选：步骤1)中，粪污原料的含固率ts为11％-12％，粪污原料在厌氧消化器进行中温湿式厌氧发酵的温度为35℃-38℃。

作为优选：步骤2)中，发酵液的ts为7％-8％，固液分离机a分离得到ts为25％-30％的沼渣和ts为3％-5％的沼液，浓液的ts为15％-18％。

作为优选：步骤2)中，固液分离机采用斜筛和螺旋挤压组合的固液分离机，经固液分离机a固液分离后的沼渣经螺杆泵送入调配罐中。

作为优选：步骤5)中，固液分离机b分离得到ts为25％-30％的沼渣和ts为3％-5％的沼液。

本发明的有益效果是：本发明采用对发酵液进行调配，然后通过高温高压蒸汽对调配液进行热水解处理，在热水解以及汽爆作用下，调配液中难降解的大分子有机物转换成易降解有机物，再经固液分离后，富含易降解有机物的沼液返回至前端匀浆池，用于粪污原料的调配水。该系统工艺实现沼液部分回用，降低了后端沼液处置成本，同时经热水解处理后的沼液中富含易于生物降解的有机质，回用于厌氧消化后可增加厌氧消化器内原料的产气率，同时可缩短物料降解时间5-8天。

附图说明

图1为本发明畜禽粪污厌氧消化沼液热水解回用系统结构示意图；

图2为本发明畜禽粪污厌氧消化沼液热水解回用系统工作流程图。

附图标记说明：匀浆池1、厌氧消化器2、调配罐3、热水解反应罐4、缓存罐5、固液分离机a6、固液分离机b7、顶部搅拌器a8、顶部搅拌器b9、顶部搅拌器c10、物料泵a11、物料泵b12、物料泵c13、物料泵d14、物料泵e15、三通阀16、阀门17。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

如图1至图2所示，所述畜禽粪污厌氧消化沼液热水解回用系统，包括匀浆池1、厌氧消化器2、调配罐3、热水解反应罐4、缓存罐5、固液分离机、顶部搅拌器、物料泵、三通阀16、阀门17。所述匀浆池1、厌氧消化器2、调配罐3、热水解反应罐4、缓存罐5依次相连；所述厌氧消化器2通过三通阀16连接固液分离机a6和调配罐3，一部分发酵液进入固液分离机a6，另一部分发酵液进入调配罐3；所述调配罐3、热水解反应罐4和缓存罐5组成热水解单元；所述调配罐3、热水解反应罐4和缓存罐5的罐体上端均设有带阀门的管道并相互连通，热水解反应后热水解反应罐4和缓存罐5内的蒸汽乏气通过顶部管道流入调配罐3，用于调配罐3内物料的预增温；热水解完成后的发酵液暂存于缓存罐5中，缓存罐5后端连接固液分离机b7，固液分离机b7连接前端的匀浆池1，经固液分离后的液体返回至匀浆池1用于粪污原料的调配用水。具体步骤如下：

步骤1)、在匀浆池1内调配一定浓度(含固率ts为11％-12％)的粪污原料，由物料泵11送入厌氧消化器2进行中温(38℃)湿式厌氧发酵；

步骤2)、发酵一定时间后，一部分发酵液(ts为7％-8％)送入固液分离机a6分离成沼渣(ts为25％-30％)和沼液(ts为3％-5％)，另一部分发酵液送入调配罐3，与分离出来的沼渣调配成ts为15％左右的浓液；

步骤3)、将ts为15％的浓液送入热水解反应罐4，同时从热水解反应罐4底部通入130℃的饱和蒸汽，热水解反应罐4内压力约为0.3mpa，并保温保压约30min；

步骤4)、打开热水解反应罐4和缓存罐5间的阀门17，在高压蒸汽压力形成汽爆作用下热水解反应罐4内的物料被送入缓存罐5内，同时热水解反应罐4和缓存罐5内的蒸汽乏气通过罐体顶部管道返回至调配罐3内，对调配罐3内的物料进行预增温；

步骤5)、缓存罐5内的物料进入固液分离机b7，分离得到沼渣(ts为25％-30％)和沼液(ts为3％-5％)，其中沼液中富含易降解的有机物，返回至前端的匀浆池1用于粪污原料的调配水，沼渣后续可用于制备有机肥。由于热水解单元设置多台热水解反应罐4，使得整个系统可进行连续运行。

匀浆池1通过物料泵a11连接厌氧消化器2，厌氧消化器2通过物料泵b12连接三通阀16，调配罐3通过物料泵c13连接热水解反应罐4，热水解反应罐4通过阀门17连接缓存罐5，缓存罐5通过物料泵d14连接固液分离机b7，固液分离机b7通过物料泵e15连接匀浆池1。

固液分离机采用斜筛和螺旋挤压组合的固液分离机，经固液分离机a6固液分离后的沼渣经螺杆泵送入调配罐3中。

匀浆池1、厌氧消化器2、调配罐3均设有顶部搅拌器，顶部搅拌器采用上下双浆叶形式，以防止物料的沉积和表面结壳。

热水解反应罐4顶部设置蒸汽排空阀，作为罐体保护装置。热水解反应罐4底部与蒸汽管道相连，用于反应罐的增温和增压。

每一个热水解单元设置一个调配罐3和一个缓存罐5，根据处理量的多少设置多个热水解反应罐4，进行轮流热水解反应，使整个系统连续运行。