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基于HDH的沼液浓缩过程的厂级动态控制设计

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计算机与应用化学 2019年第1期36卷 35-42页

作者：李想薄翠梅李俊张广明李洋凌祥南京工业大学电气工程与控制科学学院江苏省南京市211816 南京工业大学机械与动力工程学院江苏省南京市211816

针对基于加湿除湿(HDH)原理的沼液循环蒸发浓缩处理过程,开展厂级动态协同控制方案设计。影响浓缩效率和成本的主要变量是蒸发塔沼液进料量、空气进料量和加热蒸汽流量,通过动态特性分析计算每个操作变量的可行域,在可行域内进行稳态实... 详细信息

针对基于加湿除湿(HDH)原理的沼液循环蒸发浓缩处理过程,开展厂级动态协同控制方案设计。影响浓缩效率和成本的主要变量是蒸发塔沼液进料量、空气进料量和加热蒸汽流量,通过动态特性分析计算每个操作变量的可行域,在可行域内进行稳态实验获取最佳稳态操作工况。以蒸发量200 kg/h、SSC(每kg消耗蒸汽/每kg蒸发水)低于0.4为控制目标,设计了蒸发量-SSC协同控制方案和循环浓缩切换控制等厂级动态控制系统,将控制系统在农村沼液处理中试装置调试运行。将实际实验结果和文献相比较,实际蒸发量为201.22 kg/h,SSC为0.346,系统运行稳定控制效果满足设计要求,可进一步运用在农村沼液处理。

关键词：沼液浓缩 HDH原理 SSC 自控系统

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用于沼液浓缩的MVR系统的工艺设计

用于沼液浓缩的MVR系统的工艺设计

作者：符侃广西大学

学位级别：硕士

机械蒸汽再压缩技术(MVR)是一种新型的高效节能的蒸发技术,这种技术能够利用电能和机械能将低品质蒸汽转变为高品质蒸汽加以循环利用。因此,可以大大地降低蒸汽热能的损失。由于MVR蒸发浓缩系统具有节能性、经济性以及安全性的特性,其... 详细信息

机械蒸汽再压缩技术(MVR)是一种新型的高效节能的蒸发技术,这种技术能够利用电能和机械能将低品质蒸汽转变为高品质蒸汽加以循环利用。因此,可以大大地降低蒸汽热能的损失。由于MVR蒸发浓缩系统具有节能性、经济性以及安全性的特性,其在沼液浓缩领域的应用潜力是巨大的。此外,MVR技术由于能将其蒸发温度控制在一个比较低的条件下,故特别适用于热敏性物料的蒸发浓缩,这种特点也非常适用于含热敏性物质居多的沼液。MVR蒸发系统多采用膜式蒸发器,这种蒸发器也可以应对沼液黏度范围较广,蒸发时易结垢等传统蒸发设备难以克服的难点。本文首先利用化工过程模拟软件Aspen Plus设计了一个MVR沼液蒸发浓缩系统的模拟流程,通过将已知的设计参数输入Aspen Plus平台进行模拟流程的相关物料和能量衡算,得出了蒸发系统在实际运行过程中的工况数据。然后利用这些工况数据对MVR沼液蒸发浓缩工艺进行了设计,设计的内容包括换热设备、压缩机以及管道的计算以及选型,并且参照国家标准确定了设备和管道的制造工艺,并绘制出了MVR沼液蒸发系统的工艺流程图。最后,对模拟流程进行了换热网络设计,得到了一个较为经济的换热网络方案。通过进行以上的工作,本文建立了一套能够有效回收热能的MVR蒸发工艺,根据设计的工艺,沼液的浓缩处理量可以达到5吨/小时,为实际的工程应用提供了一定的参考。

关键词： MVR技术 Aspen Plus 沼液浓缩工艺设计过程模拟

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畜禽养殖沼液浓缩液液肥化技术研究

畜禽养殖沼液浓缩液液肥化技术研究

作者：李汪晟湖南农业大学

学位级别：硕士

近年来畜禽养殖不断向集约化和规模化发展,畜禽产生的废弃物对环境的影响日趋严重。据统计,年出栏一万头生猪养殖场粪便产生量为2190吨、尿液产生量为5200吨。粪便和尿液经沼气无害化处理后沼液用作沼肥施用是当前主要粪污处理与资源化... 详细信息

近年来畜禽养殖不断向集约化和规模化发展,畜禽产生的废弃物对环境的影响日趋严重。据统计,年出栏一万头生猪养殖场粪便产生量为2190吨、尿液产生量为5200吨。粪便和尿液经沼气无害化处理后沼液用作沼肥施用是当前主要粪污处理与资源化利用途径,沼液中富含N、P、K和有机物等营养物质,但沼液营养成份较低、运输和使用成本较高,导致部分地区沼液无法得到合理利用而直接外排,造成较严重的环境污染。沼液浓缩减少沼液的体积,提高沼液中养分含量,从而降低沼液使用成本,是未来沼液利用的一个发展方向。本文结合沼液的特点及如何生产高值化沼肥。首先通过火山岩、石英砂、无烟煤三种过滤材料对沼液进行预处理去除沼液中的悬浮物,然后通过投加熟石灰、PAM溶液降低沼液中的盐分,最后通过超滤膜和反渗透膜装置对沼液进行膜浓缩处理,在透过液能够达到《污水综合排放标准》前提下获得高浓缩倍数的浓缩沼液。通过试验得出如下结论:(1)利用“火山岩、石英砂、无烟煤”三级滤料系统对沼液进行过滤预处理,再通过“熟石灰+PAM”溶液联合工艺处理滤出液(正向试验)。以盐分、悬浮物最高去除率作为优选参数依据,优选运行参数值为:三级滤料系统进料速度为129L/h·m,过滤时间为240min;1%浓度熟石灰溶液投加量为13ml/100ml料液、1‰浓度PAM溶液投加量为2ml/100ml料液,pH调整为8.9,静置时间为30min。在此优选参数下处理液EC值为4.12ms/cm,下降幅度为69.48%,浊度值为72NTU,下降幅度为97.13%,处理后沼液COD、TN、TP、氨氮浓度分别为962mg/L、230.74mg/L、11.26mg/L、58.23mg/L,去除率分别达到82.82%、52.72%、75.52%、54.51%。(2)通过“熟石灰+PAM”溶液联合工艺处理沼液,再通过“火山岩、石英砂、无烟煤”三级滤料系统对处理液进行过滤处理(反向试验)。优选参数为:1%浓度熟石灰溶液投加量为15ml/100ml沼液、1‰浓度PAM投加量为4ml/100ml沼液、pH调整为10、静置时间为45min;三级滤料系统进料速度为226L/h·m,过滤时间为150min。在此优选参数下处理液EC值为5.22ms/cm,下降幅度为61.33%,浊度值为168NTU,下降幅度为93.30%,处理后沼液COD、TN、TP、氨氮浓度分别为1105mg/L、237.26mg/L、12.24mg/L、63.89mg/L,去除率分别达到80.27%、51.38%、73.39%、50.09%。通过正向试验和方向试验对比分析,正向试验在EC、浊度值降低幅度及COD、TN、TP、氨氮去除率方面均高于反向试验,且熟石灰、PAM溶液投加用量均低于反向试验,由此可确定先通过“火山岩、石英砂、无烟煤”三级滤料过滤,再通过“熟石灰+PAM”溶液处理的联合工艺处理(正向试验)为优选工艺。(3)超滤膜设备对前期优选工艺处理后的沼液进行浓缩后取其透过液,在pH为8.9的条件下,优选参数为:操作压力0.1MPa、其中工作温度为25℃。浓缩至5倍时透过液TN、NH-N浓度达到最高,分别为263.23mg/L、68.25mg/L。浓缩6倍时透过液TP浓度达到最高为12.96mg/L,EC、pH基本上没变化。根据浓缩5-6倍TP浓度相差不大(浓缩5倍时透过液TP浓度为12.56mg/L)和工艺运行能耗考虑,选择浓缩5倍。(4)反渗透膜设备对超滤膜设备处理后的透过液进行浓缩处理,优选参数为:操作压力1MPa、其中工作温度为25℃,反应pH为6.5。整套工艺流程优选为“火山岩、石英砂、无烟煤三级过滤→熟石灰+PAM溶液絮凝沉淀→超滤膜精密处理→反渗透膜浓缩处理”。沼液透过液能够达到《污水综合排放标准》一级排放标准(Cd、As、Pb也能达标排放)来看,沼液最高可浓缩至4倍;沼液透过液能够达到《污水综合排放标准》二级排放标准(Cd、As、Pb也能达标排放)来看,沼液最高可浓缩至5倍。透过液达到一级标准时浓缩液TN、NH-N、TP、COD的浓度相比反渗透膜设备进料液分别浓缩3.82倍(966mg/L)、3.46倍(220.42mg/L)、3.47倍(43.42mg/L)、3.9倍(3786mg/L);透过液达到二级标准时浓缩液TN、NH-N、TP、COD的浓度相比反渗透膜设备进料液分别浓缩4.63倍(1170.03mg/L)、4.11倍(261.32mg/L)、4.84倍(60.5mg/L)、4.7倍(4575mg/L)。

关键词：沼液浓缩三级过滤超滤反渗透

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用于沼液浓缩的正渗透技术工艺参数研究

黑龙江科学 2019年第8期10卷 14-17页

作者：王欣苏小红范超刘伟黑龙江省能源环境研究院哈尔滨150027

采用正渗透技术对沼液进行浓缩,分析FO膜朝向、错流速度、汲取液种类及汲取液浓度等因素对沼液浓缩试验的影响,确定的FO膜沼液浓缩工艺参数分别为:采用FO模式,错流速度为20. 5 cm/s,汲取液为Na Cl,汲取液浓度为2. 0 mol/L,以期解决沼液... 详细信息

采用正渗透技术对沼液进行浓缩,分析FO膜朝向、错流速度、汲取液种类及汲取液浓度等因素对沼液浓缩试验的影响,确定的FO膜沼液浓缩工艺参数分别为:采用FO模式,错流速度为20. 5 cm/s,汲取液为Na Cl,汲取液浓度为2. 0 mol/L,以期解决沼液大量外排带来的环境污染及后处理成本高等问题提供一定技术参考。

关键词：沼液浓缩正渗透技术工艺参数膜朝向错流速度汲取液浓度

以富CO_(2)吸收液为汲取液的沼液中水正渗透回收特性研究

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农业机械学报 2024年第6期55卷 317-324页

作者：汪洋石明菲贺清尧晏水平华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

针对沼气工程存在的沼液量大难处理问题及沼气提纯的需求,提出将正渗透技术与沼气CO_(2)化学吸收分离耦合,探究了沼气CO_(2)化学吸收中的富CO_(2)吸收液作为正渗透汲取液从沼液中回收水及浓缩沼液的可行性,并以沼液浓缩过程中的水通量... 详细信息

针对沼气工程存在的沼液量大难处理问题及沼气提纯的需求,提出将正渗透技术与沼气CO_(2)化学吸收分离耦合,探究了沼气CO_(2)化学吸收中的富CO_(2)吸收液作为正渗透汲取液从沼液中回收水及浓缩沼液的可行性,并以沼液浓缩过程中的水通量、沼液浓缩倍数、沼液氨氮截留率与吸收剂反向传质通量为指标,考察了汲取液种类、汲取液浓度与其他操作参数对正渗透水回收性能的影响。结果表明,富CO_(2)吸收液作为汲取液从沼液中回收水并浓缩沼液具有可行性,且随着汲取液浓度、流量和温度的增加,沼液中水向汲取液的传质通量增加,沼液浓缩倍数也相应增加,但沼液中氨氮截留率下降,同时汲取液中的吸收剂溶质向沼液的反向传质通量也增加。当采用浓度2.5mol/L、CO_(2)负荷0.5mol/mol的富CO_(2)甘氨酸钾溶液作为汲取液,汲取液温度为70℃、流速为150mL/min、沼液室温及流速为150mL/min时,采用正渗透技术从沼液中回收水的初始通量达8.05L/(m^(2)·h),经过4h运行后,沼液浓缩倍数为1.18,氨氮截留率为84.13%,反向吸收剂通量仅为2.94g/(m^(2)·h)。

关键词：正渗透沼液浓缩水回收 CO_(2)捕获膜分离

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利用碟管式反渗透系统处理养殖场沼液的研究

农业与技术 2016年第4期36卷 132-134,254页

作者：周宇远罗杨春阮慧敏胡如意沈江南浙江竟成环保科技有限公司浙江省国家高新技术重点企业研发中心浙江温州325000 浙江工业大学海洋学院浙江杭州310000

近年来,养殖业的污水排放标准越来越高,养殖场沼液的排放受到严格的控制,且传统沼液处置方法存在处理量小、占地面积大等弊端。因此,本文研究利用DTRO（碟管式反渗透）技术处理及浓缩沼液。研究结果表明,在42-65bar的操作压力和4.3倍的... 详细信息

近年来,养殖业的污水排放标准越来越高,养殖场沼液的排放受到严格的控制,且传统沼液处置方法存在处理量小、占地面积大等弊端。因此,本文研究利用DTRO（碟管式反渗透）技术处理及浓缩沼液。研究结果表明,在42-65bar的操作压力和4.3倍的浓缩比条件下,沼液经DTRO系统处理,COD、NH3-N和TP的去除率全部超过90%,电导率从14.5 ms/cm下降到1.28ms/cm,脱盐率为91.2%。出水水质符合畜禽养殖业的废水排放标准。同时,浓缩液的重金属指标除Zn为0.2ppm外,其余均低于0.001ppm;浓缩液中的营养盐物质也提高了约3~4倍,可见浓缩的沼液可用于农业灌溉,是环保高效的肥料。

关键词：沼液浓缩 DTRO 浓缩液重金属指标

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基于运行模式改进的反渗

基于运行模式改进的反渗

作者：李川竹清华大学

学位级别：硕士

反渗透技术广泛应用于海水淡化、污水深度处理、苦咸水脱盐等领域,然而,反渗透过程能耗较大,一直是制约其发展的重要瓶颈。本论文从改进系统运行模式的角度出发,基于模型分析和实验验证,分别比较了传统单级过滤模式、分级直接过滤模式（... 详细信息

反渗透技术广泛应用于海水淡化、污水深度处理、苦咸水脱盐等领域,然而,反渗透过程能耗较大,一直是制约其发展的重要瓶颈。本论文从改进系统运行模式的角度出发,基于模型分析和实验验证,分别比较了传统单级过滤模式、分级直接过滤模式（Multi-stage direct pass configuration,DP-RO）和闭路循环过滤模式（Closed circuit configuration,CC-RO）的能耗水平。提出了基于循环过滤的工艺单元优化运行模式,并用于沼液的反渗透浓缩减量,取得良好的实际应用效果。首先,研究以理想过滤过程为基础,从理论上对分级式过滤过程能耗削减效果进行了分析并利用4英寸卷式膜组件构建了反渗透系统进行了进水浓度为5000mg/L（NaCl）的中试规模过滤试验。单级直接过滤模式下吨水能耗为5.40MPa·m,2级和4级直接过滤模式下吨水能耗分别为3.87 MPa·m和2.90 MPa·m,而2级和4级循环过滤模式下吨水能耗分别为3.73 MPa·m和3.01 MPa·m。运行能耗随着分级级数的增加而减少。其次,本论文研究了不同运行模式对反渗透系统能耗削减的原理。结果表明,能耗的降低主要是由于构型能耗以及通量能耗的降低导致的。具体来说,4级直接过滤模式和4级循环过滤模式相对于单级直接过滤模式来说,总吨水能耗分别降低了2.50MPa·m和2.39MPa·m,其中构型能耗从0.26MPa·m降低至0.05MPa·m和0.06MPa·m;通量能耗从4.03MPa·m降低至1.30MPa·m和1.11MPa·m。当进水浓度提升为35000 mg/L,4级直接过滤模式和4级循环过滤模式相对于单级直接过滤模式来说,构型能耗从2.67MPa·m降低至0.41MPa·m和0.43MPa·m,在高浓度进水条件下因构型产生的能耗降低更加明显。分级过滤模式和循环过滤模式对于削减反渗透系统能耗具有显著优势。其中,循环过滤和分级过滤模式相比,无需额外添加设备。因此综合考虑能耗与投资成本的关系,分级式循环过滤模式能够在降低系统能耗的同时不显著增加投资成本,更具有实际应用价值。最后,基于碟管式反渗透膜系统（Disk-tube Reverse Osmosis,DTRO）进行中试实验,将循环过滤模式应用于实际沼液的减量化浓缩处理。结果表明DTRO浓缩沼液过程中,其透过液的COD和TP去除率能保持在99%以上,电导率、TN、氨氮的去除率也能达到接近95%。优化运行压力为5-6MPa,采用循环浓缩运行模式可以提升沼液浓缩倍数达到6-7倍,浓缩液的COD值达到56950mg/L,TN达到21640mg/L,TP达到789mg/L。循环过滤模式在耦合资源回收的同时,具有着显著的节能效益,在浓缩倍数为4倍的时候节省14%能耗。

关键词：反渗透能耗削减运行模式分级式过滤循环浓缩沼液浓缩