高碱卤水耦合氨基酸盐提纯沼气制备CaCO3处理系统的制作方法

高碱卤水耦合氨基酸盐提纯沼气制备caco3处理系统
技术领域
1.本实用新型涉及废弃物处理和可再生资源有效利用领域，具体的讲是高碱卤水耦合氨基酸盐提纯沼气制备caco3处理系统。


背景技术：

2.沼气作为一种新兴的清洁可再生能源,主要成分为二氧化碳(co2)和甲烷(ch4)，其中ch4是生物天然气的主要组成，co2的不可燃性降低了沼气的热值，因此去除沼气中的co2是制备生物天然气的核心,可提高燃烧性能，获得生物天然气缓解传统天然气气荒问题，实现农业生产废弃物的资源化利用。此外，沼气使用过程中产生的co2返回到大气中，导致大气co2浓度增高，响应国家“碳达峰、碳中和”号召进行沼气co2脱除，可有效缓解温室效应。 co2吸收-矿化技术是一项极具前景的co2处理技术，具有高速的co2吸收性能以及低的能量消耗，可对co2进行高效捕集封存。
3.卤水是一种经海水淡化的含盐废水，富含氯化钙(cacl2)、氯化镁(mgcl2) 等。根据国际海水淡化协会数据，每天有8680万m3高碱卤水排放，处理费用极高。考虑到其富含钙镁离子，是co2吸收-矿化技术的理想钙源。但该工艺尽管能有效解决卤水处理、沼气提纯问题，但矿化效率较低、矿化后产品价值不高。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种高碱卤水耦合氨基酸盐提纯沼气制备caco3处理系统，本实用新型可效解决沼气提纯及高碱卤水处理问题，以废治废，采用可再生的氨基酸盐作为co2吸收剂及晶体调控剂，绿色环保，经济效益高。
5.为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
6.高碱卤水耦合氨基酸盐提纯沼气制备caco3处理系统，包括卤水预处理组件、沼气提纯组件和碳酸钙生成组件，所述卤水预处理组件用于将卤水过滤软化，得到软化后的卤水，并将软化后的卤水输送至碳酸钙生成组件内，所述沼气提纯组件用于通过氨基酸盐溶液去除沼气内的二氧化碳，得到高浓度生物天然气和富二氧化碳氨基酸盐溶液，并将高浓度生物天然气储存起来，将富二氧化碳氨基酸盐溶液输送至碳酸钙生成组件内，所述碳酸钙生成组件用于将软化后的卤水和富二氧化碳氨基酸盐溶液混合反应，得到碳酸钙晶体和氨基酸盐的混合液，并将碳酸钙晶体和氨基酸盐的混合液进行固液分离，得到碳酸钙晶体和氨基酸盐滤液，氨基酸盐滤液经纳滤膜组件截留浓缩后得到高浓度氨基酸盐溶液作为下一步沼气提纯的co2吸收剂，而通过纳滤膜组件的单价盐离子溶液达标排放。
7.进一步的，所述卤水预处理组件包括高碱卤水池、过滤器、滤后卤水储存罐、第一液体泵、第二液体泵和第三液体泵，所述高碱卤水池用于储存高碱卤水，所述高碱卤水池的输出端连接第一液体泵的输入端，所述第一液体泵的输出端连接过滤器的输入端，所述第一液体泵用于将高碱卤水池内的高碱卤水泵入过滤器内，所述过滤器的输出端连接第二液体泵的输入端，所述过滤器用于过滤高碱卤水得到软化后的卤水，所述第二液体泵的输出
端连接滤后卤水储存罐的输入端，所述第二液体泵用于将过滤器内得到的软化后的卤水泵入卤水储存罐内，所述滤后卤水储存罐的输出端连接第三液体泵的输入端；
8.所述沼气提纯组件沼气储气罐、氨基酸盐储存罐、天然气储气罐、第一气体泵、第二气体泵和第四液体泵，所述氨基酸盐储存罐设有沼气入口、富液出口、天然气出口和氨基酸盐溶液入口，所述沼气储气罐的输出端连接第一气体泵的输入端，所述第一气体泵的输出端与沼气入口连接，所述第一气体泵用于将沼气储气罐内的沼气泵入氨基酸盐储存罐内，氨基酸盐储存罐内的氨基酸盐吸收沼气中的二氧化碳，得到高浓度生物天然气和富二氧化碳氨基酸盐溶液，所述天然气出口与第二气体泵的输入端连接，所述第二气体泵的输出端连接于天然气储气罐的输入端，所述第二气体泵用于将氨基酸盐储存罐内得到的高浓度生物天然气泵入天然气储气罐内，所述富液出口连接第四液体泵的输入端，所述第四液体泵出口连接矿化反应器富液入口。
9.进一步的，所述碳酸钙生成组件包括矿化反应器、固液分离装置、固体输送泵、碳酸盐储存罐、浆体泵和固体输送泵,所述矿化反应器上设有卤水入口、富液入口和浆体出口，所述第三液体泵的输出端与卤水入口连接，所述第三液体泵用于将滤后卤水储存罐内的软化后的卤水泵入矿化反应器内，所述第四液体泵的输出端与富液入口连接，所述第四液体泵用于将氨基酸盐储存罐内得到的富二氧化碳氨基酸盐溶液泵入矿化反应器内，所述矿化反应器用于使软化后的卤水和富二氧化碳氨基酸盐溶液混合反应，得到碳酸钙晶体和氨基酸盐的混合液；
10.所述浆体出口连接于浆体泵的输入端，所述固液分离装置上设有浆体入口、滤液出口和固体出口，所述浆体泵的输出端连接于浆体入口，所述浆体泵用于将矿化反应器内的碳酸钙晶体和氨基酸盐的混合液泵入固液分离装置内，所述固液分离装置用于将碳酸钙晶体和氨基酸盐的混合液进行固液分离，得到碳酸钙晶体和氨基酸盐滤液，所述固体出口连接固体输送泵的输入端，所述固体输送泵的输出端连接碳酸盐储存罐的输入端，所述固体输送泵用于将固液分离装置分离出的碳酸钙晶体泵入碳酸盐储存罐内。
11.进一步的，所述碳酸钙生成组件还包括纳滤膜组件、排放池、增压泵和第五液体泵，所述纳滤膜组件上设置有滤液入口、浓缩滤液出口和低盐出口，所述滤液出口与增压泵的输入端连接，所述增压泵的输出端与滤液入口连接，所述增压泵用于将固液分离装置分离出的氨基酸盐滤液泵入纳滤膜组件内，所述纳滤膜组件用于通过纳滤膜截留二价及以上的盐离子和氨基酸，使水分子和单价盐离子透过纳滤膜，得到浓缩的氨基酸盐溶液和单价盐离子排放水，所述浓缩滤液出口与第五液体泵的输入端连接，第五液体泵的输出端与氨基酸盐溶液入口连接，所述第五液体泵用于将纳滤膜组件内的浓缩的氨基酸盐溶液泵入氨基酸盐储存罐内，所述低盐出口与排放池的输入端连接，所述排废池用于接收并储存单价盐离子排放水。
12.本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
13.本实用新型对采用氨基酸盐对沼气进行提纯，高效脱除沼气中co2并将其以固体的形式永久封存，可获得高浓度天然气；卤水co2矿化后获得高纯高附加值caco3，用于油墨、涂料、水泥等，可解决环境污染问题及盐资源浪费问题，提高工艺经济效益；本实用新型利用氨基酸作为吸收剂、晶体调控剂，绿色环保，利用纳滤技术对氨基酸盐进行浓缩回用，降低生产成本。
14.下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图；
16.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
17.1、高碱卤水池；2、过滤器；3、滤后卤水储存罐；4、矿化反应器；4.1、卤水入口；4.2、富液入口；4.3、浆体入口；5、沼气储气罐；6、氨基酸盐储存罐；6.1、沼气入口；6.2、富液出口；6.3、天然气出口；6.4、氨基酸盐溶液入口；7、天然气储气罐；8、固液分离装置；8.1、浆体入口；8.2、滤液出口；8.3、固体出口；9、纳滤膜组件；9.1滤液入口；9.2、缩滤液出口；9.3、低盐出口；10、排放池；11、碳酸盐储存罐；12.1、第一液体泵； 12.2、第二液体泵；12.3、第三液体泵；12.4、第一气体泵；12.5、第二气体泵；12.6、第四液体泵；12.7、浆体泵；12.8、增压泵；12.9、第五液体泵；12.10、固体输送泵。
具体实施方式
18.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
19.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
20.如图1所示，高碱卤水耦合氨基酸盐提纯沼气制备caco3处理系统，包括卤水预处理组件、沼气提纯组件和碳酸钙生成组件，所述卤水预处理组件用于将卤水过滤软化，得到软化后的卤水，并将软化后的卤水输送至碳酸钙生成组件内，所述沼气提纯组件用于通过氨基酸盐溶液去除沼气内的二氧化碳，得到高浓度生物天然气和富二氧化碳氨基酸盐溶液，并将高浓度生物天然气储存起来，将富二氧化碳氨基酸盐溶液输送至碳酸钙生成组件内，所述碳酸钙生成组件用于将软化后的卤水和富二氧化碳氨基酸盐溶液混合反应，得到碳酸钙晶体和氨基酸盐的混合液，并将碳酸钙晶体和氨基酸盐的混合液进行固液分离，得到碳酸钙晶体和氨基酸盐滤液，氨基酸盐滤液经纳滤膜组件截留浓缩后得到高浓度氨基酸盐溶液作为下一步沼气提纯的co2吸收剂，而通过纳滤膜组件的单价盐离子溶液达标排放。
21.作为一种实施方式，所述卤水预处理组件包括高碱卤水池1、过滤器2、滤后卤水储存罐3、第一液体泵12.1、第二液体泵12.2和第三液体泵12.3，所述高碱卤水池1用于储存高碱卤水，所述高碱卤水池1的输出端连接第一液体泵12.1的输入端，所述第一液体泵12.1的输出端连接过滤器2的输入端，所述第一液体泵12.1用于将高碱卤水池1内的高碱卤水泵入过滤器2 内，所述过滤器2的输出端连接第二液体泵12.2的输入端，所述过滤器2 用于过滤高碱卤水得到软化后的卤水，所述第二液体泵12.2的输出端连接滤后卤水储存罐3的输入端，所述第二液体泵12.2用于将过滤器2内得到的软化后的卤水泵入卤水储存罐3内，所述滤后卤水储存罐3的输出端连接第三液体泵12.3的输入端；
22.所述沼气提纯组件沼气储气罐5、氨基酸盐储存罐6、天然气储气罐7、第一气体泵
12.4、第二气体泵12.5和第四液体泵12.6，所述氨基酸盐储存罐6设有沼气入口6.1、富液出口6.2、天然气出口6.3和氨基酸盐溶液入口6.4，所述沼气储气罐5的输出端连接第一气体泵12.4的输入端，所述第一气体泵12.4的输出端与沼气入口6.1连接，所述第一气体泵12.4用于将沼气储气罐5内的沼气泵入氨基酸盐储存罐6内，氨基酸盐储存罐6内的氨基酸盐吸收沼气中的二氧化碳，得到高浓度生物天然气和富二氧化碳氨基酸盐溶液，所述天然气出口6.3与第二气体泵12.5的输入端连接，所述第二气体泵12.5的输出端连接于天然气储气罐7的输入端，所述第二气体泵12.5 用于将氨基酸盐储存罐6内得到的高浓度生物天然气泵入天然气储气罐7内，所述富液出口6.2连接第四液体泵12.6的输入端，所述第四液体泵12.6出口连接矿化反应器4富液入口4.2。
23.作为一种实施方式，所述碳酸钙生成组件包括矿化反应器4、固液分离装置8、固体输送泵12.10、碳酸盐储存罐11、浆体泵12.7和固体输送泵 12.10,所述矿化反应器4上设有卤水入口4.1、富液入口4.2和浆体出口4.3，所述第三液体泵12.3的输出端与卤水入口4.1连接，所述第三液体泵12.3 用于将滤后卤水储存罐3内的软化后的卤水泵入矿化反应器4内，所述第四液体泵12.6的输出端与富液入口4.2连接，所述第四液体泵12.6用于将氨基酸盐储存罐6内得到的富二氧化碳氨基酸盐溶液泵入矿化反应器4内，所述矿化反应器4用于使软化后的卤水和富二氧化碳氨基酸盐溶液混合反应，得到碳酸钙晶体和氨基酸盐的混合液；
24.所述浆体出口4.3连接于浆体泵12.7的输入端，所述固液分离装置8 上设有浆体入口8.1、滤液出口8.2和固体出口8.3，所述浆体泵12.7的输出端连接于浆体入口8.1，所述浆体泵12.7用于将矿化反应器4内的碳酸钙晶体和氨基酸盐的混合液泵入固液分离装置8内，所述固液分离装置8用于将碳酸钙晶体和氨基酸盐的混合液进行固液分离，得到碳酸钙晶体和氨基酸盐滤液，所述固体出口8.3连接固体输送泵12.10的输入端，所述固体输送泵12.10的输出端连接碳酸盐储存罐11的输入端，所述固体输送泵12.10 用于将固液分离装置8分离出的碳酸钙晶体泵入碳酸盐储存罐11内。
25.作为一种实施方式，所述碳酸钙生成组件还包括纳滤膜组件9、排放池 10、增压泵12.8和第五液体泵12.9，所述纳滤膜组件9上设置有滤液入口9.1、浓缩滤液出口9.2和低盐出口9.3，所述滤液出口8.2与增压泵12.8的输入端连接，所述增压泵12.8的输出端与滤液入口9.1连接，所述增压泵12.8用于将固液分离装置8分离出的氨基酸盐滤液泵入纳滤膜组件9内，所述纳滤膜组件9用于通过纳滤膜截留二价及以上的盐离子和氨基酸，使水分子和单价盐离子透过纳滤膜，得到浓缩的氨基酸盐溶液和单价盐离子排放水，所述浓缩滤液出口9.2与第五液体泵12.9的输入端连接，第五液体泵12.9的输出端与氨基酸盐溶液入口6.4连接，所述第五液体泵12.9用于将纳滤膜组件9内的浓缩的氨基酸盐溶液泵入氨基酸盐储存罐6内，所述低盐出口9.3与排放池10的输入端连接，所述排废池10用于接收并储存单价盐离子排放水。
26.作为一种实施方式，所述过滤器2为超滤过滤器，过滤方式为错流过滤，错流速度为2-4m/s。
27.作为一种实施方式，所述矿化反应器4采用耐强酸强碱腐蚀材料制成，所述矿化反应器4设有搅拌装置，300转/分钟。
28.作为一种实施方式，所述氨基酸盐储存罐6设有水气分离装置，用于分离生物天然
气和氨基酸盐co2富液。
29.作为一种实施方式，所述固液分离装置8内设有过滤筛网用于碳酸盐与氨基酸盐溶液的分离。
30.作为一种实施方式，所述纳滤膜组件9被纳滤膜分隔为进入侧和过滤侧，纳滤膜仅允许水分子和单价盐离子渗透通过。
31.作为一种实施方式，所述浆体泵12.7、固体输送泵12.10均为具有高忍受悬浮物特性的泵。
32.本实用新型的使用流程：
33.通过高碱卤水池1来收集高碱卤水；
34.将高碱卤水池1中的卤水经第一液体泵12.1输送至过滤器2，错流速度为3-4m/s，废水原液经错流过滤软化后，得到软化后的卤水，经第二液体泵12.1泵入滤后卤水储存罐3中，第三液体泵12.3将软化后的卤水输送至矿化反应器4中，为矿化反应提供钙源；
35.第一气体泵12.4将沼气储气罐5中的沼气输送至氨基酸盐储存罐6中，通过氨基酸盐来吸收沼气中的二氧化碳(氨基酸盐提供高速的co2吸收速率)，待溶液co2饱和后，停止通气，得到高浓度生物天然气和富二氧化碳氨基酸盐溶液，高浓度生物天然气经第二气体泵12.5泵入天然气储气罐7，富co2氨基酸盐溶液经第四液体泵12.6泵入矿化反应器4，为矿化反应提供碳源；
36.矿化反应器4接收到富二氧化碳氨基酸盐溶液与软化后的卤水后，卤水中ca
2+
优先与富液中氨基甲酸根反应生成caco3，富液中质子化氨基酸接受到卤水中oh-后还原成氨基酸盐，反应后，浆体泵12.7将反应浆液输送至固液分离装置8，经固液分离后，固体caco3经固体输送泵12.10输送至碳酸盐储存罐11后续使用，氨基酸盐滤液经增压泵12.8加压后输送至纳滤膜组件 9内；
37.氨基酸盐溶液进入纳滤膜组件9的过滤侧后，在纳滤膜的选择透过性的作用下，二价及以上盐离子和氨基酸被截留，水分子及单价盐离子渗透通过纳滤膜，得到浓缩的氨基酸盐溶液和单价盐离子排放水；当单价盐离子排放水水质达到tds《100mg/l时，可排放至排放池；浓缩后的氨基酸盐溶液通过第五液体泵12.9输送至氨基酸盐储存罐6中，进行下一次co2吸收。
38.本实用新型采用绿色氨基酸盐作为co2吸收剂，利用其高速、高效的co2吸收性能进行沼气提纯，沼气经co2脱除后可获得高浓度天然气；吸收过co2后的氨基酸盐富液与高碱卤水中高价金属离子选择性结合形成碳酸盐，碳酸盐不仅永久安全的固定co2且可作为高价值产品利用如作为添加剂加入涂料、油墨等；此外，高碱卤水的加入提供额外的氢氧根，可使富液氨基酸盐溶液再生，反应后混合溶液进入纳滤膜组件，高价离子及氨基酸被截留，单价金属离子和水分子渗透通过纳滤膜，处理后实现卤水达标排放、氨基酸盐溶液浓缩回用。
39.以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。