[發(fā)明專(zhuān)利]沼氣發(fā)酵原料液中泥沙分離的方法及其裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010266613.1
• 申請(qǐng)日: 2010-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101935137A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張燕生;龐昌樂(lè);董仁杰;李曉華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F9/14
• 分類(lèi)號(hào): C02F9/14
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王加嶺;張慶敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種含泥沙有機(jī)污水的泥沙分離方法與裝置，尤其涉及養(yǎng)牛場(chǎng)、養(yǎng)雞場(chǎng)等高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行沼氣發(fā)酵處理時(shí)的泥沙分離工藝與設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)的沼氣發(fā)酵應(yīng)用工程發(fā)展很快，但在牛糞、雞糞等一類(lèi)含沙量較高的有機(jī)廢水沼氣發(fā)酵工程中，存在著泥沙分離困難，嚴(yán)重影響設(shè)備性能與運(yùn)行效果的問(wèn)題。

沼氣發(fā)酵厭氧處理遠(yuǎn)不及好氧生物處理應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟，但二者又同屬于廢水生物法處理技術(shù)，因此在沼氣發(fā)酵設(shè)備特別是原料預(yù)處理等配套設(shè)備的研制或開(kāi)發(fā)中大量借鑒或直接套用了好氧處理的相關(guān)技術(shù)。比如目前較為成熟的污水沉砂處理工藝方法有平流式沉砂池、豎流式沉淀池、輻射流沉淀池等，但所有此類(lèi)技術(shù)設(shè)備都是來(lái)自于傳統(tǒng)的污水好氧生物處理工藝，幾乎沒(méi)有一例是專(zhuān)為沼氣發(fā)酵開(kāi)發(fā)的成熟工藝設(shè)備。這類(lèi)技術(shù)至少有兩個(gè)缺點(diǎn)使其不可能適合沼氣發(fā)酵：其一是這類(lèi)工藝設(shè)備的根本目的是污水凈化，它追求的是能把固形物從水中分離出來(lái)，而沼氣發(fā)酵多了一個(gè)重要目的，它除了水質(zhì)凈化外，還追求能源產(chǎn)出，要求盡可能多地的將有機(jī)物變廢為寶，轉(zhuǎn)化成沼氣。因此沼氣發(fā)酵的原料除砂時(shí)要求只把固形物中的泥砂除掉，有機(jī)物固體要盡可能留下來(lái)產(chǎn)沼氣。其二是從這類(lèi)設(shè)備的設(shè)計(jì)理論來(lái)看，也不可能很適合應(yīng)用于沼氣發(fā)酵，污水處理中的沉砂池設(shè)計(jì)依賴(lài)于自由沉降理論、淺層沉降原理、理想沉淀池模型等基礎(chǔ)理論；沉降計(jì)算大都利用Stokes理論公式。這類(lèi)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法都是建立在簡(jiǎn)單的兩相流模型之上，相對(duì)更適用于低濃度固形物流體的固液分離，好氧法處理的污水大多是此類(lèi)低濃度水，但沼氣發(fā)酵特別注重高濃度固形物原料、注重有機(jī)固體與無(wú)機(jī)固體的固-固相宏觀(guān)分離、屬于復(fù)雜得多的高濃度的多相流模型，上述理論與計(jì)算方法顯然不再適用。

因此，目前沼氣發(fā)酵工程所應(yīng)用的沉砂工藝本應(yīng)該用于濃度相對(duì)很低的城市生活污水、工業(yè)廢水，而不宜直接用于固形物濃度高得多的牛糞、雞糞等含泥沙污水。在好氧生物處理污水工程中，有通過(guò)處理水回流等方式稀釋原水的做法，但此作法不適合要求高濃度原料的沼氣發(fā)酵，尤其不能用于規(guī)?；託夤こ?。因?yàn)檫@類(lèi)工程要求全年產(chǎn)氣，必須保證發(fā)酵溫度，所以處理廢水濃度越低，成本越高，尤其是能量產(chǎn)出降低更多，甚至不但不產(chǎn)能，反而比傳統(tǒng)好氧法能耗更高。

綜上所述，可以說(shuō)沼氣發(fā)酵工藝中并沒(méi)有針對(duì)自身原料特點(diǎn)的比較成熟的原料除砂技術(shù)。沼氣工程的科研與技術(shù)開(kāi)發(fā)最早集中在厭氧發(fā)酵與反應(yīng)器，目前在沼渣沼液處理及其綜合利用方面也得到加強(qiáng)，但是除砂等原料預(yù)處理研究開(kāi)發(fā)非常薄弱，技術(shù)嚴(yán)重落后。因此高含泥沙的沼氣發(fā)酵工程幾乎都存在著分離效果差或有機(jī)物損失高的難題。如何有效地分離泥沙，特別是有機(jī)固形物與泥砂之間如何實(shí)現(xiàn)宏觀(guān)的兩相分離，被認(rèn)為是這類(lèi)泥沙高含量原料在沼氣發(fā)酵時(shí)的難點(diǎn)所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種沼氣發(fā)酵原料液泥沙分離裝置，包括原料調(diào)節(jié)池、水解池、泥沙分離槽、集水井，原料調(diào)節(jié)池設(shè)有攪拌器和原料輸送泵，原料輸送泵出水口下方和水解池進(jìn)水端之間連有兩側(cè)具擋板的坡道，在所述坡道起點(diǎn)最低洼處兩端緊靠側(cè)壁開(kāi)始，沿兩端側(cè)壁各設(shè)一個(gè)排水管，通向水解池，所述泥沙分離槽內(nèi)安裝有鼓風(fēng)機(jī)噴口，外部安裝有鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)噴口與鼓風(fēng)機(jī)相連，在泥沙分離槽和集水井連接處的上部設(shè)有溢流堰。所述鼓風(fēng)機(jī)的噴口位于溢流堰的下方。

所述坡道長(zhǎng)度為0.5m～1.5m；所述坡道還設(shè)有仰角，一般此仰角在15°～40°范圍以?xún)?nèi)；所述坡道的表面為起伏不平的波棱狀，其波峰線(xiàn)或波谷線(xiàn)與料液流向垂直。

所述水解池和泥沙分離槽式一體式結(jié)構(gòu)，下部相互連通，所述泥沙分離槽底部呈“V”字型。

本發(fā)明的目的另一個(gè)目的是提供一種利用上述裝置分離泥沙的方法，包括以下步驟：

1)、依照原料處理量與形態(tài)特征設(shè)置原料均質(zhì)池或者原料調(diào)節(jié)池，一般畜禽養(yǎng)殖廢水的固形物濃度很高且極不均勻，進(jìn)入泥沙分離工藝之前應(yīng)做攪拌均質(zhì)與濃度調(diào)節(jié)處理，當(dāng)固形物濃度過(guò)高時(shí)可用沼氣發(fā)酵回流液稀釋?zhuān)瑵舛瓤刂圃?％～8％為宜。

2)緊鄰原料調(diào)節(jié)池設(shè)置水解酸化池，二池之間設(shè)置一種兩側(cè)帶擋板的粗砂石分離坡道，作為初級(jí)分離工序，主要用于分離較大粒徑的粗砂石。將原料液通過(guò)原料輸送泵輸送到兩側(cè)帶擋板的坡道內(nèi)，在此過(guò)程中，粗顆粒泥沙急劇失去動(dòng)能，最終在重力作用下沉積于低洼處，而有機(jī)物密度較小，動(dòng)能損失相對(duì)較小，可溢流進(jìn)入水解池。

3)、原料輸送泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間，潴留于兩側(cè)帶擋板的坡道內(nèi)的污水可經(jīng)過(guò)專(zhuān)用排放通道排入水解池，留下來(lái)的泥沙經(jīng)人工或機(jī)械方法排除。