CN101643273A - 适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置及方法,该处理装置包括反应器主体、三相分离器、布水器及液位控制系统;本发明所述的反应器主体呈圆柱形,布水器的结构设置能够适应含悬浮物较高的畜禽粪污;三相分离器采用两层结构设计,不设生物滤器部分,以提高污水、污物的通过性,避免堵塞现象;液位控制系统通过控制气室压力,进水和出渣来调节污泥界面;反应器主体从底部设置酸化污泥层、甲烷化污泥层、浮游污泥层,开设污泥内循环,减少污泥流失量,大大提高了处理能力;常温下,可在15-22kgCOD/m3·d的高负荷下稳定运行。该装置是适合集约化养殖畜禽粪污水资源化利用的新型装置;具有投资少、运行稳定、操作简便、处理成本低廉等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水厌氧处理的装置及方法,特别涉及一种适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置及方法。
背景技术
近年来,厌氧处理作为一种节能的高浓度有机废水处理工艺,被国内外广泛的应用,已成为世界各国争相研究和开发的热门技术。特别以在装置中形成颗粒状污泥的处理装置应用最为广泛,被称为划时代的高效厌氧处理装置。在厌氧处理法中,厌氧污泥床在构造和功能上可分为三大部分:第一部分为原水供给系统,由原水输送管和能够使水流在装置断面上均匀供给的布水器组成。第二部分为污泥床反应区,由颗粒污泥构成的固定床区和其上部的悬浮污泥区构成。这个区域里废水中的有机物被厌氧菌分解为甲烷和二氧化碳。第三部分为三相分离区,污水、污泥和产生的气体在此区被分离,气体进入气室,液体通过溢流堰流出,固体重新回流到反应器内参加生化反应。然而,现有的厌氧污泥反应器仍采用水循环方式,传统三相分离器,颗粒污泥损失严重,应用于高浓度、高悬浮物的有机废水处理,出水水质不理想,容易产生堵塞。
目前,随着城市化进城的加速,禽畜养殖业也逐渐向集约化方向发展,养殖场因其特有的因素一般都在城市周边发展,养殖污水有机物浓度高,悬浮物多,污水集中、量大且处理困难,成为我国养殖业向集约化发展的制约因素,对这些废水进行有效处理和利用对我国养殖业可持续发展尤显重要。现代养殖场基本采用干清粪手段,即节约水资源,又减少污水处理压力,但仍需定期进行水冲,致使污水中含有大量粪便、饲料等固体物质,按照现有升流式颗粒污泥反应器必须先经过初次沉淀后,固体粪渣进行脱水压榨,污水再进行厌氧处理。沉淀出的粪渣和饲料需经二次发酵处理才能解决污染问题,又因其含水量大,处理困难影响养殖业的可持续性。
如何对这种水量大、污物少、水质稳定的禽畜粪污水进行同时处理,解决现今存在的二次处理问题成为技术解决的关键,本发明就是针对此问题进行展开,开发了一种适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处,提供一种适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置及方法。
为实现上述目的本发明所采用的实施方式如下:
一种适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置,包括反应器主体、三相分离器、布水器及液位控制系统。其特征在于:
所述反应器主体呈圆柱形,顶部设有顶罩;反应器主体内上部一侧设有排气口,与压力调节阀相连,另一侧对应设有出水口;反应器主体内上部设有三相分离器;三相分离器的折流板a、溢流槽底板固定在反应器主体内壁上;反应器主体内底部中心设有出渣口,其上设有控制出渣的出渣阀门和沼渣控制电磁阀;反应器主体内下部平行设有布水器,侧壁上的进水口内侧与布水器一端相连,外侧设置进水阀门和进水控制电磁阀;
所述三相分离器安装于反应器主体内的上半部,三相分离器由折流板a、导流罩、折流板b、污泥沉降板、溢流堰和溢流槽底板和反应器主体上半部分侧壁构成;其中折流板a、溢流槽底板均固定在反应器主体内壁上,溢流堰固定在溢流槽底板上,溢流堰的下部与污泥沉降板连接,折流板b上下分别与污泥沉降板底部和导流罩上部连接,导流罩下部固定在折流板a上;所述三相分离器分为污泥回流区和污泥沉降区两部分,三相分离器垂直高度占整个反应器主体的1/3~1/4;且不设生物滤器等宜堵塞装置;
所述布水器置于反应器主体下部,由布水器主管和布水口构成,布水口固定在布水器主管上,布水器的一端封闭,另一端与反应器主体下部侧壁上的进水口相连,且连接设有的进水阀门和进水控制电磁阀;
所述液位控制系统包括控制器,所述控制器分别与压力调节阀、启停开关、进水控制电磁阀、沼渣控制电磁阀和污泥界面计连接,分别设于反应器主体外部。
所述反应器主体采用地埋式、半地埋式或全地上式,且主体结构采用钢筋混凝土或钢结构。
所述反应器主体外部设有保温层,所述反应器主体池底倾角为5~15°。
所述布水器的布水口向下,与垂直方向成30°,布水器距反应器主体池底高度占整个反应器主体总高度的1/8~1/10。
一种适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的方法,实施步骤如下:
养殖场固、液混合污水由本发明装置底部的进水口进入,经布水器在装置断面形成均匀向下冲击水流,水流所携带的有机物在酸化污泥层被分解为挥发性脂肪酸,在甲烷化污泥层被进一步分解为甲烷和二氧化碳,所产生的气体伴随着一些上浮污泥同水流一起经污泥悬浮层进入污泥回流区,未在酸化污泥层、甲烷化污泥层、污泥悬浮层反应区彻底去除的有机物在污泥回流区得到了进一步的去除,气液固三相流上升进入气体分离区,流速加快,形成弱负压,所含气体体积膨胀,很快逸出水面,上升至气体收集室,通过排气口进入压力调节器,最后排出装置以便利用;剩下的液-固二相混合液进入污泥沉降区进行沉淀,沼液溢过溢流堰经出水口排出,污泥回流入污泥回流区,形成污泥内循环;
所述液位控制系统利用压力调节器使气体分离区的水面与污泥沉降区的水面之间产生一个水位差,并通过污泥界面传感器、控制器和启停开关、进水控制电磁阀、沼渣控制电磁阀构成污泥内回流系统,以控制污泥界面;当污泥界面传感器接收到污泥浓度过高指标后,由控制器关闭进水控制电磁阀和打开沼渣控制电磁阀,使污泥界面下降;所述反应器主体呈圆柱形,其底部设有粪污水进入的进水口,经布水器在装置断面形成均匀向下冲击水流,水流依次经过酸化污泥层、甲烷化污泥层和污泥悬浮层进入污泥回流区;装置内气、液、固三相流继续上升进入气体分离区,其中气体进入气体收集室,通过排气口进入压力调节器,最后排出装置以便利用;剩下的液-固二相混合液进入污泥沉降区进行沉淀,沼液溢过溢流堰经出水口排出,污泥回流入污泥回流区,形成内循环。
所述液位控制系统利用压力调节器使气体分离区的水面与沉淀区的水面之间产生一个水位差,并通过污泥界面传感器、控制器和启停开关、进水控制电磁阀、沼渣控制电磁阀构成污泥回流系统,以控制污泥界面。
本发明的有益效果是:本发明装置中的布水器的结构设置能够适应含悬浮物较高的畜禽粪污;三相分离器采用两层结构设计,不设生物滤器部分,以提高污水、污物的通过性,避免堵塞现象;反应器主体从底部设置酸化污泥层、甲烷化污泥层、浮游污泥层,不设水循环,减少污泥流失量,大大提高了处理能力;常温下,可在15-22kgCOD/m3·d的高负荷下稳定运行。所述反应器主体外部设置保温层,更加保证厌氧处理效果。本发明装置适合集约化养殖、以及污水资源化利用,是对粪污水、污物进行高效厌氧处理的新型厌氧升流式反应装置。
该装置可同时处理养殖区内的污水、残留地面的尿液、粪便和饲料等,对水冲后的粪渣和污水进行处理,实现一次处理,无二次污染。通过本发明装置反应器处理后的粪便以沼渣形式进入农田,污水以沼液形式进行再利用,同时产生大量沼气,能够满足养殖区日常用能需求。本发明通过改变径高比来充分发挥颗粒污泥处理污水的能力,提高三相分离区空间,提高产气率,改善出水水质。本发明具有建设投资少,运行稳定,操作简便,吨水处理成本低廉等特点。
总之,该装置结构设计合理,具有建设投资少,运行稳定,操作简便,吨水处理成本低廉等特点,且便于大范围推广应用,效果非常显著。
附图说明
图1是本发明整体结构剖面示意图;
图2a是本发明布水器侧视图;图2b是图2a沿A-A向局部放大示意图;
图3是本发明池底剖面图;
图4是本发明控制系统连接构成示意图;
图5是现有普通厌氧反应器整体结构剖面示意图;
图中:A酸化污泥层,B甲烷化污泥层,C污泥悬浮层,D污泥回流区,E气体收集室,F污泥沉降区,G水气分离区,H污泥界面;
1反应器主体,11顶罩,12排气口,13出水口,14进水口,15出渣口,16进水阀门,17出渣阀门;
2三相分离器,21折流板a,22导流罩,23折流板b,24污泥沉降板,25溢流堰,26溢流堰底板;
3布水器,31布水器主管,32布水口;
4液位控制系统,41控制器,42压力调节器,43启停开关,44污泥界面计,45进水控制电磁阀,46沼渣控制电磁阀。
具体实施方式
以下结合附图和较佳实施例,对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征详述如下:
如图1-图4所示,一种适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置,包括反应器主体1、三相分离器2、布水器3及液位控制系统4;其特征在于:
所述反应器主体1呈圆柱形,顶部设有顶罩11;反应器主体1内上部一侧设有排气口12,与压力调节阀42相连,另一侧对应设有出水口13;反应器主体1内上部设有三相分离器2;三相分离器2的折流板a21、溢流槽底板26固定在反应器主体1内壁上;反应器主体1内底部中心设有出渣口15,其上设有控制出渣的出渣阀门17和沼渣控制电磁阀46;反应器主体1内下部平行设有布水器3,侧壁上的进水口14内侧与布水器3一端相连,外侧设置进水阀门16和进水控制电磁阀45。
所述三相分离器2安装于反应器主体1内的上半部,三相分离器2由折流板a21、导流罩22、折流板b23、污泥沉降板24、溢流堰25和溢流槽底板26和反应器主体1上半部分侧壁构成;其中折流板a21、溢流槽底板26均固定在反应器主体1内壁上,溢流堰25固定在溢流槽底板26上,溢流堰25的下部与污泥沉降板24连接,折流板b23上下分别与污泥沉降板24底部和导流罩22上部连接,导流罩22下部固定在折流板a21上;所述三相分离器2分为污泥回流区D和污泥沉降区F两部分,三相分离器2垂直高度占整个反应器主体1的1/3~1/4。
所述布水器3置于反应器主体1下部,由布水器主管31和布水口32构成,布水口32固定在布水器主管31上,布水器3的一端封闭,另一端与反应器主体1下部侧壁上的14进水口相连,且连接设有的进水阀门16和进水控制电磁阀45。
所述液位控制系统4包括控制器41,所述控制器41分别与压力调节阀42、启停开关43、进水控制电磁阀46、沼渣控制电磁阀48和污泥界面计44连接,分别设于反应器主体1外部。
所述反应器主体1采用地埋式、半地埋式或全地上式结构,且主体结构采用钢筋混凝土结构或钢结构。
所述反应器主体1外部设有保温层,所述反应器主体1池底倾角为5~15°。
所述布水器3的布水口32向下,可单向或双向与垂直方向夹角α呈30°;布水器3距反应器主体1池底高度占整个反应器主体1总高度的1/8~1/10。
一种适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的方法,实施步骤如下:
养殖场固、液混合污水由本发明装置底部的进水口16进入,经布水器3在装置断面形成均匀向下冲击水流,水流所携带的有机物在酸化污泥层A被分解为挥发性脂肪酸,在甲烷化污泥层B被进一步分解为甲烷和二氧化碳,所产生的气体伴随着一些上浮污泥同水流一起经污泥悬浮层C进入污泥回流区D,未在酸化污泥层、甲烷化污泥层、污泥悬浮层彻底去除的有机物在污泥回流区D得到了进一步的去除,气液固三相流上升进入气体分离区G,流速加快,形成弱负压,所含气体体积膨胀,很快逸出水面,上升至气体收集室E,通过排气口12进入压力调节器42,最后排出装置以便利用;剩下的液-固二相混合液进入污泥沉降区F进行沉淀,沼液溢过溢流堰25经出水口排出13,污泥回流入污泥回流区,形成污泥内循环;
所述液位控制系统4利用压力调节器42使气体分离区G的水面与污泥沉降区E的水面之间产生一个水位差,并通过污泥界面传感器44、控制器41和启停开关43、进水控制电磁阀45、沼渣控制电磁阀46构成污泥内回流系统,以控制污泥界面H;当污泥界面传感器44接收到污泥浓度过高指标后,由控制器41关闭进水控制电磁阀45和打开沼渣控制电磁阀46,使污泥界面H下降;所述反应器主体1呈圆柱形,其底部设有粪污水进入的进水口14,经布水器3在装置断面形成均匀向下冲击水流,水流依次经过酸化污泥层A、甲烷化污泥层B和污泥悬浮层C进入污泥回流区D;装置内气、液、固三相流继续上升进入气体分离区G,其中气体进入气体收集室E,通过排气口12进入压力调节器42,最后排出装置以便利用;剩下的液-固二相混合液进入污泥沉降区F进行沉淀,沼液溢过溢流堰25经出水口13排出,污泥回流入污泥回流区D,形成内循环。
所述液位控制系统4利用压力调节器42使气体分离区G的水面与沉淀区5的水面之间产生一个水位差,并通过污泥界面传感器44、控制器41和启停开关43、进水控制电磁阀45、沼渣控制电磁阀46构成污泥回流系统,以控制污泥界面高度H,
本发明装置规格:反应器主体∮=6.8m,h=13.9m;整体采用钢结构。反应器为全地上式,反应器外部包裹保温层,进水口距池底1.1m,管径∮=150cm;底部沼渣口通向肥料车间,管径∮=300cm,沼渣采用自压式排出。三相分离器高度3.7m,距池底8.5m;排气管距顶部2.0m,气室高度1.2m;顶部设置75×75cm检查口两处,便于维修。
反应器工作原理:污水、污物由下水管道经格栅进入调节池,由污泥泵经布水系统输入厌氧反应器。猪粪水先经过酸化污泥层、再经过甲烷化污泥层和浮游污泥层后进入三相分离器,产生的气体进入集气室,经压力调节器排出;泥水混合物经沉淀区沉淀,污泥回流入浮游层进入下一次的反应,污水经溢流堰由出水口排出。由于本反应器能够同时处理猪粪水及粪渣,所以产生了大量的沼渣,需定期由出渣口排出(一般1次/2天),排出的沼渣、沼液可直接用于农业。
应用效果说明:
应用本发明养殖场固、液混合污水厌氧处理的反应装置,采取低浓度、低负荷的方法,来自进水口14的猪粪污水经酸化污泥层A中的多种微生物的好氧作用,消耗废水中的溶解氧,然后经甲烷化污泥层B中的厌氧微生物甲烷化作用,产生大量的甲烷和二氧化碳,未完全降解的有机物进入反应器的上层浮游污泥层C得到进一步降解后进入三相分离器。反应器启动98天分6个阶段,为了缩短启动运行时间,接种污泥直接取自天津市水蓝养猪场沼气发酵池。投泥后立即投加猪场污水进行浸泡。污泥驯化期内采用间歇进水,逐步提高进水量,进水量分别为总进水量的10%、20%、40%、60%、80%、100%6个阶段进行,以出水CODcr为主要检测指标,当出水CODcr在降至进水CODcr值的75%以上时并能稳定运行7d后,方可进入下一阶段提高水量。最终反应器CODcr有机负荷稳定在15~22kg·m-3d-1,CODcr去除率达到85~92%,BOD5去除率70~81%。颗粒污泥为黑色,部分为灰色,颗粒均匀,大部分直径为1.0~5.0mm。稳定运行时CRT3.5d(水力停留时间),反应器有效容积400m3,日处理能力120m3,能满足存栏量2000~3000头养猪场的污水处理效果。
本发明装置对比图5所示的现有普通厌氧反应器,有效解决了现有技术存在需二次处理的问题,运行可靠、节能降耗;该装置是一种适合集约化养殖畜禽粪污水资源化利用的新型装置。
本发明固液混合污水处理厌氧装置满负荷运行结果见表1。
表1:本发明装置运行参数
上述参照实施例对该适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置及方法进行的详细描述,是说明性的而不是限定性的,因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改,应属本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置,包括反应器主体、三相分离器、布水器及液位控制系统。其特征在于:
所述反应器主体呈圆柱形,顶部设有顶罩;反应器主体内上部一侧设有排气口,与压力调节阀相连,另一侧对应设有出水口;反应器主体内上部设有三相分离器;三相分离器的折流板a、溢流槽底板固定在反应器主体内壁上;反应器主体内底部中心设有出渣口,其上设有控制出渣的出渣阀门和沼渣控制电磁阀;反应器主体内下部平行设有布水器,侧壁上的进水口内侧与布水器一端相连,外侧设置进水阀门和进水控制电磁阀;
所述三相分离器安装于反应器主体内的上半部,三相分离器由折流板a、导流罩、折流板b、污泥沉降板、溢流堰和溢流槽底板和反应器主体上半部分侧壁构成;其中折流板a、溢流槽底板均固定在反应器主体内壁上,溢流堰固定在溢流槽底板上,溢流堰的下部与污泥沉降板连接,折流板b上下分别与污泥沉降板底部和导流罩上部连接,导流罩下部固定在折流板a上;所述三相分离器分为污泥回流区和污泥沉降区两部分,三相分离器垂直高度占整个反应器主体的1/3~1/4;
所述布水器置于反应器主体下部,由布水器主管和布水口构成,布水口固定在布水器主管上,布水器的一端封闭,另一端与反应器主体下部侧壁上的进水口相连,且连接设有的进水阀门和进水控制电磁阀;
所述液位控制系统包括控制器,所述控制器分别与压力调节阀、启停开关、进水控制电磁阀、沼渣控制电磁阀和污泥界面计连接,分别设于反应器主体外部。
2、根据权利要求1所述的适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置,其特征在于:所述反应器主体采用地埋式、半地埋式或全地上式,且主体结构采用钢筋混凝土或钢结构。
3、根据权利要求1所述的适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置,其特征在于:所述反应器主体外部设有保温层,所述反应器主体池底倾角为5~15°。
4、根据权利要求1所述的适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的装置,其特征在于:所述布水器的布水口向下,与垂直方向成30°,布水器距反应器主体池底高度占整个反应器主体总高度的1/8~1/10。
5、一种根据权利要求1所述的适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的方法,其特征在于:实施步骤如下:
养殖场固、液混合污水由本发明装置底部的进水口进入,经布水器在装置断面形成均匀向下冲击水流,水流所携带的有机物在酸化污泥层被分解为挥发性脂肪酸,在甲烷化污泥层被进一步分解为甲烷和二氧化碳,所产生的气体伴随着一些上浮污泥同水流一起经污泥悬浮层进入污泥回流区,未在酸化污泥层、甲烷化污泥层、污泥悬浮层彻底去除的有机物在污泥回流区得到进一步的去除,气液固三相流上升进入气体分离区,流速加快,形成弱负压,所含气体体积膨胀,很快逸出水面,上升至气体收集室,通过排气口进入压力调节器,最后排出装置以便利用;剩下的液-固二相混合液进入污泥沉降区进行沉淀,沼液溢过溢流堰经出水口排出,污泥回流入污泥回流区,形成污泥内循环;
所述液位控制系统利用压力调节器使气体分离区的水面与污泥沉降区的水面之间产生一个水位差,并通过污泥界面传感器、控制器和启停开关、进水控制电磁阀、沼渣控制电磁阀构成污泥内回流系统,以控制污泥界面;当污泥界面传感器接收到污泥浓度过高指标后,由控制器关闭进水控制电磁阀并打开沼渣控制电磁阀,使污泥界面下降;所述反应器主体呈圆柱形,其底部设有粪污水进入的进水口,经布水器在装置断面形成均匀向下冲击水流,水流依次经过酸化污泥层、甲烷化污泥层和污泥悬浮层进入污泥回流区;装置内气、液、固三相流继续上升进入气体分离区,其中气体进入气体收集室,通过排气口进入压力调节器,最后排出装置以便利用;剩下的液-固二相混合液进入污泥沉降区进行沉淀,沼液溢过溢流堰经出水口排出,污泥回流入污泥回流区,形成内循环。
6、根据权利要求5所述的适用于养殖场固、液混合污水厌氧处理的方法,其特征在于:所述液位控制系统利用压力调节器使气体分离区的水面与沉淀区的水面之间产生一个水位差,并通过污泥界面传感器、控制器和启停开关、进水控制电磁阀、沼渣控制电磁阀构成污泥回流系统,以控制污泥界面。
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