CN104787877A - 一种生活污水资源化处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生活污水资源化处理方法及装置。目的是提供的方法和装置具有资源化利用率高、智能化程度较高以及方便远程管理的特点。技术方案是：一种生活污水资源化处理方法，按以下步骤进行：1)收集沉淀澄清，输出上清液和沉淀物；2)上清液依次通过酸化水解及厌氧发酵；3)步骤2)沼气汇集后依次进行脱硫、冷却以及储存。一种生活污水资源化处理装置，包括一远程控制器(1)；其特征在于该装置中：1)连通生活污水收集管的收集澄清池；2)气管并联后依次接通脱硫塔、冷却塔以及沼气储存柜；3)上清液厌氧发酵池依次连通生产沼液有机肥的有机肥加工罐以及自动灌装机；4)出口配置着控制阀，沉淀物管道中配置着由远程控制器控制的泵。

Description

一种生活污水资源化处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种智能生活污水处理设备及处理方法，尤其是采用厌氧发酵技术处理生活污水的装置及方法。

背景技术

当前我国水资源短缺、水污染严重、水生态环境恶化等问题日益突出，已成为制约经济社会可持续发展的主要瓶颈。生活污水是水体的主要污染源之一，常用处理方法为生化方法。厌氧发酵技术是生化方法之一，该技术不但能有效去除废水中的有机物，而且能产生清洁的沼气能源，尤其适用于处理分散式生活污水。该技术除产生沼气外，还有大量沼渣、沼液。但随着社会发展，现有处理设备和工艺存在明显不足，主要表现在以下三方面。一是由于生活污水水质水量不均匀，导致现有厌氧发酵技术处理生活污水时，出现污水处理不彻底等现象；二是在发酵过程中由于发酵底物含水量过多，维持系统耗能大，尤其是冬天；三是由于施工质量及设备使用年限过久，存在沼气泄漏事故或由于脱硫失效而发生的中毒事故时有发生；四是由于厌氧发酵为间歇式处理污水方式，需要填料、出料、接种、加热控温等工序，对操作人员技能要求较高，虽然有自动填料、出料装置和相应加热控温方法等设备，但由于其自动化精确程度不高，不但经常出现事故，而且不方便远程操作管理；五是现有沼渣、沼液资源化利用不足，而且过于简单；尤其是沼液，大部分被收集送入污水厂进行二次处理，或是通过人工湿地等方式进行处理，而沼渣作为有机肥料直接利用，存在肥效不足、有安全风险等缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种生活污水处理方法及处理装置的改进，该方法和装置具有资源化利用率高、智能化程度较高以及方便远程管理的特点。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种生活污水资源化处理方法，按以下步骤进行：

1)先对生活污水进行收集沉淀澄清，分别输出上清液和沉淀物；

2)所述上清液依次通过酸化水解及厌氧发酵，产生的沼液用于生产沼液有机肥；

所述沉淀物也依次通过酸化水解及厌氧发酵，产生的沼渣进行好氧发酵堆肥后生产沼渣增效有机肥；

3)步骤2)中上清液厌氧发酵产生的沼气与沉淀物厌氧发酵产生的沼气汇集后依次进行脱硫、冷却以及储存，以用于发电和燃烧。

所述上清液的酸化水解及厌氧发酵，以及沉淀物的酸化水解及厌氧发酵，均通过远程控制器控制。

一种生活污水资源化处理装置，包括一远程控制器；其特征在于该装置中：

1)连通生活污水收集管的收集澄清池，通过上清液管道依次连通上清液酸化水解池和上清液厌氧发酵池，又通过沉淀物管道依次连通沉淀物酸化水解池和沉淀物厌氧发酵池；

2)上清液厌氧发酵池输出沼气的气管与沉淀物厌氧发酵池输出沼气的气管并联后依次接通脱硫塔、冷却塔以及沼气储存柜；

3)上清液厌氧发酵池通过输出沼液的管道依次连通生产沼液有机肥的有机肥加工罐以及自动灌装机；

沉淀物厌氧发酵池通过输出沼渣的管道依次连通生产沼渣增效有机肥的好氧发酵堆肥房以及灌装机；

4)收集澄清池的上清液管道的出口配置着由远程控制器控制的控制阀，收集澄清池底部的沉淀物管道中配置着由远程控制器控制的泵；

上清液酸化水解池中安装有连接远程控制器的搅拌器以及温度传感器；上清液酸化水解池的上清液管道中配置有连接远程控制器的控制阀；

沉淀物酸化水解池中安装有连接远程控制器的搅拌器以及温度传感器；沉淀物酸化水解池的沉淀物管道中配置有连接远程控制器的泵；

沉淀物厌氧发酵池的沉淀物出口部位安装有抽取沉淀物且连接远程控制器的泵；

所述上清液厌氧发酵池的沼气排出口以及沉淀物厌氧发酵池的沼气排出口均位于池顶部，并且分别配置有连接远程控制器的控制阀；上清液厌氧发酵池以及沉淀物厌氧发酵池还分别安装有连接远程控制器的搅拌器。

所述收集澄清池的底部是与水平面成15～30°的斜面，进水端高于出水端。

所述收集澄清池的上清液出水口位于池高的五分之二至五分之三处。

所述上清液出水口配置有滤膜。

所述上清液厌氧发酵池与沉淀物厌氧发酵池的壳体均为保温密封的双层中空结构，其中的中间空层为可通入水蒸气的加热层，外部加热装置提供的水蒸气通过水蒸气进口连通该加热层。

所述好氧发酵堆肥房内设置有帮助发酵用的散热器，好氧发酵堆肥房的顶部覆盖为散热器供热的太阳能吸热板，侧面墙制有透风洞，房内布置有搅拌器。

本发明的有益效果是：

(1)采用固液分离的厌氧发酵-沼液有机肥/沼渣增效有机肥一体化工艺，针对上清液和沉淀物特性不同，一方面有目的地进行厌氧发酵，提高生活污水处理效率，提高厌氧发酵产气效率；另一方面通过沼液有机肥/沼渣增效有机肥罐装前的质量检测，并进一步对沼渣进行好氧发酵，提高其使用安全性，实现生活废水100％资源化利用；第三方面由于沉淀物发酵属于固态厌氧发酵，在发酵过程中产生的热量可维持自身发酵过程温度需求，降低外界环境低温时整个系统的耗能。

(2)设有远程控制器，通过远程控制实现自动化监控管理，方便操作管理，降低对相关人员专业性要求。

(3)在好氧发酵堆肥房中配置太阳能吸热装置，降低了整个系统能耗。

(4)设置沼气浓度检测器及沼气含硫浓度检测，大幅提高沼气使用安全性。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

图2是本发明实施例的沼气汇集处理装置示意图。

图3是本发明实施例的结构示意图。

图4是本发明实施例中的上清液酸化池与上清液厌氧发酵池的结构示意图。

图5是本发明实施例中的沉淀物厌氧发酵池与好氧发酵房的结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图所示的实施例进一步说明。

(1)整个系统装置设有一远程控制器1，通过有限或无线传输将整个系统的控制枢纽全部集中到该控制器，控制整个生活污水资源化过程。

(2)生活污水资源化处理工艺：首先对生活污水进行收集进入收集澄清池2，进行12±2小时自然沉淀澄清，接着将上清液和沉淀物分别输入上清液酸化水解池3和沉淀物酸化水解池4，进行酸化水解；其中上清液在上清液酸化水解池中停留3±0.5小时，沉淀物在沉淀物酸化水解池中停留24±3小时，然后分别进入上清液厌氧发酵池5和沉淀物厌氧发酵池6；其中上清液厌氧发酵池发酵2.5±0.5天，沉淀物厌氧发酵池发酵5±1天。随后，上清液厌氧发酵池和沉淀物厌氧发酵池通过Y型输气管7，将二个池所产沼气进行汇集接入脱硫塔8和冷却塔9(参见图2)，并将经过脱硫脱水的沼气输入沼气储存柜13中，再经过阻火装置14，用于发电、燃烧等；上清液厌氧发酵池产生的大量沼液直接接入沼液有机肥加工罐10(又称有机肥发酵罐)中，并通过在线水质监测仪11进行水质检测，合格后进入自动罐装机15进行沼液有机肥包装；沉淀物厌氧发酵池产生的沼渣，输入好氧发酵堆肥房12进行好氧堆肥发酵，发酵完成后再由罐装机12-5进行沼渣有机肥包装。

(2)上述收集澄清池的特点是底部为15～30°的倾斜平面，进水端高于比出水端。在距离池内高度五分之二至五分之三处布置有连通第一上清液管道3-2的上清液出水口，出水口上设有过滤膜，滤膜孔径为10～0.01毫米；第一上清液管道中设置有连通远程控制器的控制阀(电磁阀)，收集澄清池排出的上清液直接进入上清液酸化水解池。收集澄清池底部设有第一沉淀物管道4-2，沉淀物管道中配置着由远程控制器控制的泵，沉淀物在泵的作用下直接进入沉淀物酸化水解池。实际运行时上清液先排，下层沉淀物后排。

(3)上述上清液酸化水解池3的特点是设有第一搅拌器3-1，搅拌器由远程控制器控制，位于第一上清液管道3-2右侧的上清液入口处于池高度五分之四以上的位置。

沉淀物酸化水解池4设有第三搅拌器4-1，搅拌器通过远程控制器控制；位于第一沉淀物管道4-2右侧的沉淀物入口处于池内高度五分之四以上的位置。另外，第二上清液管道中配置着连接远程控制器的控制阀，连通第二上清液管道5-3的上清液酸化水解池的排水口处于池高度五分之一至五分之二位置；第二沉淀物管道中配置着连接远程控制器的泵，连通第二沉淀物管道6-3的沉淀物酸化水解池的沉淀物出口位于池高度五分之一至五分之二位置。

(4)上述上清液厌氧发酵池特点是池内设有第二搅拌器5-1，该搅拌器由远程控制器进行开关控制；温度传感器5-2位于搅拌器底端，温度数据直接输至远程控制器；连通第二上清液管道5-3的入口处于池高度五分之四以上的位置。另外，上清液厌氧发酵池的排水口5-4处于池高度五分之一至五分之二位置，上清液厌氧发酵池的上清液沼气排出口5-5位于顶部，沼气排出口设置有连接远程控制器的控制阀；

沉淀物厌氧发酵池中设有第四搅拌器6-1，温度传感器6-2位于搅拌器底端，温度数据直接输至远程控制器；连通第二沉淀物管道6-3的沉淀物入口处于池高度六分之五以上的位置。沉淀物厌氧发酵池的沉淀物排出口6-4处位于池高度五分之二至五分之三位置，该排出口部位安装有抽取沉淀物的泵，该泵也连接远程控制器；沉淀物厌氧发酵池的沉淀物沼气排出口6-5位于顶部，沼气排出口设置有连接远程控制器的控制阀。

上清液厌氧发酵池与沉淀物厌氧发酵池均采用双层保温全密封中空结构，分为外壳层56-1、中间空层56-2以及内壳层56-3；中间空层可通入水蒸气进行加热。在外壳层一端上部设有水蒸气进口56-4，通过管道连通着加热装置(加热装置可以是电热水器或热水锅炉)；对面低端设有冷水出口56-5。未被排出的沼渣和沼液用作下一次发酵的菌种。

(5)上述脱硫脱水设备(图2所示)采用干法脱硫的高活性纳米三氧化二铁脱硫剂置于脱硫塔中，沼气从底部进入，上部出去。三氧化二铁的脱硫药效由在线监测器18检测脱硫后的沼气含硫浓度判定；当含硫浓度＞15mg/m3时，判定其已失效，需要进行置换，并将失效脱硫剂可暴露于空气24小时进行再生。脱硫后的沼气经过冷却塔进行脱水，然后进入储存柜。以上脱硫脱水设备均为常规设备。

(6)沼液有机肥生产过程是，首先在沼液有机肥加工罐(常规设备，直接外购配置)中通过水质在线检测仪对沼液进行水质检测，主要指标是大肠杆菌等细菌；达到标准后，通过罐体底部输至自动罐装机15处进行罐装，所装规格从500ml-10l大小不等，不合格则启动位于沼液罐中的紫外灭菌灯16，进行灭菌，直到水质合格。

(7)好氧发酵堆肥房(常规设备)的房顶12-1覆盖太阳能吸热板；太阳能吸热板通过水管，将吸热升温的热水输送至好氧发酵堆肥房内的散热器，以提高发酵效率；好氧发酵堆肥房的侧面墙12-2上还制作有透风洞12-3，房内设有搅拌器12-4，堆肥处理一般4～5天即可完成；完成好氧发酵后需进行病菌质量检测，合格后沼渣与复合化肥按照100:1～5的质量比例添加复合化肥，沼渣与ETS菌群按照100:1～4的质量比例添加ETS菌群，进行肥效增加处理；搅拌均匀后，通过灌装机12-5进行罐装；不合格进行加热灭菌处理(常规灭菌处理)。

(8)为防止整个过程的沼气泄漏风险，本发明还分别在厌氧发酵池出入口、沼气脱硫脱水出入口、储气柜出入口安装沼气浓度检测器17，将检测数据及时传入远程控制器，一旦发生超标即可进行报警，并提醒及时维修。

Claims (8)

1.一种生活污水资源化处理方法，按以下步骤进行：

1)先对生活污水进行收集沉淀澄清，分别输出上清液和沉淀物；

2)所述上清液依次通过酸化水解及厌氧发酵，产生的沼液用于生产沼液有机肥；

所述沉淀物也依次通过酸化水解及厌氧发酵，产生的沼渣进行好氧发酵堆肥后生产沼渣增效有机肥；

3)步骤2)中上清液厌氧发酵产生的沼气与沉淀物厌氧发酵产生的沼气汇集后依次进行脱硫、冷却以及储存，以用于发电和燃烧。

2.根据权利要求1所述的生活污水资源化处理方法，其特征在于：所述上清液的酸化水解及厌氧发酵，以及沉淀物的酸化水解及厌氧发酵，均通过远程控制器控制。

3.一种生活污水资源化处理装置，包括一远程控制器(1)；其特征在于该装置中：

1)连通生活污水收集管的收集澄清池(2)，通过上清液管道依次连通上清液酸化水解池(3)和上清液厌氧发酵池(5)，又通过沉淀物管道依次连通沉淀物酸化水解池(4)和沉淀物厌氧发酵池(6)；

2)上清液厌氧发酵池输出沼气的气管与沉淀物厌氧发酵池输出沼气的气管并联后依次接通脱硫塔(8)、冷却塔(9)以及沼气储存柜(13)；

3)上清液厌氧发酵池通过输出沼液的管道依次连通生产沼液有机肥的有机肥加工罐(10)以及自动灌装机(15)；

沉淀物厌氧发酵池通过输出沼渣的管道依次连通生产沼渣增效有机肥的好氧发酵堆肥房(12)以及灌装机(12-5)；

4)收集澄清池的上清液管道的出口配置着由远程控制器控制的控制阀，收集澄清池底部的沉淀物管道中配置着由远程控制器控制的泵；

上清液酸化水解池中安装有连接远程控制器的第一搅拌器(3-1)以及温度传感器；上清液酸化水解池的上清液管道中配置有连接远程控制器的控制阀；

沉淀物酸化水解池中安装有连接远程控制器的第三搅拌器(4-1)以及温度传感器；沉淀物酸化水解池的沉淀物管道中配置有连接远程控制器的泵；

沉淀物厌氧发酵池的沉淀物出口(6-4)部位安装有抽取沉淀物且连接远程控制器的泵；

所述上清液厌氧发酵池的沼气排出口以及沉淀物厌氧发酵池的沼气排出口均位于池顶部，并且分别配置有连接远程控制器的控制阀；上清液厌氧发酵池以及沉淀物厌氧发酵池还分别安装有连接远程控制器的搅拌器。

4.根据权利要求3所述的生活污水资源化处理装置，其特征在于：所述收集澄清池的底部是与水平面成15～30°的斜面，进水端高于出水端。

5.根据权利要求4所述的生活污水资源化处理装置，其特征在于：所述收集澄清池的上清液出水口位于池高的五分之二至五分之三处。

6.根据权利要求5所述的生活污水资源化处理装置，其特征在于：所述上清液出水口配置有滤膜。

7.根据权利要求6所述的生活污水资源化处理装置，其特征在于：所述上清液厌氧发酵池与沉淀物厌氧发酵池的壳体均为保温密封的双层中空结构，其中的中间空层(56-2)为可通入水蒸气的加热层，外部加热装置提供的水蒸气通过水蒸气进口连通该加热层。

8.根据权利要求7所述的生活污水资源化处理装置，其特征在于：所述好氧发酵堆肥房内设置有帮助发酵用的散热器，好氧发酵堆肥房的顶部覆盖为散热器供热的太阳能吸热板，侧面墙制有透风洞，房内布置有搅拌器(12-4)。