CN110041950A - 农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，是以农林废弃物干馏热解产生的生物质气作为曝气气体，采用曝气处理的原理提供了一种成本低、简便、快捷处理城乡黑臭水体的方法，该方法原料来源广泛、成本低，可简便快捷的处理黑臭水体，且解决了农林废弃物尤其是累积重金属的农林废弃物的处理问题，实现了废物的资源化利用。

Description

农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其是涉及一种农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法。
背景技术
我国是农业大国，农林作物资源丰富，相对应地产生了大量的农林废弃物，农林废弃物不合理加以利用便造成了资源的浪费，甚至变成污染物，同时农药和化肥的滥用以及土壤中重金属的污染造成了农作物秸秆中负载了一定量的重金属污染物，农作物秸秆还田处理使农作物秸秆中富集的重金属、农药残留被再次引入土壤，会给土壤造成严重的二次污染，农作物还田处理造成了土壤污染的恶性循环，因此农林废弃物合理化的资源化利用成为国民经济健康发展的重要课题。
城乡人畜排泄物、生活污水的随意排放造成了河流、河渠等污染，河流河渠中的大量有机污染物在好氧微生物的生化作用下，消耗了水体中大量的氧气，使水体转化为厌氧状态，致使厌氧细菌大量繁殖，有机物腐败、分解、发酵使水体变黑、变臭，黑臭水体中溶解氧低，好氧微生物量少导致有机质腐败，使河水中的鱼、虾、鸭、鹅等生物无法生存，阻碍了水资源的利用，且严重影响了生态环境的治理，给人们的生活带来了极大的困扰甚至影响了人们的正常生活，城乡黑臭水体的治理已成为一个普遍而严重的社会问题。
目前城乡黑臭水体存在以下特点：一是广泛性，在城镇乡村普遍存在；二是小量性和分散性，在城镇中的各种小村庄、小型养殖场、屠宰场、河塘、沟渠中随处可见。城乡黑臭水体的上述特点，利用现有的技术处理，存在投入分散、成本高、工艺复杂、处理困难的问题，因此亟需提供一种简便、快捷、投入小成本低的城乡黑臭水体处理方法。
发明内容
基于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，以农林废弃物干馏生物质气作为曝气气体，采用曝气处理的原理提供了一种成本低、简便、快捷处理城乡黑臭水体的方法，解决了目前黑臭水体处理方法中工艺复杂、成本高、处理困难的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，包括以下步骤：
1)装料步骤：将农林废弃物切断粉碎后，填入热解装置的填料炉体中，农林废弃物下延炉体10-15厘米处点燃，引燃农林废弃物，待初填入的农林废弃物完全点燃后，继续添加农林废弃物，进行干馏热解；
2)热解步骤：控制热解装置的热解温度，使农林废弃物在热解装置中发生热解反应，随着热解装置中农林废弃物的减少，持续添加农林废弃物，热解过程产生生物质气体和生物炭；
3)曝气步骤：步骤2)热解反应产生的生物质气体通过抽气泵进入污水处理池，生物质气体曝气处理黑臭污水。
进一步地，所述的农林废弃物包括农作物废弃物、木屑、树叶、杂草、生物质垃圾、其他农林废弃物中的一种或几种。
进一步地，所述的农林废弃物包括富集重金属的农林废弃物。
进一步地，所述的热解温度分为低温、中温、高温，其中低温为450-500℃，中温为500-750℃，高温为750℃以上。
进一步地，所述的生物质气体包括高温气态木醋酸、二氧化碳、氮气、氢气、一氧化碳。
进一步地，步骤3)所述的污水处理池由气水冷却混合槽(20)、蓄水槽(22)、净化槽(24)组成，污水由进水口(18)进入气水冷却混合槽(20)，鼓泡混合生物质气体后由上部流入蓄水槽(22)，再由抽水泵(23)抽送后流入净化槽(24)。
进一步地，所述的热解装置由热解器(2)、旋风除尘器(11)、抽气泵(16)、气水冷却鼓泡混合器(21)和连接管道(15)、(17)组成，热解器(2)的出气口(9)与旋风除尘器(11)的进气管(10)相连通，旋风除尘器(11)的出气口(14)通过管道(15)与抽气泵(16)的进气口相连通，抽气泵(16)的出气口通过管道(17)与气水冷却鼓泡混合器(21)相连，气水冷却鼓泡混合器(21)置于气水冷却混合槽(20)的中下部没入污水一定深度。
进一步地，所述的热解器由壳体(3)、环形气体道(4)、出气口(9)、引风机(5)、节流阀(6)、进风管(37)、供氧器(38)、螺旋卸炭器(7)组成；壳体(3)上部为开放口；壳体(3)中部与环形气体道(4)相交合位置的壳壁上均布有通气小孔(40)，使壳体(3)内腔与环形气体道(4)连通；壳体(3)下部为锥体，与螺旋卸灰器(7)相通；环形气体道(4)一侧设置有出气口(9)；供氧器(38)处于壳体(3)内腔的中下部，通过进风管(37)、节流阀(6)与鼓风机(5)出气口连接，供氧器(38)壳壁上均布有通气小孔(39)；螺旋卸灰器(7)安装于热解器壳体(3)下部，并与壳体(3)内腔连通，螺旋卸灰器(7)一端下部设有卸灰口(8)。
进一步地，所述的气水冷却鼓泡混合器(21)的进气口(41)安装在连通管(42)上，连通管(42)上安装若干个均布有出气小孔的鼓气管(43)。
进一步地，所述的旋风除尘器(11)下部设置有积尘桶(12)，积尘桶下部一侧设有清尘口(13)。
本发明的工艺流程(图1所示)具体为：
A是农林废弃物的热解装置，包括进料区、分解区和沉降区，农林废弃物经进料管进入干馏热解分解区，干馏热解过程中农林废弃物原料体积缩小，自动下脱，上边原料随脱落下移，随之产生的生物炭最终留在沉降区；而产生的生物质气经抽气泵B抽提进入污水处理池C，高温生物质气在污水池中与污水鼓泡混合冷却，增加了污水的流动性，同时对污水具有杀菌灭菌作用，且与污水中有机物发生反应进而达到降低污水中污染物和污水臭味色度的目的，处理后的污水进入净水区D。
本发明的有益效果是：
本发明是以农林废弃物污染物作为原料，尤其是富集重金属、农药残留的植物，来源广泛，成本低，同时解决了农林废弃物(包括富集重金属植物)的处理问题，变废为宝，变污为宝，实现废物的资源化利用，具有更强的实用性。
本发明采用农林废弃物污染物生物质气作为曝气气体，曝气气体包含高温气态木醋酸、二氧化碳、氢气、一氧化碳，高温气态木醋酸在污水中冷凝形成木醋酸液体，其可限制特定微生物的活动，而阻止微生物产生臭气(氨和硫化氢气体)，而达到除臭的目的，且其能与污水中的有机物发生反应而使污染物发生转化形成无毒无害的物质。同时产生的大量的二氧化碳、一氧化碳以及氢气注入污水中，一方面促进污水的水流动性，增加污水中的溶解氧，另一方面改变病毒微生物的生存环境，而达到杀灭病毒、病菌的作用。
本发明的热解曝气装置可移动，使污水处理简便快捷，且热解曝气装置可通过调控热解温度，控制热解产物的比例以达到处理不同污染水体的目的。
本发明处理方法工艺简单，适用性广，适合不同污染程度(包括小范围和大范围以及不同污染程度)的黑臭水体，且设施投入少，运行成本低，远远低于目前处理黑臭水体的现有技术，能适应经济不发达的村镇和小型养殖场的污水处理，提高污水处理的覆盖率，促进环境保护。
附图说明
图1为本发明的工作流程图。
图2为本发明热解装置的结构示意图。
图3为本发明热解器结构示意图。
图4为本发明热解器俯视示意图。
图5为本发明气水冷却鼓泡混合器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，包括以下步骤：
1)装料步骤：将富集重金属的农林废弃物切断后，初填入热解装置的填料管道中，农林废弃物超出管道10-15厘米处点燃，引燃农林废弃物，待初填入的农林废弃物完全点然后，继续添加农林废弃物，进行干馏热解；
2)热解步骤：控制热解装置的热解温度在低温400-500℃，使农林废弃物在热解装置中发生热解反应，随着热解装置中农林废弃物的减少，持续添加农林废弃物，热解过程产生生物质气体和生物炭；
3)曝气步骤：步骤2)热解反应产生的生物质气体通过抽气泵进入污水处理池，生物质气体曝气处理黑臭污水。
本方法是在低温下热解累积重金属的农林废弃物，产生的生物质炭多，其中热解产生的生物质气体和生物炭的重量比为1∶1，生物质气体中气态木醋酸和其他气体的重量比为3∶7。
进一步地，所述的热解装置由热解器(2)、旋风除尘器(11)、抽气泵(16)、气水冷却鼓泡混合器(21)和连接管道(15)、(17)组成，热解器(2)的出气口(9)与旋风除尘器(11)的进气管(10)相连通，旋风除尘器(11)的出气口(14)通过管道(15)与抽气泵(16)的进气口相连通，抽气泵(16)的出气口通过管道(17)与气水冷却鼓泡混合器(21)相连，气水冷却鼓泡混合器(21)置于气水冷却混合槽(20)的中下部没入污水一定深度。
进一步地，所述的热解器由壳体(3)、环形气体道(4)、出气口(9)、引风机(5)、节流阀(6)、进风管(37)、供氧器(38)、螺旋卸炭器(7)组成；壳体(3)上部为开放口；壳体(3)中部与环形气体道(4)相交合位置的壳壁上均布有通气小孔(40)，使壳体(3)内腔与环形气体道(4)连通；壳体(3)下部为锥体，与螺旋卸灰器(7)相通；环形气体道(4)一侧设置有出气口(9)；供氧器(38)处于壳体(3)内腔的中下部，通过进风管(37)、节流阀(6)与鼓风机(5)出气口连接，供氧器(38)壳壁上均布有通气小孔(39)；螺旋卸灰器(7)安装于热解器壳体(3)下部，并与壳体(3)内腔连通，螺旋卸灰器(7)一端下部设有卸灰口(8)。
进一步地，所述的气水冷却鼓泡混合器(21)的进气口(41)安装在连通管(42)上，连通管(42)上安装若干个均布有出气小孔的鼓气管(43)。
进一步地，所述的旋风除尘器(11)下部设置有积尘桶(12)，积尘桶下部一侧设有清尘口(13)。
进一步地，所述的污水处理池由气水冷却混合槽(20)、蓄水槽(22)、净化槽(24)组成，污水由进水口(18)进入气水冷却混合槽(20)，鼓泡混合生物质气体后由上部流入蓄水槽(22)，再由抽水泵(23)抽送后流入净化槽(24)。
实施例2
一种农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，包括以下步骤：
(1)装料步骤：将富集重金属的农林废弃物切断后，初填入热解装置的填料管道中，农林废弃物超出管道10-15厘米处点燃，引燃农林废弃物，待初填入的农林废弃物完全点然后，继续添加农林废弃物，进行干馏热解；
(2)热解步骤：控制热解装置的热解温度在中温500℃-750℃，使农林废弃物在热解装置中发生热解反应，随着热解装置中农林废弃物的减少，持续添加农林废弃物，热解过程产生生物质气体和生物炭；
(3)曝气步骤：步骤(2)热解反应产生的生物质气体通过抽气泵进入污水处理池，生物质气体曝气处理黑臭污水。
本方法是在中温条件下热解农林废弃物，其中，热解累积重金属的农林废弃物产生生物质气和生物炭的重量比为2:1，生物质气体中气态木醋酸和其他气体的重量比为1:1。
所述的热解装置和污水处理池的结构见实施例1。
实施例3
一种农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，包括以下步骤：
(1)装料步骤：将富集重金属的农林废弃物切断后，初填入热解装置的填料管道中，农林废弃物超出管道10-15厘米处点燃，引燃农林废弃物，待初填入的农林废弃物完全点然后，继续添加农作物废弃物，进行干馏热解；
(2)热解步骤：控制热解装置的热解温度在高温750℃以上，使农林废弃物在热解装置中发生热解反应，随着热解装置中农林废弃物的减少，持续添加农林废弃物，热解过程产生生物质气体和生物炭；
(3)曝气步骤：步骤(2)热解反应产生的生物质气体通过抽气泵进入污水处理池，生物质气体曝气处理黑臭污水。
本方法是在高温下热解累积重金属的农林废弃物，产生的生物质气体多，其中，热解产生的生物质气体和生物炭的重量比为4∶1，生物质气体中气态木醋酸和其他气体的重量比1∶1。
所述的热解装置和污水处理池的结构见实施例1。
应用例1
城镇雨污未分离水曝气情况：
采用农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法处理某城镇雨污未分离水，污水中氨氮、COD的含量分别为45.2mg/L、343mg/L，其中污水量2000t，农林废弃物与污水的重量比为1∶2000，处理前后污水中氨氮、COD的含量如表1。
表1.农林废弃物干馏热解曝气处理前后污水中氨氮、COD的含量(mg/L)
本发明方法处理后的污水中的氨氮、COD的含量明显降低，且处理迅速，处理10分钟后，黑臭水体的臭味消失，2小时后水体的浑浊度下降，呈深绿色，3小时后水体颜色转为浅绿色，4小时后水体变得澄清，水体变化明显，说明本发明处理方法能有效地降低污水中氨氮、有机物含量，能明显改善黑臭水体的臭味和色度。
应用例2
肉联屠宰厂污水处理状态：
牲畜在屠宰过程中，剩余大量的腹中物或冲洗水，大的肉联在屠宰车间和自备污水处理之间多有距离，连接多为阴沟，阴沟中的污水中散发大量臭味，污染空气，影响厂区及场外居民生活空气质量；用农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法直接对阴沟中的污水进行处理，其中农林废弃物与污水的重量比为1∶3000。处理前后污水中的氨氮、COD的含量如表2所示。
表2.热解曝气处理屠宰场污水前后污水中氨氮、COD的含量(mg/L)
本发明方法处理氨氮、COD含量较高的污水时，在农林废弃物较少的使用量下，也有效地降低了污水中的氨氮、COD的含量，处理后污水中的臭味明显消减；本发明的农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法简便快捷，既可以对屠宰场的阴沟污水处理，也可在污水处理装置中处理，操作方便，不受空间和地域的限制。
成本估算：
本发明农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法中，处理一万吨黑臭污水，需消耗原料成本1000元，其中每吨秸秆200元，每万吨水需5吨秸秆；维护成本(用工、水电费等)200元。总计：处理一万吨黑臭污水需消耗成本1200元＝原料成本1000元+维护成本200元，处理一吨黑臭污水需消耗0.12元，成本远远低于现有污水处理方法。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）装料步骤：将农林废弃物切断粉碎后，填入热解装置的填料炉体中，农林废弃物下延炉体10-15厘米处点燃，引燃农林废弃物，待初填入的农林废弃物完全点燃后，继续添加农林废弃物，进行干馏热解；
2）热解步骤：控制热解装置的热解温度，使农林废弃物在热解装置中发生热解反应，随着热解装置中农林废弃物的减少，持续添加农林废弃物，热解过程产生生物质气体和生物炭；
3）曝气步骤：步骤2）热解反应产生的生物质气体通过抽气泵进入污水处理池，生物质气体曝气处理黑臭污水。
2.如权利要求1所述的农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，其特征在于，所述的农林废弃物包括农作物废弃物、木屑、树叶、杂草、生物质垃圾、其他农林废弃物中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，其特征在于，所述的农林废弃物包括富集重金属的农林废弃物。
4.如权利要求1所述的农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，其特征在于，步骤2）所述的热解温度分为低温、中温、高温，其中低温为450-500℃，中温为500-750℃，高温为750℃以上。
5.如权利要求1所述的农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，其特征在于，所述的生物质气体包括高温气态木醋酸、二氧化碳、氮气、氢气、一氧化碳。
6.如权利要求1所述的农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，其特征在于，步骤3）所述的污水处理池由气水冷却混合槽(20)、蓄水槽(22)、净化槽(24)组成，污水由进水口(18)进入气水冷却混合槽(20)，鼓泡混合生物质气体后由上部流入蓄水槽(22)，再由抽水泵(23)抽送后流入净化槽(24)。
7.如权利要求1所述的农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，其特征在于，步骤2）所述的热解装置由热解器(2)、旋风除尘器(11)、抽气泵(16)、气水冷却鼓泡混合器(21)和连接管道(15)、(17)组成，热解器(2)的出气口(9)与旋风除尘器(11)的进气管(10)相连通，旋风除尘器(11)的出气口(14)通过管道(15)与抽气泵(16)的进气口相连通，抽气泵(16)的出气口通过管道(17)与气水冷却鼓泡混合器(21)相连，气水冷却鼓泡混合器(21)置于气水冷却混合槽(20)的中下部没入污水一定深度。
8.如权利要求7所述的农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，其特征在于，所述的热解器(2)由壳体(3)、环形气体道(4)、出气口(9)、引风机(5)、节流阀(6)、进风管(37)、供氧器(38)、螺旋卸炭器(7)组成；壳体(3)上部为开放口；壳体(3)中部与环形气体道(4)相交合位置的壳壁上均布有通气小孔(40)，使壳体(3)内腔与环形气体道(4)连通；壳体(3)下部为锥体，与螺旋卸灰器(7)相通；环形气体道(4)一侧设置有出气口(9)；供氧器(38)处于壳体(3)内腔的中下部，通过进风管(37)、节流阀(6)与鼓风机(5)出气口连接，供氧器(38)壳壁上均布有通气小孔(39)；螺旋卸灰器(7)安装于热解器壳体(3)下部，并与壳体(3)内腔连通，螺旋卸灰器(7)一端下部设有卸灰口(8)。
9.如权利要求7所述的农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，其特征在于，所述的气水冷却鼓泡混合器(21)的进气口(41)安装在连通管(42)上，连通管(42)上安装若干个均布有出气小孔的鼓气管(43)。
10.如权利要求7所述的农林废弃物干馏热解曝气黑臭水体处理方法，其特征在于，所述的旋风除尘器(11)下部设置有积尘桶(12)，积尘桶下部一侧设有清尘口(13)。
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