[发明专利]沼气发酵原料液中泥沙分离的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及本发明涉及一种含泥沙有机污水的泥沙分离方法与装置，尤其涉及养牛场、养鸡场等高浓度有机废水进行沼气发酵处理时的泥沙分离工艺与设备。

背景技术

近年来，我国的沼气发酵应用工程发展很快，但在牛粪、鸡粪等一类含沙量较高的有机废水沼气发酵工程中，存在着泥沙分离困难，严重影响设备性能与运行效果的问题。

沼气发酵厌氧处理远不及好氧生物处理应用广泛、技术成熟，但二者又同属于废水生物法处理技术，因此在沼气发酵设备特别是原料预处理等配套设备的研制或开发中大量借鉴或直接套用了好氧处理的相关技术。比如目前较为成熟的污水沉砂处理工艺方法有平流式沉砂池、竖流式沉淀池、辐射流沉淀池等，但所有此类技术设备都是来自于传统的污水好氧生物处理工艺，几乎没有一例是专为沼气发酵开发的成熟工艺设备。这类技术至少有两个缺点使其不可能适合沼气发酵：其一是这类工艺设备的根本目的是污水净化，它追求的是能把固形物从水中分离出来，而沼气发酵多了一个重要目的，它除了水质净化外，还追求能源产出，要求尽可能多地的将有机物变废为宝，转化成沼气。因此沼气发酵的原料除砂时要求只把固形物中的泥砂除掉，有机物固体要尽可能留下来产沼气。其二是从这类设备的设计理论来看，也不可能很适合应用于沼气发酵，污水处理中的沉砂池设计依赖于自由沉降理论、浅层沉降原理、理想沉淀池模型等基础理论；沉降计算大都利用Stokes理论公式。这类设计理论与计算方法都是建立在简单的两相流模型之上，相对更适用于低浓度固形物流体的固液分离，好氧法处理的污水大多是此类低浓度水，但沼气发酵特别注重高浓度固形物原料、注重有机固体与无机固体的固-固相宏观分离、属于复杂得多的高浓度的多相流模型，上述理论与计算方法显然不再适用。

因此，目前沼气发酵工程所应用的沉砂工艺本应该用于浓度相对很低的城市生活污水、工业废水，而不宜直接用于固形物浓度高得多的牛粪、鸡粪等含泥沙污水。在好氧生物处理污水工程中，有通过处理水回流等方式稀释原水的做法，但此作法不适合要求高浓度原料的沼气发酵，尤其不能用于规模化沼气工程。因为这类工程要求全年产气，必须保证发酵温度，所以处理废水浓度越低，成本越高，尤其是能量产出降低更多，甚至不但不产能，反而比传统好氧法能耗更高。

综上所述，可以说沼气发酵工艺中并没有针对自身原料特点的比较成熟的原料除砂技术。沼气工程的科研与技术开发最早集中在厌氧发酵与反应器，目前在沼渣沼液处理及其综合利用方面也得到加强，但是除砂等原料预处理研究开发非常薄弱，技术严重落后。因此高含泥沙的沼气发酵工程几乎都存在着分离效果差或有机物损失高的难题。如何有效地分离泥沙，特别是有机固形物与泥砂之间如何实现宏观的两相分离，被认为是这类泥沙高含量原料在沼气发酵时的难点所在。

发明内容

本发明的目的是提供一种沼气发酵原料液泥沙分离装置，包括原料调节池、水解池、泥沙分离槽、集水井，原料调节池设有搅拌器和原料输送泵，原料输送泵出水口下方和水解池进水端之间连有两侧具挡板的坡道，在所述坡道起点最低洼处两端紧靠侧壁开始，沿两端侧壁各设一个排水管，通向水解池，所述泥沙分离槽内安装有鼓风机喷口，外部安装有鼓风机，鼓风机喷口与鼓风机相连，在泥沙分离槽和集水井连接处的上部设有溢流堰。所述鼓风机的喷口位于溢流堰的下方。

所述坡道长度为0.5m～1.5m；所述坡道还设有仰角，一般此仰角在15°～40°范围以内；所述坡道的表面为起伏不平的波棱状，其波峰线或波谷线与料液流向垂直。

所述水解池和泥沙分离槽式一体式结构，下部相互连通，所述泥沙分离槽底部呈“V”字型。

本发明的目的另一个目的是提供一种利用上述装置分离泥沙的方法，包括以下步骤：

1)、依照原料处理量与形态特征设置原料均质池或者原料调节池，一般畜禽养殖废水的固形物浓度很高且极不均匀，进入泥沙分离工艺之前应做搅拌均质与浓度调节处理，当固形物浓度过高时可用沼气发酵回流液稀释，浓度控制在4％～8％为宜。

2)紧邻原料调节池设置水解酸化池，二池之间设置一种两侧带挡板的粗砂石分离坡道，作为初级分离工序，主要用于分离较大粒径的粗砂石。将原料液通过原料输送泵输送到两侧带挡板的坡道内，在此过程中，粗颗粒泥沙急剧失去动能，最终在重力作用下沉积于低洼处，而有机物密度较小，动能损失相对较小，可溢流进入水解池。

3)、原料输送泵停止运转期间，潴留于两侧带挡板的坡道内的污水可经过专用排放通道排入水解池，留下来的泥沙经人工或机械方法排除。