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      沼氣池引射循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)勢與構建

      2019-11-27 06:02:20馬翠忠周正穎
      中國新技術新產品 2019年19期
      關鍵詞:化糞池沼氣池垃圾處理

      馬翠忠 周正穎

      摘 ?要:集化糞池、垃圾池、沼氣池于一體,以污水、垃圾處理為重點,是新農村建設的必備裝置。沼氣的生產與儲存在空間上分離,發(fā)酵池無氣室、不結殼、無氣密性要求、不存在漏氣故障,使用壽命長,儲氣罐壓力穩(wěn)定。長方形替代圓形以適應有限的空間,平頂替代拱頂以降低施工難度。上下格化糞池產生的沼氣可以回收利用,減少了大氣污染。自動循環(huán)系統(tǒng)方便管理,產氣率高。

      關鍵詞:長方形;沼氣池;垃圾處理;兩步發(fā)酵;引射循環(huán);上下格;化糞池

      中圖分類號:S216.4 ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼:A

      圓筒形水壓式沼氣池在我國應用已有半個多世紀,有許多優(yōu)點,但也有4個弊端。1)施工難度較大,需要專業(yè)技術人員進行建造,施工人員需要經(jīng)過培訓并獲取資格證書、持證上崗。2)故障率高?;炷潦欠菤饷苄圆牧希枰M行多遍密封作業(yè)才能勉強不漏氣,加上水壓式沼氣池設計壓力較高,更增加了漏氣的風險,一旦漏氣將導致沼氣池停用甚至報廢。3)不適應秸稈原料,出料難,同樣也不適宜處理生活垃圾。4)建造工序多,工序之間需要停工等待,多次施工,工期長。另外,由于大多數(shù)農戶住宅前只有1 m~2 m的空地,沒有足夠的空間建造圓形沼氣池。

      材料的性能與功能匹配是選材的基本原則,利用混凝土容器儲存沼氣是不適宜的,與其采取復雜的工藝彌補性能的不足,不如選擇性能匹配的材料。將沼氣的生產與儲存在空間上分離,采用氣密性能好的材料制作儲氣罐才是最佳選擇。

      1 長方形沼氣池的構造

      沼氣池由發(fā)酵池(圖1)和濕式儲氣罐(圖2)構成,屬于國標中的分離儲氣浮罩沼氣池。

      發(fā)酵池為長方形,典型尺寸3×1×2m3,池底為現(xiàn)澆混凝土,池墻為預制空心磚砌筑,池墻的一端為斜面,作為垃圾的入口。預制混凝土板砌筑在池墻中部,將發(fā)酵池分為上下2個部分,上部為固體垃圾酸化池,下部為厭氧發(fā)酵間,與便池相連,污水管連接便池,污水經(jīng)便池進入?yún)捬蹰g。

      厭氧間蓋板底面四周凸起,用于阻擋沼氣外溢,沼氣從蓋板中間孔溢出進入集氣罩,集氣罩用塑料盆代替,用繩索固定于蓋板上,集氣罩下部放置細濾網(wǎng)(防蚊蠅網(wǎng))阻擋浮渣,防止管道堵塞。

      擋料管放置于出料孔上部。1) 阻擋垃圾進入?yún)捬蹰g。2)防止出料孔堵塞,保持循環(huán)水路暢通。垃圾堆積達到擋料管高度時應及時出料,出料時移開檔料管,使酸化池內固液分離,方便清理。

      引射器用PVC三通制作,出水管與便池相連,所在區(qū)域用粗濾網(wǎng)(孔徑1 cm左右)與酸化池隔離。

      濕式儲氣罐由蓄水池和儲氣罐組成,蓄水池為磚混結構,φ1.2m×H1.2m;儲氣罐為鋼結構,φ1m×H1m,平頂內設加強筋,外部均布4個圓鋼導向桿,環(huán)氧樹脂漆防腐處理,工作壓力2 kPa,下部為混凝土預制配重環(huán)。罐體重心在下部,自動保持直立狀態(tài),導向桿用于防止罐體與水池摩擦,保護防腐涂層。

      配重計算:罐體+配重-浮力=罐體截面積0.785 m2×壓力200 kg/m2=157 kg。罐體按3 mm鋼板計算自重92 kg,配重在水中的重量應為65 kg,體積=重量/(混凝土密度-水密度)=0.046 m3,外徑φ110 cm,厚度按10 cm計算,內徑φ79 cm。

      2 發(fā)酵工藝

      沼氣池采用兩步發(fā)酵工藝,以垃圾、污水處理為重點,不再以單純獲取能源為目的。

      糞便、污水(不包括洗浴污水)進入?yún)捬醢l(fā)酵間,厭氧間為非密閉空間,產生的沼氣隨時溢出,暫存在集氣罩內。固體懸浮物全部集中在厭氧間蓋板下,長期浸泡于水中,水解后下沉,不會出現(xiàn)浮渣結殼現(xiàn)象。

      餐廚垃圾、果皮果核、打掃庭院的雜草、樹葉包括塵土、爐灰渣等進入酸化池,可降解物質經(jīng)水解、酸化后,酸化液由引射循環(huán)系統(tǒng)輸送進入?yún)捬蹰g繼續(xù)發(fā)酵。

      酸化池水位應高于引射器出水口20 cm,利用水封以保持儲氣罐壓力。

      新建沼氣池啟動時應用新鮮的豬、牛糞便,在池內堆漚發(fā)酵,以便快速產氣,切忌使用存放時間過長的原料或碳氮比低的雞糞等原料。

      當獲取啟動原料有困難時,也可不投放任何原料,按比例加入接種物,加水后直接使用。此時沼氣產量較少,可用污水泵帶動引射器沖廁。

      冬季應采取保溫措施,確保沖廁管道暢通。也可提高溢流水位,讓沖廁管道淹沒在冰凍層以下。

      3 引射循環(huán)系統(tǒng)

      引射循環(huán)系統(tǒng)如圖3所示,根據(jù)不同情況,有3種循環(huán)方式。

      3.1 自動循環(huán)

      集氣罩、“U”形管、引射器共同構成間歇式引射循環(huán)系統(tǒng),隨著沼氣的積累,集氣罩內的水位逐漸下降,當水位低于“U”形管的最低點時,沼氣從“U”形管排出,帶動引射器工作,將酸化液送入?yún)捬蹰g,同時對便池進行沖洗。隨著沼氣的排出,集氣罩內的水位逐漸上升,當水位到達“U”形管的端口時,污水進入“U”形管,阻斷沼氣通道,引射器停止工作。

      3.2 手動循環(huán)

      打開沖廁開關,集氣罩中的沼氣立即排出,帶動引射器工作,沖洗便池。

      3.3 水泵循環(huán)

      冬季或產氣較少時可用污水泵帶動引射器工作進行沖廁。引射器可以使循環(huán)流量增加到水泵流量的數(shù)倍,可以選擇流量較小的水泵。

      4 長方形沼氣池的特點

      長方形沼氣池的特點如下。1)結構簡單,技術門檻低,普通建筑工人即可完成作業(yè)。2)用工少,工期短。預制件工廠化生產,現(xiàn)場施工一個工作日即可完成。不含土方開挖工程量,工期由原來的10天以上縮短為1天,用工由原來的8個減少為2個。3)可以處理生活垃圾。酸化池容積大,使用時間長,垃圾分解徹底,深度淺且廣口的酸化池出料容易??纱蟠鬁p少垃圾集中外運量,又獲得了有機肥。4)自動循環(huán),管理方便。5)沼液沖廁,節(jié)約用水,減少排放。6)厭氧間無氣室,不承壓,不存在漏氣故障,使用壽命長。儲氣罐壓力穩(wěn)定,存量一目了然。7)使用安全。平時應蓋好頂蓋板,防止人畜掉入池內;人員進入發(fā)酵池后不存在缺氧情況,無人身安全隱患;儲氣罐在水中,空氣被排空,沼氣中不會混入空氣,無爆炸危險。

      5 上下格化糞池

      傳統(tǒng)化糞池的每一格為水平排列,該設計為上下結構(圖4),上格為沉淀池,下格與空氣完全隔離,為厭氧發(fā)酵間。

      污水直接進入下格的厭氧環(huán)境,滯留時間長,蟲卵殺滅效果好。固體懸浮物被攔截在厭氧間蓋板以下浸泡在水中,水解后下沉,不會浮出水面。污泥存儲空間大,不會造成堵塞。上格沉淀池面積大,抗沖擊能力強,出水路徑長、流速慢,沉淀池中污泥含量少,氣體產生少,沉淀效果好。

      厭氧間前部的進水管深入中間位置,使污水直接進入富含厭氧污泥的區(qū)域,反應速度快。間歇式引射內循環(huán)系統(tǒng)對中部的厭氧污泥自動攪拌,使污水與厭氧菌混合均勻,反應完全。后部為沉淀區(qū),降低了出水中污泥含量。

      化糞池啟用前要加入足量的接種物,產生的沼氣回收利用,以減少對大氣的污染,居民小區(qū)內的多個化糞池可以共用一個儲氣罐。出料時當上格中的污水全部回流到下格時即停止,以保留充足的活性污泥。

      6 在養(yǎng)殖污水處理上的應用

      以“一圈一池,糞不出圈,就地處理,集中利用”為指針,以上下格化糞池為基礎,為圈內的每一條下水道分別設置一個引射器,利用手動循環(huán)沖洗下水道。與傳統(tǒng)水壓式沼氣池相比,成本降低,可靠性提高。

      沼液沖洗圈舍雖然可以節(jié)水減排,但會積累氨氮,抑制厭氧菌活性,降低沼氣產量,在水資源不是特別貧乏的地區(qū),不建議采用。一例沼氣工程,沼液全部回流,一年后反應幾乎完全停止,教訓深刻。

      參考文獻

      [1]農業(yè)部科技教育司.戶用沼氣池標準圖集:GB/T4750—2002 [S].北京: 中國標準出版社,2003:1.

      [2]農業(yè)部.戶用沼氣池設計規(guī)范:GB/T4750—2016[S]. 北京: 中國標準出版社,2016:11.

      [3]馬翠忠.脈沖引射內循環(huán)厭氧反應器[P].中國專利:ZL 2010 1 0581566.X,2013-03-06.

      [4]馬翠忠.分布式養(yǎng)殖污水處理系統(tǒng)[J].中國沼氣,2012(2):29-30.

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