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上下格化糞池設(shè)計及其應(yīng)用

2020-05-06 03:36馬翠忠
中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2020年5期
關(guān)鍵詞:引射器集氣化糞池

馬翠忠

(山東省郯城縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,山東 臨沂 276100)

化糞池是凈化含有人畜糞便污水的設(shè)施, 由若干單元構(gòu)成,單元間用管或孔連通,每一個處理單元稱為一格,一般為2 格或3 格串聯(lián)工作。其主要有3 個功能。1)通過沉淀進行固液分離,液體經(jīng)凈化后排出,固體留存池內(nèi)。2)通過厭氧發(fā)酵降低有機物濃度。3)利用厭氧環(huán)境殺滅寄生蟲卵及病菌,最終達到糞便無害化的目的。

傳統(tǒng)化糞池的每一格為水平排列,上部直接與空氣接觸,有4 個弊端。1)固體懸浮物漂浮在池子上部,不能下沉得到分解,同時占用化糞池的有效容積。2)由于污水成分的復(fù)雜性,每格之間的連通孔很容易被異物堵塞。3)產(chǎn)生的沼氣不能收集利用,直排到大氣中造成空氣污染。4)化糞池前端還未完全無害化處理的污泥在清理時會被一起運走,污染環(huán)境。

上下格化糞池在參考文獻《沼氣池引射循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)勢與構(gòu)建》[3]已進行了介紹,該文再作進一步改進,增加了污泥床,并介紹其在養(yǎng)殖污水處理和公共廁所上的應(yīng)用。

1 上下格化糞池的構(gòu)造

上下格化糞池結(jié)構(gòu)如圖1 所示,由池身、活動蓋板、集氣罩、引射循環(huán)系統(tǒng)、污泥床、出水堰等構(gòu)成。

池身為長方形磚混結(jié)構(gòu),長寬比一般為3 ∶1,深度2 m。預(yù)制混凝土板砌筑在池墻上部1/3處,將化糞池分為上下兩格。下格為厭氧發(fā)酵間,污水直接進入下格。上格將從下格溢出的水進一步凈化。

上、下格通過出渣口連通,出渣口下部四周凸起,一方面防止沼氣從出渣口溢出,另一方面可以防止固體漂浮物從出渣口上浮。出渣口處在下格的末端,其下部是經(jīng)過充分發(fā)酵的污泥,從其正下方產(chǎn)生并溢出的氣體可忽略不計。

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。集氣罩固定于蓋板之上,下部放置過濾網(wǎng)阻擋浮渣,防止管道堵塞,集氣罩和蓋板四周用黏土封堵。

經(jīng)過下格沉淀,溢出到上格的水污泥含量極低,為提高上格的效率,設(shè)置污泥床附著厭氧菌。圖1 中為兩級串聯(lián)工作的上流式污泥床,從下到上依次為梁、承重網(wǎng)、紗網(wǎng)、石子。從下格溢出的污水經(jīng)一級污泥床凈化后,再經(jīng)過二級污泥床的進一步凈化,最后排出。

出水堰由PVC 管制作,上部切割若干“V”形槽,使出水分布均勻,并降低水位波動幅度。進水管用三通連接,以方便接種物加入和疏通管道,封堵部件應(yīng)可拆卸。

圖1 上下格化糞池

引射循環(huán)系統(tǒng)工作原理見參考文獻[1-3],引射器結(jié)構(gòu)如圖2 所示,用PVC 管件制作。以沼氣為動力的引射器必須具備氣、水分離功能,與氣水分離器做成一個整體,通過“U”形管與集氣罩相連。

圖2 中帶箭頭的實線為水流,虛線為氣流。左側(cè)圖為內(nèi)循環(huán)式,用于下格污泥的攪拌,中間圖為外循環(huán)式,用于養(yǎng)殖場下水道的沖洗,在公廁上應(yīng)用時,氣動引射器用于污泥的攪拌,以水泵為動力的引射器見圖2 中的右側(cè),用于通槽便池的沖洗。

圖2 引射器示意圖

上格有效深度的確定:有效深度是指“V”形槽到上格底板的高度,其決定了上格水位的高低,也就是決定了沼氣的壓力。沼氣必須有足夠的壓力為引射循環(huán)系統(tǒng)提供動力,儲氣罐壓力一般為200 mm 水柱,引射器工作壓力等于集氣罩內(nèi)氣體壓力減去儲氣罐壓力,集氣罩頂部到水面的高度是內(nèi)部氣體壓力的最小值,因此集氣罩頂部到水面的高度至少為400 mm 才能確保工作壓力不低于200 mm 水柱,一般情況有效深度不能小于650 mm。

化糞池產(chǎn)生的沼氣儲存在濕式儲氣罐內(nèi),儲氣罐參照參考文獻[2-3]建造,居民小區(qū)或養(yǎng)殖場內(nèi)的多個化糞池可以共用一個儲氣罐。

完工后應(yīng)進行滲漏試驗,下格的水加滿后上格蓋板所在的一側(cè)應(yīng)同步加水,防止出現(xiàn)水位差破壞蓋板的密封。

2 上下格化糞池的工作原理

污水從進水管進入下格,固體懸浮物上浮到下格上部隔板以下,不能浮出水面,浸泡在水中進行水解,水解后的殘渣沉淀在底部。隨著污泥的積累,前端的污泥以推流式向后端流動。液體部分經(jīng)厭氧發(fā)酵后從出渣口溢出到上格,在上格中通過兩級污泥床進一步凈化后排出。寄生蟲卵及病菌在厭氧環(huán)境下被殺滅,沉淀在池底。

有機物經(jīng)水解、厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣,沼氣暫存在集氣罩內(nèi)作為內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的動力源。引射循環(huán)系統(tǒng)在下格的中部,以產(chǎn)生的沼氣為動力通過引射器帶動污水上下循環(huán)流動攪拌污泥,使污水與污泥充分混合,加快反應(yīng)速度。

進水管深入下格中部,進入的污水對下格前端進行攪拌,自動循環(huán)系統(tǒng)對中段進行攪拌,而末端則無任何攪拌,以使污泥沉淀,避免污泥溢出。

為防止有限的活性污泥沉淀到底部或隨污水排出,給厭氧菌提供生存和繁殖的空間,上格有兩級上流式污泥床,用于附著污泥,使污水與污泥能充分接觸,有效延長污水在污泥中的滯留時間,最大限度地提高上格的凈化效果。

化糞池啟用前,下格和污泥床應(yīng)按比例加入充足的接種物。清理時不能清空,每次出渣量以池容的1/3 為宜,一是可以保留足量的活性污泥,二是避免未充分發(fā)酵的污泥及有害物抽出。

3 上下格化糞池的特點

上下格化糞池與水平排列化糞池相比其特點主要體現(xiàn)在6 個方面。1)下格完全浸泡在水中,固體懸浮物不會浮出水面,不會干燥形成結(jié)殼,無異味溢出。2)污泥在下格中,從前端向后端移動的過程中無障礙,上下格連通孔大于進水管直徑,不會造成堵塞。3)甲烷是一種重要的溫室氣體,其溫室效應(yīng)要比二氧化碳高出22 倍。上下格化糞池產(chǎn)生的沼氣可以回收利用,或經(jīng)火炬燃燒,將溫室效應(yīng)極高的CH4變?yōu)橄鄬^低的CO2,降低大氣的溫室效應(yīng)。4)該化糞池只有一個出渣口且在末端,出渣時不會將未經(jīng)充分發(fā)酵的污泥抽出。5)污水在池內(nèi)流動的路程是普通化糞池的2 倍,并按規(guī)定的路線前進,污水滯留時間長,在流動過程中能與活性污泥充分接觸,污水凈化效果好。6)普通化糞池被分成n格,末端凈化面積是總面積的1/n,該方案上格面積等于總建筑面積,并設(shè)置有兩級污泥床,末端凈化能力強,出水凈化度高。

圖3 圈舍與化糞池平面圖

4 在養(yǎng)殖污水處理上的應(yīng)用

參考文獻[4]中的處理單元利用的是水壓式沼氣池。因沼氣池需要儲存沼氣,對氣密性要求極高,建造難度相對較大。按照其“一圈一池,糞不出圈,就地處理,集中利用”的指導(dǎo)思想,現(xiàn)將原來的處理單元改變?yōu)樯舷赂窕S池,平面布局如圖3 所示。新建養(yǎng)殖圈舍的化糞池可建在圈舍下部,節(jié)約用地并有利于冬季保溫?,F(xiàn)有養(yǎng)殖場可以建在兩棟圈舍中間,兩棟圈舍共用一個化糞池。

打掃圈舍產(chǎn)生的污水和尿液匯集到下水道,液體部分自流到化糞池,經(jīng)凈化后排出,而固體部分則留存在下水道,需要人工清理,利用沼氣帶動引射器工作可以自動沖洗下水道。為圈內(nèi)的每一條下水道分別設(shè)置一套引射循環(huán)系統(tǒng)(如圖3 所示),可以單獨工作,靈活可靠,間歇式工作的引射器帶動凈化后的水沖洗下水道。循環(huán)管應(yīng)高于出水水位,防止污水從循環(huán)管進入化糞池。下水道末端設(shè)沉砂池,防止泥砂及禽類糞便中的礦物質(zhì)進入化糞池。

化糞池結(jié)構(gòu)如圖4 所示,下格為正方形,又被隔墻分成3 格,隔墻一端的門洞作為施工通道和下格中混合流體的流動通道,隔墻除了支撐作用外主要為池內(nèi)流體導(dǎo)流,延長了污水的路程,避免了短路和發(fā)酵盲區(qū)。上格為長方形,活動蓋板用于收集沼氣和阻擋漂浮物上浮?;顒由w板上有2 個沼氣溢出孔,2 個集氣罩分別收集沼氣帶動相應(yīng)的引射器工作。上格中還設(shè)置有兩級串聯(lián)工作的污泥床,以提高上格的效率,提高出水凈化度。

5 在公共廁所中的應(yīng)用

水沖式公廁是重點推廣的一種公廁形式,但在水資源匱乏的地區(qū),直接使用自來水沖洗廁所還存在一定困難,即便是水資源充足的地區(qū),用自來水沖廁也會增加成本,浪費水資源,利用化糞池凈化后的水沖洗廁所是可行的方案。

由于上下格化糞池出水水質(zhì)好,給利用中水沖廁帶來了可能。中水沖廁有2 種方式。1)將中水加壓,與自來水沖洗方式相同,不再討論,適宜不能采用通槽式廁所的場合。2)采用通槽式的公共廁所,中水循環(huán)流動沖洗?;S池結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)人流量選取圖1 或圖4 的結(jié)構(gòu)。

養(yǎng)殖場化糞池構(gòu)造示意圖

通槽式廁所沖洗與養(yǎng)殖場沖洗方法相同,利用引射器帶動凈化后的水沖洗便池。不同的是由于沖廁用水量大而沼氣產(chǎn)量少,不能用沼氣帶動引射器工作,必須用水泵帶動引射器工作。之所以不直接用水泵沖洗,是因為引射器可以將水泵的流量放大數(shù)倍,可以選取較小的水泵。

人流較大的公廁可以用定時器啟動水泵,人流較少的可用紅外感應(yīng)器啟動水泵,也可以手動啟動水泵,當(dāng)然啟動后都是定時自動關(guān)閉的。

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