CN1145335A - 厌氧好氧气压能顺逆向污水消化排水给(回)水通用*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水产沼气压液逐级升位消化的控制方法与设备，它主要是设立一个一级池和一个二级池，以控制导气管的出气量大小与关闭，使一级池气体推进二级池升液，一级池水压间液体基本供给二级池进水，使进水口设在二极池内液面上，既有利于一级池的液位变化，又使进水口的高度随一级池相应变化。从而实现了有机污水无外加耗能逆向升位消化排放污水，回收沼气的***设计。

Description

厌氧好氧气压能顺逆向污水消化排水给(回)水通用***

本发明属沼气能源环保设施及气液输压装置。

目前，已有专利申请“厌氧生物能流体动力全自动工作器”沼气池，北京国际发明展览会金奖，是厌氧发酵自给能全自动化设施，专利申请号901095621及“沼气池发酵液自动循环***的研究”等(以下简称《研究》)，能自动沼液升位循环利用于自动冲洗厕所蓄粪道等生态型回收设施，前项虽然它们的水平使沼气技术有很高的自动化程度，但如果是要对旧池改装时发酵池罐要停产。它的液升位冲洗自动化进料出料搅拌等较不合适于家用池(中型以上最合适)，后项《研究》也较不适应于常规家用沼气池。为了开辟一种以小型池为基础的较简易的大、中、小型沼液升位***，如果对上述所做的理性《研究》，提出相对的方案加以改进，对气体流量大小及通、断加于人为或自动控制，对不特定的池型、尤其是在常规家用水压沼气池力基础应用，也就可以较广泛且能在旧池不停产的情况下添加设施简易配置。

《研究》中所述的“高低压双池”内容为：“建造两个沼气池，一池为低压池即标准常规水压式沼气池，另一池为高压池。两池共用水压箱，零压液位与水压箱底平。低压池进出料与普通水压式沼气池一样，可作为固液混合发酵的一级发酵池。高压池可作成生物滤池，作二级发酵池。高压池出水设一高位管，管高按发酵液需要压高的高度和沼气池强度而定。进水管为“U”形管或“大管套小管”，管高比零压液位至高位管顶端之高程高100-200mm(可视水压箱底面与高压池零压液面面积的大小而定)。“U”形管与前面介绍相同。出水和回水方式及原理也与前面介绍相同。两池导气管通过一连接装置后，用一根管路通往用具。连接装置可作一水瓶，瓶底装一定高度的水，通过瓶塞***两根导气管，一根接低压池，一根接高压池。低压池导气管长为高压池最高限压的水柱高。连接用具的导气管从高压池以三通管引出。用气时高压池的气先用，待用气至低于低压池气压时，低压池的气通过连接装置输出。高压池的气由于受到水封不能通往低压池。”(上述低压池以下称一级池；高压池、称二级池)。

从文中可得出：该结构的“高低压双池”需设两个近似大小的沼气池，(方有一定排液量)因为二级池不能用小容积替代这是在于“高压池”(二级池)的气源几乎需由(“高压池”)自产自给来推进沼液(污水)升位，由于二级池正常产气量少，这样便不利污水的推进数量，从而影响实用价值量。尤而建在公厕或农村家用池的二级池的体积正常为一级池1/3或1/4，因正常被一级池消化后并且在一级池水压间(6)停留一定时间的污水进入二级池(即高压池)时候，其产气能力较小，若加大二级池容积，就会使本来造价比常规池高的高压池的造价更多。所以二级池容积只能建小，因此向上排出液体也就更少，这样在正常情况下，一级池水压间(6)液体因二级池用气输出气体少，故液体引入二级池的液流量也小，水压间()液主要回流，是进入一级池。如厕所体积8m³的一级池又附设二级池发酵池，二级池2m³。据固有经验公厕所实际运行二级池产气率每立方米池容常在0.05m³左右，主池为0,15m³，即2m³的二级池日夜逆升水量在0.1m³左右，尤其二级池的多次用气，其压液总量在0.05左右，沼液要满足二三十人的厕所排放粪道或五头以上的猪栏的冲洗量是不充足的，若再加大二级池体积，从产出和收入会不较理想。尤其是对较低浓度运行的发酵池或三级池(二个二级池以上的池)，以上接力厌氧消化流程的消化器，液量推进将会更少。

而《研究》中所述的“高低位双池”内容为：“两池零压液位一高一低，高差视需要发酵液压送高度而定。两池共用一个水压箱，水压箱与高位池零压液位标高同。低位池出水管高出水压箱底，与水压箱最高储液位平。进料管口与水压箱顶平。高位池出水管箱底，长度与低压池出水管相等。进水管为“U”形管，设置与前面介绍的“U”形管相同。也可用“大管套小管”。停止用气时，低位池的发酵液压到水压箱，高位池的发酵液通过高位出水管流向低位池时料口(或厕所蹲位，或原料预处理池)进到低位池。用气时高位池内液面低于水压箱液位，水压箱的发酵液便通过“U”形管回流到高位池，从而实现自动循环，详见图5。”(上述的低位池为一级池，高位二级池)。

它该肯定的是“高低位池”比“高低压双池”的好处是一级池可以向二级池供气，所以二级池即使产气量少，仍有一级池气体动力推进补充，故不影响二级池较有效的液体进量，但它结构不利的是：一级池进出料管(9)径只能小，不能大(以免被压升高的液又大量回压一级池内而失去单向压液升位作用)，从而带来了进出料困难，不利于正常运行，故尚不适用于高有机物池液体推进的实际应用，它对一般料的预处理要求比较需进行分滤等，故不宜广泛。

据上述问题本发明提出一种新的气体控制方法，改进后能相对明显提高就用效果，沼气压沼液无外加耗能的自动单向升位，而达到能通用装配于普通型水压式沼气池，而且气压提升液量多。又不影响高有机杂料的方便的进出，降低了造价，可降低二级(7)体积数倍，带来了安装、生产均易于进行。

以上概述的方法的核心，它是采用以气体的控制流通(量)，能使一级池(6)与二级池(7)结合自动单向逐级向上接力地沼液升位，且它的进出料口可以大，也可以小，这样即解决了“高压池”产气压液也少，及低位池一级池(6)进出料的问题，也适于应用于水压式新、旧型池的配装推进沼液。

如图1一级池导气管由开关(1)控制气体通向二级池(7)至蓄用气具开关(3)，二级池也可设开关(2)，开关(3)可作为输用气开关(3)，它也可以是个限压输气量开关，开关(1)(3)可靠近联动控制，即开(1)时，即可以关(3)，开(3)即可以关(1)，也可分开靠近各自控制；如果用一个三叉开关控制，开关(1)(2)(3)可只用一个三通口的开关(1)三通控制，开关(1)的转动分别为：一级池(6)(在不用气时)导气体通二级；二级池通用蓄气处(用气时)，由开关(1)转动选择，选择开关(1)关，开关(2)与开关(3)通，三通开与关的上述两通路控制仍然一样概念。

如本图中，如果要对气体采用多种流通变量控制，以达到某种供气升液量的需要，即如采用流速差控制法：一级池通往二级池的开关(1)采用定量(微开)时，其输量量近似达到不得大于二级池(罐)与一级池同步升压，这时产气升压属慢升压，即一级池供给二级池的气量较少，而由于开关(3)输用气时，气体属可瞬间供出量，二级池输出气的流量远大于一级池供出气量，所以水压间(10)的液体大都经进水管()向二级池内引，水压间(1)液下降。当开关(3)停止用输气时，因一级池压力大于二级池，开关(1)向二级池继续输气推进，二级池内的液继续经出水管(8)上升至二级池地上的水压间(9)。

在实施时，以上根据所述开关(1)微开的量是以调至：二级池出水管的排液流速不因开关(1)开大有明显的脉冲波动为适，(这说明了二级池压比一级池压若低一点就行)并且是在产气不用气时调整开关(1)的。

根据以上控制关系，另一种是，开关(1)转至关闭，即如上述形式，当产气上一定压力时，开关(1)敞开，使得一级池气脉冲二级池，二级池得压的液脉冲冲洗也可利用对二级池搅拌；不用气时，一级池二级池可以气体联通，用气时开关(3)开，开关(1)关闭使一级池二级池气体不联通，而开关(2)二级池与输用器开关(2)气体联通这开关(1)的控制稳含着多种程度如：上述可微开开关(1)；而也可开关(1)的开与关同开关(3)在开与关相反控制；即有开关(1)由关——微开与全开的指令控制范围，要灵活或几乎运用转阀流量的控制手段而达到气压液体单向升位的控制要求。尤其是对开关(1)实行各种自动控制更为理想，特别是可设根据水压间(10)液位升降来运行的传动控制开关(1)。如开关(1)可以是软管件，软管件下端设(吊)有一浮子(12)，浮子出吊在水压间(10)最高水位线下的一定深度即最低水位线以上一定高度，即当水压间液位升至超出浮子悬空吊位一定高度时，开关(1)对二级池输气；而用气一级水压间(10)液少部分回压一级池，当液位下降至浮子吊于水压间，或液面降至近浮子原悬挂处复位，气体不能从软管件(1)通二级池，一级水压间()液随用气二级池的用气从进水管(14)进入二级池。这些形式可建为塔立式推进液体。

如山地上稿杆发酵等高浓度有机污水(物)发酵池气体，推进低位(市内、乡村)池沼液包括其它性质的气能压液升向高处上升排放。

由于《研究》中所述的“高低位池”尚不便实用于普通型水压式池，故而就本控制新方法所构成的***装置与“高低压双池”依上述的，给于下列显效的比较：即在水压式基本原理基础上。当实例以8m³一级池日产气率为0.15m³池容，产气量计值气1.2m³，二级池产气率为0.05m³，而2m³二级池容日产气为0.1m³产气量(压液量)，按正常设计水压间，其体积等于正常日产生1/2体积。水压间(10)有效容积设计在0.6m³以上，如果采用本发明的控制方法，可以改二级池体积在0.3左右(昼夜能压出≈0.6m³左右液体，由此二级池的体积比原建池“高低压双池”所《研究》体积降小近6倍，自动升液(水)反而提高近6倍，正负(少建多出)二种效益相加，好比液量比原有技术升多20-40倍。建成上述***才能有高效益地建造这样二级池或易于箱式工厂化生产。它对于一级池推进二级池或三级以上接力升液位尤是重。

图2，是把一级池与二级池或二级池与二级池之间建成有坡度状池，池与池的相隔处建闸、阀(17)或管播接控制联通，以上这些形式，可对不产沼气的污水进行推进，也可用其它气体压力接力推进液体于较高处，从而可降低容器的接受压力强度。

它们可另配上“生物增酵器”或外明管等液位控制观察池内液位的部件。同一联通各池被推进导气线管径应相等，而相通的管路距离最好是相等的。

从上述可知，原《研究》如利于“高低位池”，主要对一级池(6)出水实现单向控制，进出口径小方利于运行；“高低压双池”主要是一级池、二级池的气体各自给气压液，一级池水压间(10)大量回压一级池；故二级池压升液液量少，这种的气路控制是无法用在“高低位池”，而本发明特征主要以控制导气管()的出气流量大小与关闭，即可一级池气体推进二池升液，一级水压间()液基本供给二级池进水。所以一级池水压间()口径可大()。以便于应用普及，再且进水管也可进入二级池内与软管和浮子结合，使水口设在二级池内液面上，这样较有利于一级池(液进水容积)液位的变化而变化。则使进水口的高度与一级池相应变化。

从而创立了专用的有机污水无外加耗能，逆向升位排放***或包括对其它污水等各种液体的气动逐级升液管道式接力向上游排放，并且各池(管)可返程，下流联通连接排放或池顶脉冲洗厕所、畜场的自动进(出)料的方法和配置***。

本发明相对原水压式沼气池自循环原研究成果有显明的改进效果。

          部  件  名  称开关(1)(2)(3)         (可以百限压输气装置)活动盖(4)             导气管(5)一级池(6)             二级池(箱)(7)清污分流池(酸化池)(8) 进料管(9)一级池水压间(10)(11)  滤清池(11)二级池水压间(12)      二级池进水管(13)二级出水管(14)        溢流冲洗管(15)单向浮管(16)            闸门(管)(17)浮子(18)                清液分流出口(19)多功能水压活动罩(20)    分流板(22)压缩(力)机(池)(6-21)    活动气罩(23)槽(24)                  雨水清液分流进口(25)污水(下水)管(10-11-12)沼气池(下水管道式沼气池)(6-7)

图3是除采用图1、2上述方法外，还能使原被引用来作比较的“高低压双池”，“高低位池”进入可实用性的办法，那就是必须将它配有水压活动罩，可方便开罩以缓解文中原图所示的进出水口径小不便进料出料的难题，当然最好是配“厌氧生物能流体动力全自动工作器”所述的水压活动罩多种形式更好，本图技术1、2也可配水压活动罩。

本图3比于图2的二个管卧状式的二级式(7)进水出水形式相同(但气体控制不用开关(1)，因为图3的水压间(10)不如图1、图2能在用气时直接回液原池(一级池6)。即图3产气或进液(料)对，出水管(14)排液给水压间(10)或直接排给下一级池的进料管(9)(根据处理污水的不同要求而定)，当用气时液从水压间(10)进槽(19)再经进水管(13)进入上一级高位池——二级池(7)；不同的是它在原《研究》加配有水压活动罩(这种形式有利于利用槽深入于池内部分，作为限压深等)，活动罩(20)配有可固定设施，进较粗形固体物料或出渣时开罩前，罩与池相通的罩顶导管(5)可用气开关控不联通，以免池内气体外漏，然后把罩内气放用掉，而后把罩脱离固定设施。这样，池内即可产气又可用气，这样不停产地换料出料避免开封活动盖出渣而跑气停产。

虽然图3的池结构不同于图2中的二级池(7)形，但其循环流程路线(形式)是相似的，它同样可为下水道形式，有四种流程路线1池底闸门联控制，2是出水管(14)出，进水管进，逆向升流(或另设配着在本池自身进行全自动工作循环等技术)，3是出水管(14)出进入下一级池进料口(9)逐级下流，4是出水管或其它较虑清液体供给水压间(10)，由水压间向下逐级溢流(流溢口(管)要一级比一级宽大，以纳下游流通量逐级的增加)最好是设有如同图1的进料口(8、9)的配套形式，把溢滤清液口(19)输给水压间(10-11-12)，较浓污水沉降于供给池内，该形式可独立把它(8)置在地上实行清污分流。水压间若是建在如图3中较集中(方圆)于池顶，可另设空心圈槽罩，套罩于水压间之内，活动罩(20)或包括、出水管之外，来回避污水的臭气，若同于图2中二级池(7)之间采用较长水压间相连，可把水压间上顶可密部份密封，在被密封部份的水道压间首尾隔板也应给于一定深度，以保障应用尽气时的仍能水封沼气，并在水压间(10)密封顶上安上导气管于适当的所在。

他们应注意共同之所在是线距、管流通径控制通量应注意压力与流通的平行关系，与及各级溢流液体相应的流量关系。

所构成的下水道污水顺逆向处理形式，它可渗入“厌氧生物能流体动力全自动工作器”的技术部分，与及等生物、物理、化学技术方法，水压间墙的溢流口(管)以上部分可以是经滤清的、消化的液，水压间隔墙时的阀的下水径口，口径随下游污水的量扩大而扩，必要时水压间上的集气室作为下水管顶端。它们可以是如“高低位池”(“高低压双池”)的形式，其中，它们的水压间(10)既也是下水管的管的连接段。

图2与图3具有以下的实用形式：

1、起厌氧好氧流化处理污水，对消化工艺状况有利既分布分段处理，又统流回收或利用，又大大地降低投资规模。

2、源头清污分流，降低处理体积、提高发酵浓度。又避免雨水(天)把污水未经处理冲(带)入江河污染。由于清污分流，池内有3-4个消化区域即使是工业污水入水压间后又进入池内，对厌氧发酵区不会产生影响。

3、克服了目前下水道以眼不见为净(而下水气体水体直接产生了空气的恶臭和井水被污染问)

4、利用厌氧动力逆力推进污水升位排放于高位山间，植物用水、用肥或循环于冲洗厕所蓄场等。

5、可利用闸门分别或统一控制(如可用“厌氧生物能流体动力全自动工作器”、“流动能多控动力发生器”的气(动)闸阀)开或关脉冲池沉物)，利用池内污蓄势能或升高势能的释放带动水轮机等做功。

6、包括不能或较少产沼气的污水也能设导气管***池下方，实行气搅拌，并把污水逆向推进，做到一举两得如可利用某个季节(时间)电力充剩，把动力转换为气体或把沼气压缩循环输入本***压液升位消化、蓄能、水回收。街道下水道可配该***，如果位置不宜配池(6-7)时，可配于建筑物埕院地下，由水压间作为下水道通于处与其它水压间等相接。

7、本***可连于江河，把江河水源气压上提利用

8、它还适应包括盆地凹位配置，可单池及单池以上群池接力配备，也适应在岛屿……江边、海沟市内河流(道)沿岸配备。

图4剖面主要是：以下水道(水压间)(10-11-12)的绝大多数面积采用厌氧形式，适用于图2、图3它也可以是好缺氧沟形式，分别配用或不加配沼气池(6、7)自成厌氧下水管道。如果池(6或7)的上面(侧面)是实行压氧式下水道，为了使下水道厌氧段部份成为有效水压间，可以把沼气池的气经开关控制通往气罩(23)(见附加图2)，由气罩再导线联通本图4上部的导气管(5)使得主池(6-7)向气罩输气(用气)时，促使水压间(10-12)对池(6-7)输液，此时，而气罩(23)必须给水下道(水压间10-12输气或可主池(6-7)与它们的水压间各自的气直接互通)，以免池(6-7)输气时下水道厌氧部分产生真空倒压气输不出，图中的下水道各部体积、面积，应根据水压式沼气池基本原理工艺及按给排水下水量各参数加以设计。池各自立，也可联合并成较大的输流***。

不同段的可产甲烷情况，进行厌氧发酵或输氧(空气)接触等气体推进消化，建立长、短(或塔式)的“水中”生态***。

导气管最好采用防锈及强度较好的，管件输气段应配有阻火器等安全防火设施。

Claims (10)

1、一种利用污水产沼气(气体)压液逐级升位消化的控制方法与设备，可以是具有输出一定压力的水压式沼气池(6)，或其它供气气箱的导气管(5)，通往由恒定与不恒定流量的开关人工及自动，全方位控制调节的开关(1)，通向单向进出水的二级池(7)的输气气压液的***。

2、根据权利1所述的***，其中包括利用水压间(10)的水位升降能设浮子(18)传导(动)自动控制开关(1)，开关(1)经导气线(5)通往一个或一个以上可单向气压升液的二级池(7)罐体。或所述的自动控制开关，也可以是利用专利申请“流体能多控动力发生器”的定位多控开关、闸门；也可以是其它定立定压自动控制开关。

3、根据权种要求1所述的方法与设备，一级池(6)与单向气压液的二级池(7)罐体，可另设进出料口，它们可以是按水压式池原理所设计，以多个管状形状或其它不同形状由开关闸门(17)连接控制置于高低处坡，各池壁交界之间或共壁可包括有的闸门管(17)控制，(闸门开关形式可以是各种形式的)这样有利于上述的污水逆向升级，又有利开闸向下游连接流通排放，这样污泥也便于流出。

4、根据权利要求1、2、3所述，其中单向升位的二级池(7)也可以与一级池(6)分开，由二级池的进水管(13)一端与被提位的液体相接，所述的液体可以在上述的水压式范围内运行，或一级池水压间(10)恒定水位运行，且二级池可以是多个相接力，它们可由自我产生的气压做功或它给压力做功。

5、根据权利要求1、2、3、4所述的一种利用污水产沼气沼气压液升位消化的控制方法与设备，进水管可以直接把它利用于符合限压深度液封的水压(沼气池)池的进出料口内外配装。

6、根据权利要求1、4所述的***一级池(7)与一级池(6)结合时，可成塔状形连接直立于一级池顶或与一级池分开由二级池多个连接自成塔箱式***。即垂直式升液，当一级池气体推动多个二级池运行时，一级池的水压间(10)及输气量要有能相应的加大。

7、根据权利要求1、2、3、4、5、6、所述的方法所组成的装置***，它们+所保护的是利用该方法生产、及开发的引(使)用产品及工程。

8、根据权利要求书所述的***进水管可以是从二级池池处的上端***或从二级池的较下端进入，池内的进水管(13)可以是浮子软管()浮于二级池内液面引液，以有利适应一级池水压间出料造成进水口比正常液位降低的状况，而一级池水压间无法进液于二级池。

9、本方法的特征还有(A)把“高低压双池”、“高低位池”的某一池或全部池配上水压活动罩(20)；(B)能具有①池底闸门联控制，②出水管(14)出进水管进，逆向升流(或另设配工艺而在本池自身进行全自动工作循环)，③是出水管出进入下一级池进料口(9)逐级下流，④是出水管或其它经较虑清液体供给水压间(10)，由水压间向下着级溢流(流溢口(管)要一级比一级宽大，以纳下游流通量的增加)最好是设有如同图1的进料口(8、9)的配套形式，把溢滤清液口(19)输给水压间，较浓污水沉降于供进入池内。水压间(10-11)若是建在如图3中较集中于池顶，(较方圆水压间)压可另设空心槽单，套罩于水压间之内，活动罩、或包括出水管之外，来回避污水的臭气上逸，若图2中二级池(7)之间采用较长水压间式相连(即取代下水管)，可把水压间上顶可密封部份密封，在被密封管道部份的首尾断面隔板()也应给于一定深度以保障用气至零位线时的水封并在水压间(10)密封顶上安上导气管于适当的所在

他们共同之所在是线，距管径流通控制通量应注意压力与流通的平行关系、与及各级溢流相应的流量关系

所构成的下水道污水顺逆向处理形式，它可渗入“厌氧生物能流体动力全自动工作器”的技术部份及限压输气及A/O法、管道内管份射引流氧接触技术等生物、化学、物理方法处理

10、本方法的水压间墙的溢流口(管)以上部分可以是经滤清的或经消化的排液，水压间隔墙的阀的下水径口，口径可随下游污水的流量变化而变化，必要时水压间上部的集气室作为下水管顶端。它们可以是如“高低压双池”、“高低压池”的形式。其中，它们的水压间(10)既出是下水管连接段，通过一定消化流程或反复循环处理的水压间液体，也可沿途溢流回收引用为“中水工程”服务。

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