專利名稱：：防止反應(yīng)器結(jié)垢及同時(shí)提純沼氣的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種防止反應(yīng)器結(jié)垢同時(shí)提純沼氣的方法及其裝置，屬?gòu)U水處理及環(huán)境保護(hù)工程
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：自從人類發(fā)展化學(xué)工業(yè)以來，人工合成的有機(jī)物種類與數(shù)量與日劇增。含有高濃度有機(jī)污染的廢水凈化處理問題，越來越受到社會(huì)和人民的關(guān)注?？紤]到廢水中有機(jī)物是重要的污染源，通常采用生物處理技術(shù)，利用生物的新陳代謝，對(duì)污染物質(zhì)進(jìn)行降解、轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定。生物處理通常包括好氧生物處理和厭氧生物處理等。隨著厭氧反應(yīng)器技術(shù)的快速發(fā)展，厭氧處理日臻成熟。與好氧生物處理相比，厭氧處理具有以下優(yōu)點(diǎn)①對(duì)于中高濃度污水，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用省，而且可以回收沼氣，是一種產(chǎn)能工藝；②采用高負(fù)荷反應(yīng)器時(shí)，所需反應(yīng)器體積更??；③處理能耗低；④污泥產(chǎn)量低；⑤營(yíng)養(yǎng)物需求低。一般來說，廢水中所含污染物種類繁多，往往需要幾種方法組成一個(gè)處理系統(tǒng)，才能完成所需求的處理功能，而厭氧處理通常作為一種前處理或預(yù)處理。廢水厭氧生物處理是一種低成本的廢水處理技術(shù)，它是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧氣的情況下把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為大量沼氣、水和少量的細(xì)胞物質(zhì)。沼氣的主要成分是月2/3的014和1/3的C02，是一種可回收利用的能源。目前厭氧反應(yīng)器已廣泛地用于造紙、檸檬酸、乳清加工、制糖和淀粉等工業(yè)廢水的處理過程，但因廢水中含有高濃度的鈣離子，反應(yīng)器中碳酸鈣的沉淀成為處理高碳酸鹽硬度廢水的普遍問題。碳酸鈣沉淀會(huì)促進(jìn)顆粒污泥之間的粘結(jié)聚集，引起溝流和阻塞，降低傳質(zhì)效率；還會(huì)引起污泥灰分升高，污泥中活性組分被逐步淘汰，無機(jī)成分占據(jù)反應(yīng)器的大量空間，使反應(yīng)器處理效率降低，甚至運(yùn)行失?。涣硗庠斐煞磻?yīng)器布水系統(tǒng)和反應(yīng)器內(nèi)壁及連接管壁發(fā)生結(jié)垢堵塞現(xiàn)象，造成反應(yīng)器發(fā)生故障。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種防止反應(yīng)器結(jié)垢及同時(shí)提純沼氣的方法及其裝置。具體地說，本發(fā)明的目的是在含有高濃度鈣離子的有機(jī)廢水在進(jìn)入?yún)捬跖蛎涱w粒污泥床生物反應(yīng)器之前，通過硅酸鈣沉淀法降低其鈣離子濃度，將進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器待處理廢水的硬度降低下來，防止厭氧反應(yīng)器的結(jié)垢，同時(shí)消耗反應(yīng)器生物代謝反應(yīng)有機(jī)物轉(zhuǎn)化成沼氣中的部分CO2，從而提高CH4的含量，提高沼氣的純度。本發(fā)明一種防止反應(yīng)器結(jié)垢及同時(shí)提純沼氣的方法，其特征在于具有以下的過程將含高濃度鈣離子的有機(jī)物質(zhì)廢水進(jìn)入?yún)捬跖蛎涱w粒污泥床生物反應(yīng)器之前，在儲(chǔ)料罐內(nèi)先進(jìn)行脫除高濃度鈣離子，通過碳酸鈣沉淀法降低鈣離子濃度，使進(jìn)入反應(yīng)器待處理的廢水硬度降低下來，防止反應(yīng)器內(nèi)結(jié)垢；與此同時(shí)，將在厭氧膨脹顆粒污泥床生物反應(yīng)器中利用厭氧微生物的代謝過程由有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成的沼氣，通入儲(chǔ)料罐，使沼氣中含有的CO2與高濃度鈣離子有機(jī)廢水廢生作用，產(chǎn)生碳酸鈣沉淀下來；而從貯料罐最終出來的為含有大CH4的提純的沼氣?！N防止反應(yīng)器結(jié)垢及同時(shí)提純沼氣的裝置，用來實(shí)現(xiàn)上述的防止反應(yīng)器結(jié)垢及同時(shí)提純沼氣的方法，包括有廢水貯料罐、緩沖罐、厭氧反應(yīng)器、進(jìn)料泵、循環(huán)泵、管道；其特征在于盛有含高濃度鈣離子的有機(jī)物質(zhì)廢水的儲(chǔ)料罐設(shè)有管道與厭氧反應(yīng)器頂部的沼氣出氣口相連接；另外，廢水儲(chǔ)料罐通過管路經(jīng)進(jìn)料泵、緩沖罐、循環(huán)泵與厭氧反應(yīng)器底部的廢水進(jìn)口相連接；在厭氧反應(yīng)器上部還設(shè)有部分廢水的循環(huán)回流管路；在儲(chǔ)料罐頂部一側(cè)設(shè)有提純沼氣的出口。本發(fā)明的機(jī)理及真有學(xué)反應(yīng)式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>本發(fā)明的特點(diǎn)如下所述本發(fā)明將反應(yīng)器厭氧處理廢水產(chǎn)生的含CO2的沼氣通入至裝有廢水的儲(chǔ)罐底部，在通氣過程中控制PH維持在7.5左右，儲(chǔ)罐中形成碳酸鈣沉淀，同時(shí)去除了廢水中部分的鈣離子以及沼氣中的部分CO2，工藝示意圖如圖1所示。增大沼氣通入時(shí)間，鈣離子的去除率增大；將上清液作為反應(yīng)器的進(jìn)料，可以有效生物處理的同時(shí)防止反應(yīng)器內(nèi)部的結(jié)垢問題；末端收集的氣體中甲烷體積分?jǐn)?shù)增大，提高了能源的利用性。圖1為本發(fā)明方法中的系統(tǒng)裝置簡(jiǎn)單示意圖。圖2為本發(fā)明模擬試驗(yàn)中廢水通入沼氣后形成沉淀物的X射線衍射(XRD)圖譜。具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。實(shí)施例一本發(fā)明在處理含高濃度鈣離子的有機(jī)物廢水時(shí)，為防止反應(yīng)器結(jié)垢及同時(shí)提純沼氣，主要是通過其系統(tǒng)裝置來實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)裝置為本發(fā)明的關(guān)鍵或重點(diǎn)所在。參見圖1，本實(shí)施例中的系統(tǒng)裝置包括有盛有含高濃度鈣離子的有機(jī)物廢水的儲(chǔ)料罐1、緩沖罐2、厭氧反應(yīng)器3、進(jìn)料泵4、循環(huán)泵5、管道6。儲(chǔ)料罐1設(shè)有管道6與厭氧反應(yīng)器3頂部的沼氣出氣口相連接；另外，廢水儲(chǔ)料罐1通過管路經(jīng)進(jìn)料泵4、緩沖罐2、循環(huán)泵5與厭氧反應(yīng)器3底部的廢水進(jìn)口相連接；在厭氧反應(yīng)器3上部還設(shè)有部分廢水的循環(huán)回流管路；在儲(chǔ)料罐1頂部一側(cè)設(shè)有提純沼氣的出口。本實(shí)施例中的含高濃度鈣離子的有機(jī)物廢水為各種工農(nóng)業(yè)有機(jī)物廢水、食物廢棄物、渣泥污水、填埋場(chǎng)滲濾液等。對(duì)某一滲濾液所作的模擬試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)的情況如下所述將厭氧膨脹顆粒污泥床EGSB反應(yīng)器厭氧消化滲濾液產(chǎn)生的含CO2約25%的沼氣通入至裝有滲濾液儲(chǔ)液罐底部，并控制沉淀過程中PH維持在7.5左右，通入一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)液罐中有沉淀產(chǎn)生。經(jīng)XRD分析，產(chǎn)生的沉淀為CaCO3(參見圖2)。通過對(duì)上清液特性分析，Ca元素有較大幅度的降低，并隨時(shí)間的遷移而持續(xù)降低，Mg元素略有降低，COD、總氮(TN)、總磷(TP)含量基本保持穩(wěn)定不變(如表1所示)。將上清液作為EGSB反應(yīng)器的進(jìn)料，反應(yīng)器持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象；在末端收集的氣體中CH4含量增大。表1滲濾液上清液各組分濃度隨通氣時(shí)間的變化<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求一種防止反應(yīng)器結(jié)垢及同時(shí)提純沼氣的方法，其特征在于該方法具有以下的步驟將含高濃度鈣離子的有機(jī)物質(zhì)廢水進(jìn)入?yún)捬跖蛎涱w粒污泥床生物反應(yīng)器之前，在儲(chǔ)料罐內(nèi)先進(jìn)行脫除高濃度鈣離子，通過碳酸鈣沉淀法降低鈣離子濃度，使進(jìn)入反應(yīng)器待處理的廢水硬度降低下來，防止反應(yīng)器內(nèi)結(jié)垢；與此同時(shí)，將在厭氧膨脹顆粒污泥床生物反應(yīng)器中利用厭氧微生物的代謝過程由有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成的沼氣，通入儲(chǔ)料罐，使沼氣中含有的CO2與高濃度鈣離子有機(jī)廢水發(fā)生作用，產(chǎn)生碳酸鈣沉淀下來；而從貯料罐最終出來的為含有大CH4的提純的沼氣。2.一種防止反應(yīng)器結(jié)垢及同時(shí)提純沼氣的裝置，用來實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止反應(yīng)器結(jié)垢及同時(shí)提純沼氣的方法，包括有廢水貯料罐(1)、緩沖罐(2)、厭氧反應(yīng)器(3)、進(jìn)料泵(4)、循環(huán)泵(5)、管道(6)；其特征在于盛有含高濃度鈣離子的有機(jī)物質(zhì)廢水的儲(chǔ)料罐⑴設(shè)有管道(6)與厭氧反應(yīng)器(3)頂部的沼氣出氣口相連接；另外，廢水儲(chǔ)料罐⑴通過管路經(jīng)進(jìn)料泵(4)、緩沖罐(2)、循環(huán)泵(5)與厭氧反應(yīng)器(3)底部的廢水進(jìn)口相連接；在厭氧反應(yīng)器(3)上部還設(shè)有部分廢水的循環(huán)回流管路；在儲(chǔ)料罐(1)頂部一側(cè)設(shè)有提純沼氣的出口。全文摘要本發(fā)明涉及一種防止反應(yīng)器結(jié)垢同時(shí)提純沼氣的方法及其裝置，屬?gòu)U水處理及環(huán)境保護(hù)工程
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明目的在于解決厭氧生物反應(yīng)器由于在處理高濃度鈣離子有機(jī)物廢水時(shí)碳酸鈣沉淀造成反應(yīng)器結(jié)垢堵塞問題。本發(fā)明方法主要是以厭氧生物反應(yīng)器處理廢水時(shí)產(chǎn)生的沼氣通入含高濃度鈣離子有機(jī)物廢水中以去除其中高濃度的鈣離子，同時(shí)將處理后的廢水作為厭氧反應(yīng)器的進(jìn)料，即將脫鈣后的廢水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器以防止產(chǎn)生結(jié)垢。另一方面去除鈣的同時(shí)因消耗了二氧化碳，從而提高了沼氣中的甲烷含量，也即提高了沼氣的純度。文檔編號(hào)C02F5/02GK101805066SQ20101015242公開日2010年8月18日申請(qǐng)日期2010年4月20日優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日發(fā)明者劉建勇,厲亞軍,段超,羅旌煥,胡軍,鐘江平,錢光人申請(qǐng)人:上海大學(xué)