污泥制沼氣工藝

董秀慧

摘 要：污泥制沼氣工藝技術是城市污水處理廠污泥的資源化利用方法之一。結合本污水處理廠實際情況，在設計中詳細計算了主要設備消化池的技術參數。污泥作為污水處理廠的主要產物，必須要經過處理，否則會造成二次污染。污泥制沼氣可以很好的將污染物轉化為清潔能源，此工藝發展前景很有價值。

關鍵詞：消化池;污泥

1 消化池的設計計算

1.1 消化池容積

一般消化池分為三種：小型池容2500m3/座;中型池容5000m3/座;大型池容大于10000m3/座。此處污水處理廠的處理工藝為初次沉淀和活性污泥法，所以取典型值150g/m3 （初次沉淀）/85g/m3（活性污泥法）。

16萬m3/d污水處理廠的產泥量：

干泥量 初沉污泥16×104×150×10-6=24t/d

活性污泥法16×104×85×10-6=13.6t/d

換算得24t/d÷1.4t/m3=17.14m3/d

13.6t/d÷1.4t/m3=9.7m3/d

初沉污泥的污泥固體密度1.4t/m3，活性污泥法污泥固體密度 1.34～1.45t/m3，取1.4t/m3。

所以，干泥總量為17.14+9.7=26.84m3/d

濕泥總量為26.84÷4%=671m3/d

由于進入消化池的污泥必須先經過濃縮，以提高污泥的含固率。經重力濃縮后的污泥含固率由下表可知：

表1-1 ?重力濃縮池的排泥濃度（含固率）（%）

1.3 消化池熱工計算

1.3.1 提供新鮮污泥溫度的耗熱量

中溫消化溫度TD=35℃（一般為33-35℃）

根據污水處理廠多年經驗值可知：

新鮮污泥年平均溫度為：TS=17.3℃

日平均低氣溫為：TS=12℃。

每座消化池投配的最大生產污泥量為：

V″=2800×6%=168m3/d

在計算消化池保溫層厚度時，應對不同的部分分別進行計算，首先各個部分的傳熱系數一般范圍為：

池蓋：K？燮0.8W/（m2·k）;池壁：K？燮0.7W/（m2·k）

池底：K？燮0.52W/（m2·k）.

消化池各部分傳熱系數采用：

池蓋：K=0.81W/（m2·k）;

池壁在地面上部分為：K=0.7W/（m2·k）;

池壁在地下部分及池底部分為：K=0.52W/（m2·k）;

池外介質為大氣時，由多年經驗值可知

全年平均氣溫為：TA=11.6℃

冬季室外計算溫度為：TA=-9℃

池外介質為土壤時，全年平均溫度為： TB=12.6℃，冬季計算溫度為TB=4.2℃。

則池蓋部分全年平均耗熱量為：

Q2=FK（TD-TA）×12=213.3×0.81×（35-11.6）×1.2=4851.5W

F——池蓋部分面積;

K——池蓋的傳熱系數;

最大耗熱量為：

Q2max=213.3×0.81×[35-（-9）]×1.2=8208.3W

池壁在地面以上部分全年平均耗熱量為：

F——池壁部分面積;

K——池壁的傳熱系數。

Q3=FK（TD-TA）×12=417.6×0.7×（35-11.6）×12=9122.4W

最大耗熱量為：Q3=417.6×0.7×（35-（-9））×1.2=15434.5W

池壁在地面以下部分全年平均耗熱量為：

Q4=FK（TD-TA）×12=179.0×0.52×（35-12.6）×1.2=2502.0W

最大耗熱量為：Q4max= 179.0×0.52×（35-4.2）×1.2=3440.2W

池底部分全年平均耗熱量為：

Q5=FK（TD-TA）×12=473.4×0.52×（35-12.6×1.2）=6617.0W

最大耗熱量：Q5max=473.4×0.52×（35-4.2）×1.2=9098.4W

每座消化池池體全年平均耗熱量為：

Qx=4851.5+6644.5+3180.8+7199.8=22178.8W

最大耗熱量為：

Qmax=9122.4+1543.5+3440.2+9098.4=37095.5W

1.3.3 每座消化池總耗熱量

全年平均耗熱量為：∑Q=Q1+Qx=144.0+22.2=166.2kW

最大耗熱量為：∑Qmax=Q1max+Qmax=187.1+37.1=224.2kW

2 沼氣的產量

該污水處理廠污泥的成分為：

表1 ?污泥來源及成份（%）

表2 ?各種污泥生物可降解底物含量（%）

表3 ?分解1kg有機物的沼氣產量及甲烷含量

沼氣柜內的壓力設為 2個大氣壓。

4 結論

在污泥的資源化利用中，污泥制沼氣被廣泛用于世界各地。應用厭氧消化工藝，處理污水處理廠的污泥，使其資源化。生產出來的沼氣必須經過脫硫，才能輸送到貯氣柜中.消化污泥必須保證恒溫35℃左右，所以消化池都加了保溫層。沼氣攪拌系統為連續攪拌，由消化池內供氣。

①本設計中涉及的污水處理廠濕污泥產量671m3/d;

②共用到四個直徑D為19m，總高度為17m的中溫圓柱形消化池;

③本設計的總產氣量為16.23×103m3/d。