污水處理廠污泥厭氧消化工藝的安裝與調式研究

譚威虎

（廣西博世科環保科技股份有限公司 廣西南寧 530007）

污水處理廠污泥厭氧消化工藝的安裝與調式研究

譚威虎

（廣西博世科環保科技股份有限公司 廣西南寧 530007）

本文主要介紹了污水處理廠的污泥處理與沼氣系統的工藝流程，著重論述了污泥厭氧消化工藝的調試與運行，并以期提高厭氧消化系統的運行穩定性。

污水處理廠；污泥厭氧消化；運行

前言

隨著城市污水處理技術的革新，處理程度的深化以及處理率的提高，污泥的產生量也在不斷增加，污泥問題已成為當前影響城市發展的一大環境問題。因此，妥善地處理與處置污泥顯得尤為必要。城鎮污水處理廠特別是大型的污水處理廠首選的污泥處理方式就是污泥厭氧消化，該工藝目前憑借著自身的優勢在國內各大中型的污水處理廠中被廣泛運用，且發展較為迅速。

1 污水處理廠處理污泥以及沼氣的系統工藝

1.1 污泥處理與沼氣系統工藝概述

污水處理廠處理污泥時使用到以下幾種工藝：①重力濃縮，其構建筑物為重力濃縮池；②機械濃縮，其構建筑物為機械濃縮機房；③機械脫水，其構建筑物為脫水機房；④中溫厭氧消化，其構建筑物為消化池操作樓以及消化池；⑤外運填埋工藝，其構建物為均質池；⑥污泥料倉暫存，其構建筑物為污泥料倉等。而沼氣系統使用的則是以下幾種工藝：①脫硫凈化工藝，其主要由建筑物為脫硫塔；②氣柜儲存工藝，其主要由建筑物為儲氣柜；③燃氣鍋爐燃燒利用工藝，其主要由建筑物為燃氣鍋爐房；④余氣燃燒工藝，其主要由建筑物為余氣燃燒塔。

1.2 污泥處理與沼氣系統工藝流程

污泥處理與沼氣系統工藝的工作流程圖見圖1。

2 污泥厭氧消化工藝

（1）厭氧消化方式即是中溫厭氧消化，消耗的溫度為33～36℃。

（2）消化池的型式則為卵型消化池，單池的容量為11800m3，四池的總容量則為47200m3。

（3）攪拌方式則分為池內跟池外兩種，池內使用的是導流式的方式進行攪拌；而池外則采用外泵循環組合進行攪拌。

（4）消化池則分為一級消化池一級二級消化池兩種，一級消化池由四池組成；而二期工程中則會建設二級消化池。

圖1 工藝流程圖

3 污泥厭氧消化工藝調試與運行

操作步驟、順序與周期

（1）消化系統的具體操作方式

運行消化系統一般要進行五道工序：進泥→排泥→排上清液→攪拌→加熱，而在試運行消化系統前還要將消化系統中的空氣置換出來，通常可以用水或者稀泥進行置換。值得注意的是不能夠同時進行上述系列操作，且要注重操作的順序，一旦操作順序有誤，則會影響消化系統的消耗效果，而要想消化系統的操作順序足夠準確，則要采用合理的操作方式，消化系統中具體的操作方式則如下所述：①一期工程使用的消化方式則為一級消化；②正常情況下進泥可采用上部進泥的方式或者當消化池為空池時則可以采用下部進泥的方式；③正常情況下進行排泥時則可以采用下部溢流排泥或者上部溢流排泥的方式；④加熱則在池外使用螺旋板式熱交換器進行循環加熱；⑤攪拌則分為池內以及池外兩種，池內采用導流式水力循環攪拌方式；池外則以外泵循環式進行水力循環攪拌。

（2）具體的操作步驟

消化系統運行時具體的操作步驟如下所述：

①注滿消化池，使用二沉池出水。一般在消化池攪拌器清水聯動調試中完成此操作步驟，其不但能夠為消化池攪拌器的帶負荷調試創造條件，還能夠使用水將消化池中的空氣置換出來。

②對消化池中的池水進行加熱，溫度加至33～36℃。通常在消化池螺旋式熱交換器中聯動調試進行這一操作。

③逐漸向消化池內投泥。在不斷向消化池內投泥時，原先已經注滿的二沉池出水內污泥的濃度會不斷的增加，有機物的投配負荷也會不斷提高，有助于培養消化污泥。

④置換消化池內剩余的空氣。通過厭氧將有機物質進行分解而得到的混合氣體即為沼氣，在污水處理廠中，污泥厭氧消化而產生的消化氣即為沼氣，也可以稱之為污泥氣。沼氣主要含有甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2），以及微量的硫化氫（H2S）、氨氣（NH3）、氮氣（N2）、氫氣（H2）等氣體。值得注意的是，甲烷是易燃易爆的氣體，而硫化氫則是有毒氣體，因而在運行并調試消化系統時，務必要做好安全保護工作。通常沼氣發生爆炸需要滿足三個條件，具體如下所述：a.當沼氣跟空氣的混合氣體中甲烷（CH4）的含量為 5～15％時；b.當混合氣體中氧氣甲烷（O2）的含量在 12～20％；c.有明火或700℃以上的熱源。因而為了有效保證消化系統能夠安全的運行，則可以采取以下的措施：a.確保其不能夠產生明火，需要嚴格執行各項安全保護措施。b.將消化池中的部分空氣用水置換出來；c.初期可以使用含有CH4的沼氣將消化池中剩余的空氣置換出來。

初期啟動并運行消化系統時，其實就是將污泥置換成水的過程，不斷的提高消化池內混合液的污泥濃度以及有機物的投配負荷，而沼氣中甲烷的含量的多少跟消化系統中工藝的控制方法以及污泥的成分的多少有著直接的關系，因而在此工藝控制的條件下，消化池初期產生的沼氣中含有的甲烷的量較少，還沒有達到混合體中在該工藝控制條件下，消化池初期產生的沼氣中CH4含量較低，不符合混合氣體中甲烷含量5～15％的條件，可以使用初期含有較少甲烷的沼氣將消化池中的剩余空氣置換出來，同時，由于杜絕產生明火各項措施能夠保證空氣置換足夠安全以及可行。消化池啟動進泥第五天后每8h至少兩次檢測混合氣體中的甲烷含量，保證混合氣體中的甲烷含量低于5％。若甲烷含量高于5％，則通過減少進泥量達到降低甲烷含量的目的。

（3）操作順序與周期

按照該系統的具體操作方式可以確定本系統應該執行的具體操作方式，如果本系統在運行初期是一級消防，則不需要排上清液；或者如果本系統中的進泥方式為上部上泥法，則排泥方式采用下部溢流排泥法，所以要同時進行進排泥。或者如果本系統采用的是在池外加熱器進行循環加熱法，則需要同時進行加熱和攪拌。本系統合理的人工操作順序與周期如圖2所示。

圖2 操作順序與周期

其中，操作周期在人工操作時選擇8h（在自動操作時可選擇2～4h），進、排泥時間受進泥螺桿泵最大流量35m3/h的限制，最短為4h；受進泥螺桿泵最小流量27m3/h的限制，最長為5.2h。相應每天攪拌時間從12～8.4h，滿足每天攪拌時間不低于6h的要求。

4 工藝控制

4.1 進、排泥控制

對進泥量以及排泥量進行控制時要滿足兩個要求：①滿足污泥的濃度要求；②兩者的濃度以及質量要一致，防止不一致時出現以下的情況：a.當排泥量比進泥量大時，消化池液位會下降，消化池內則會出現真空狀態，而當真空升至一定的值時，會破壞消化池池頂的真空安全閥，池內會有空氣進入，很容易發生爆炸。b.當排泥量小于進泥量時，消化池液位上升，在出流管套筒閥開啟時，導致消化池上部污泥自出流管溢出，得不到消化處理；而在出流管套管閥關閉時，導致消化池氣相工作壓力升高，破壞壓力安全閥，使沼氣逸入大氣，同樣存在爆炸的危險。

4.2 進泥量和進泥時間計算

進泥量和進泥時間計算依據為本系統的有關設計值，主要有：

（1）剩余污泥濃縮機房污泥量835m3/d，即兩池同時進泥時單池污泥量為417.5m3/d；

（2）蛋型消化池有效容積47200m3，即單池有效容積11800m3；

（3）污泥消化時問20d；

（4）估算揮發性固體含量（進泥干污泥中有機分）45％；

（5）剩余污泥含水率99.3％；

（6）濃縮后剩余污泥含水率95％（進泥污泥含固量5％，污泥濃度為50kg/m3）；

（7）消化池污泥負荷 1.08kgVSS/m3·d；

（8）單池兩臺進泥螺桿泵（一用一備），每臺進泥螺桿泵流量27～35m3/h。

5 厭氧消化的主要運行管理建議

5.1 加強設備維護保養

設備應以養代修，減少設備故障發生率，例如：攪拌器應根據設備保養要求勤加潤滑油，沼氣流量計應經常拆卸清洗標定，鍋爐應定期除灰保養等，以提高設備的運行率。

5.2 加強厭氧消化運行參數監測及記錄

厭氧消化池運行良好與否，需通過其處理量、有機物降解率、污泥濃度、產氣率、堿度、揮發性脂肪酸（VFA）、H2S含量等參數來反映，這些參數也為消化池的運行調節提供了必要的依據，建議檢測項目及頻率。

5.3 采取有效的安全防范措施

盡管厭氧消化池安全風險較高，但只要消化池工藝設備、設備選型等比較到位，并采取有效的安全防范措施，其運行也是安全可靠的。主要的消化池安全防范措施包括：①注重安全警示標識，消化系統應多設各類警示標識、管道標識和巡視標識，提高安全氛圍；②采取必要的自身安全防護措施，如防爆對講機、防靜電鞋、隨身攜帶H2S測定儀等；③制定符合規范的安全操作規程，并嚴格執行；④加強培訓教育，提高操作人員整體安全意識。

6 結語

我國人口眾多，資源和能源相對短缺，采用厭氧消化技術，能夠實現污泥的資源化和能源化，變廢為寶，具有巨大的市場潛力，必須大力推廣污泥處理處置與資源化關鍵技術。目前，國內污泥厭氧消化技術的研究更多關注于完善污泥厭氧消化處理效率的預處理技術。

[1]吳靜，等.我國城市污水處理廠污泥厭氧消化系統的運行現狀.中國給水排水，2008（22）.

[2]尹守遷.污泥厭氧消化處理工程技術問題探討.鐵道勞動安全衛生與環保，2008，1.

[3]郭廣慧，等.中國城市污泥的有機質和養分含量及其變化趨勢.中國給水排水，2009，7（13）.

[4]李艷霞，等.中國城市污泥有機質養分含量與土地利用.生態學報，2003，11.

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1004-7344（2016）02-0229-02

2015-12-28

譚威虎（1987-），助理工程師，本科，主要從事污水處理工程安裝與調試工作。