污水处理厂污泥厌氧消化工艺的安装与调式研究

谭威虎

（广西博世科环保科技股份有限公司 广西南宁 530007）

污水处理厂污泥厌氧消化工艺的安装与调式研究

谭威虎

（广西博世科环保科技股份有限公司 广西南宁 530007）

本文主要介绍了污水处理厂的污泥处理与沼气系统的工艺流程，着重论述了污泥厌氧消化工艺的调试与运行，并以期提高厌氧消化系统的运行稳定性。

污水处理厂；污泥厌氧消化；运行

前言

随着城市污水处理技术的革新，处理程度的深化以及处理率的提高，污泥的产生量也在不断增加，污泥问题已成为当前影响城市发展的一大环境问题。因此，妥善地处理与处置污泥显得尤为必要。城镇污水处理厂特别是大型的污水处理厂首选的污泥处理方式就是污泥厌氧消化，该工艺目前凭借着自身的优势在国内各大中型的污水处理厂中被广泛运用，且发展较为迅速。

1 污水处理厂处理污泥以及沼气的系统工艺

1.1 污泥处理与沼气系统工艺概述

污水处理厂处理污泥时使用到以下几种工艺：①重力浓缩，其构建筑物为重力浓缩池；②机械浓缩，其构建筑物为机械浓缩机房；③机械脱水，其构建筑物为脱水机房；④中温厌氧消化，其构建筑物为消化池操作楼以及消化池；⑤外运填埋工艺，其构建物为均质池；⑥污泥料仓暂存，其构建筑物为污泥料仓等。而沼气系统使用的则是以下几种工艺：①脱硫净化工艺，其主要由建筑物为脱硫塔；②气柜储存工艺，其主要由建筑物为储气柜；③燃气锅炉燃烧利用工艺，其主要由建筑物为燃气锅炉房；④余气燃烧工艺，其主要由建筑物为余气燃烧塔。

1.2 污泥处理与沼气系统工艺流程

污泥处理与沼气系统工艺的工作流程图见图1。

2 污泥厌氧消化工艺

（1）厌氧消化方式即是中温厌氧消化，消耗的温度为33～36℃。

（2）消化池的型式则为卵型消化池，单池的容量为11800m3，四池的总容量则为47200m3。

（3）搅拌方式则分为池内跟池外两种，池内使用的是导流式的方式进行搅拌；而池外则采用外泵循环组合进行搅拌。

（4）消化池则分为一级消化池一级二级消化池两种，一级消化池由四池组成；而二期工程中则会建设二级消化池。

图1 工艺流程图

3 污泥厌氧消化工艺调试与运行

操作步骤、顺序与周期

（1）消化系统的具体操作方式

运行消化系统一般要进行五道工序：进泥→排泥→排上清液→搅拌→加热，而在试运行消化系统前还要将消化系统中的空气置换出来，通常可以用水或者稀泥进行置换。值得注意的是不能够同时进行上述系列操作，且要注重操作的顺序，一旦操作顺序有误，则会影响消化系统的消耗效果，而要想消化系统的操作顺序足够准确，则要采用合理的操作方式，消化系统中具体的操作方式则如下所述：①一期工程使用的消化方式则为一级消化；②正常情况下进泥可采用上部进泥的方式或者当消化池为空池时则可以采用下部进泥的方式；③正常情况下进行排泥时则可以采用下部溢流排泥或者上部溢流排泥的方式；④加热则在池外使用螺旋板式热交换器进行循环加热；⑤搅拌则分为池内以及池外两种，池内采用导流式水力循环搅拌方式；池外则以外泵循环式进行水力循环搅拌。

（2）具体的操作步骤

消化系统运行时具体的操作步骤如下所述：

①注满消化池，使用二沉池出水。一般在消化池搅拌器清水联动调试中完成此操作步骤，其不但能够为消化池搅拌器的带负荷调试创造条件，还能够使用水将消化池中的空气置换出来。

②对消化池中的池水进行加热，温度加至33～36℃。通常在消化池螺旋式热交换器中联动调试进行这一操作。

③逐渐向消化池内投泥。在不断向消化池内投泥时，原先已经注满的二沉池出水内污泥的浓度会不断的增加，有机物的投配负荷也会不断提高，有助于培养消化污泥。

④置换消化池内剩余的空气。通过厌氧将有机物质进行分解而得到的混合气体即为沼气，在污水处理厂中，污泥厌氧消化而产生的消化气即为沼气，也可以称之为污泥气。沼气主要含有甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2），以及微量的硫化氢（H2S）、氨气（NH3）、氮气（N2）、氢气（H2）等气体。值得注意的是，甲烷是易燃易爆的气体，而硫化氢则是有毒气体，因而在运行并调试消化系统时，务必要做好安全保护工作。通常沼气发生爆炸需要满足三个条件，具体如下所述：a.当沼气跟空气的混合气体中甲烷（CH4）的含量为 5～15％时；b.当混合气体中氧气甲烷（O2）的含量在 12～20％；c.有明火或700℃以上的热源。因而为了有效保证消化系统能够安全的运行，则可以采取以下的措施：a.确保其不能够产生明火，需要严格执行各项安全保护措施。b.将消化池中的部分空气用水置换出来；c.初期可以使用含有CH4的沼气将消化池中剩余的空气置换出来。

初期启动并运行消化系统时，其实就是将污泥置换成水的过程，不断的提高消化池内混合液的污泥浓度以及有机物的投配负荷，而沼气中甲烷的含量的多少跟消化系统中工艺的控制方法以及污泥的成分的多少有着直接的关系，因而在此工艺控制的条件下，消化池初期产生的沼气中含有的甲烷的量较少，还没有达到混合体中在该工艺控制条件下，消化池初期产生的沼气中CH4含量较低，不符合混合气体中甲烷含量5～15％的条件，可以使用初期含有较少甲烷的沼气将消化池中的剩余空气置换出来，同时，由于杜绝产生明火各项措施能够保证空气置换足够安全以及可行。消化池启动进泥第五天后每8h至少两次检测混合气体中的甲烷含量，保证混合气体中的甲烷含量低于5％。若甲烷含量高于5％，则通过减少进泥量达到降低甲烷含量的目的。

（3）操作顺序与周期

按照该系统的具体操作方式可以确定本系统应该执行的具体操作方式，如果本系统在运行初期是一级消防，则不需要排上清液；或者如果本系统中的进泥方式为上部上泥法，则排泥方式采用下部溢流排泥法，所以要同时进行进排泥。或者如果本系统采用的是在池外加热器进行循环加热法，则需要同时进行加热和搅拌。本系统合理的人工操作顺序与周期如图2所示。

图2 操作顺序与周期

其中，操作周期在人工操作时选择8h（在自动操作时可选择2～4h），进、排泥时间受进泥螺杆泵最大流量35m3/h的限制，最短为4h；受进泥螺杆泵最小流量27m3/h的限制，最长为5.2h。相应每天搅拌时间从12～8.4h，满足每天搅拌时间不低于6h的要求。

4 工艺控制

4.1 进、排泥控制

对进泥量以及排泥量进行控制时要满足两个要求：①满足污泥的浓度要求；②两者的浓度以及质量要一致，防止不一致时出现以下的情况：a.当排泥量比进泥量大时，消化池液位会下降，消化池内则会出现真空状态，而当真空升至一定的值时，会破坏消化池池顶的真空安全阀，池内会有空气进入，很容易发生爆炸。b.当排泥量小于进泥量时，消化池液位上升，在出流管套筒阀开启时，导致消化池上部污泥自出流管溢出，得不到消化处理；而在出流管套管阀关闭时，导致消化池气相工作压力升高，破坏压力安全阀，使沼气逸入大气，同样存在爆炸的危险。

4.2 进泥量和进泥时间计算

进泥量和进泥时间计算依据为本系统的有关设计值，主要有：

（1）剩余污泥浓缩机房污泥量835m3/d，即两池同时进泥时单池污泥量为417.5m3/d；

（2）蛋型消化池有效容积47200m3，即单池有效容积11800m3；

（3）污泥消化时问20d；

（4）估算挥发性固体含量（进泥干污泥中有机分）45％；

（5）剩余污泥含水率99.3％；

（6）浓缩后剩余污泥含水率95％（进泥污泥含固量5％，污泥浓度为50kg/m3）；

（7）消化池污泥负荷 1.08kgVSS/m3·d；

（8）单池两台进泥螺杆泵（一用一备），每台进泥螺杆泵流量27～35m3/h。

5 厌氧消化的主要运行管理建议

5.1 加强设备维护保养

设备应以养代修，减少设备故障发生率，例如：搅拌器应根据设备保养要求勤加润滑油，沼气流量计应经常拆卸清洗标定，锅炉应定期除灰保养等，以提高设备的运行率。

5.2 加强厌氧消化运行参数监测及记录

厌氧消化池运行良好与否，需通过其处理量、有机物降解率、污泥浓度、产气率、碱度、挥发性脂肪酸（VFA）、H2S含量等参数来反映，这些参数也为消化池的运行调节提供了必要的依据，建议检测项目及频率。

5.3 采取有效的安全防范措施

尽管厌氧消化池安全风险较高，但只要消化池工艺设备、设备选型等比较到位，并采取有效的安全防范措施，其运行也是安全可靠的。主要的消化池安全防范措施包括：①注重安全警示标识，消化系统应多设各类警示标识、管道标识和巡视标识，提高安全氛围；②采取必要的自身安全防护措施，如防爆对讲机、防静电鞋、随身携带H2S测定仪等；③制定符合规范的安全操作规程，并严格执行；④加强培训教育，提高操作人员整体安全意识。

6 结语

我国人口众多，资源和能源相对短缺，采用厌氧消化技术，能够实现污泥的资源化和能源化，变废为宝，具有巨大的市场潜力，必须大力推广污泥处理处置与资源化关键技术。目前，国内污泥厌氧消化技术的研究更多关注于完善污泥厌氧消化处理效率的预处理技术。

[1]吴静，等.我国城市污水处理厂污泥厌氧消化系统的运行现状.中国给水排水，2008（22）.

[2]尹守迁.污泥厌氧消化处理工程技术问题探讨.铁道劳动安全卫生与环保，2008，1.

[3]郭广慧，等.中国城市污泥的有机质和养分含量及其变化趋势.中国给水排水，2009，7（13）.

[4]李艳霞，等.中国城市污泥有机质养分含量与土地利用.生态学报，2003，11.

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1004-7344（2016）02-0229-02

2015-12-28

谭威虎（1987-），助理工程师，本科，主要从事污水处理工程安装与调试工作。