污水處理廠污泥厭氧消化工藝選擇與設(shè)計(jì)要點(diǎn)概要

1、污水處理廠污泥厭氧消化工藝選擇與設(shè)計(jì)要點(diǎn) 陳 怡 （北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院,北京 100082 摘要以北京市小紅門污水處理廠和西安市第五污水處理廠為例，對(duì)污 水處理廠污泥厭氧消化工藝選擇和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)論述，包括污泥厭氧消化工 藝選擇、進(jìn)泥預(yù)處理、厭氧消化池、沼氣系統(tǒng)、上清液處理和污泥輸送管路 等，以保證污水處理廠污泥厭氧消化工藝的順利實(shí)施。 關(guān)鍵詞 污水處理廠污泥 厭氧消化 工藝選擇 污泥投配 污泥攪拌 沼氣系統(tǒng) p r o c e s s s e l e c t i o n a n d d e s i i n w a s t e w a t e r t r e a t m e n

2、t p l (B e i j i n g e n e r a l M u n i c i p a l E n g i n e e r i n g D e s i g n n d R e s e a r c h I n s t i t u t e , B e i j i n g 100082, C h i n a X i a o h o n g m e n W a s t e T r e a t m e n t P l a n t a s e x a m p l e , t h i s p a p e r d e s c r i b e d t h e k e y p o i n t s o f

3、 t h e p r o c e s s s e l e c -t i o n a n d d e s i g n o f t h e s l u d g e a n a e r o b i c d i g e s t i o n i n t h e a n F if t h W a s t e w a t e r w a s t e w a t e r t r e a t m e n t p l a n t , i n c l u d i n g s l u d g e a n a e r o b i P l a n t a n d X i w a t e r T r e a t m e n

4、 t c d i g e s t i o n p r o c e s s s e l e c t i o n , s l u d g e p r e -t r e a t m e n t , a n a e r o b i c d i g e s t i o n t a n k , m e t h -a n e s y s t e m , u p -l e v e l c l e a n I i q u i d t r e a t m e n t , a n d s l u d g e t r a n s m i s s i o n p i p e , a n d s oo n, w h i

5、c h c o u l d e n s u r e t h es m o o t h i m p le m e n t a t i o no f t h es l u d g e a n a e r o b i cd i g e s t i on i n w a s t e w a t e r t r e a t m e n t p l a n t . K e y w o r d s :S l u d g e f r o m w a s t e w a t e r t r e a t m e n t p l a n t ; A n a e r o b i c d i g e s t i o n

6、 ; P r o c e s s s e l e c t i o n ; S l u d g e d o s i n g ; S l u d g e m i x i n g ; M e t h a n e s y s t e m 污泥厭氧消化一直是城鎮(zhèn)污水處理廠（尤其是大型污水處理 廠污泥處 理的首選工藝。近年來污水處理廠污泥厭氧消化處理工藝憑借其自身的 優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)大中型污水處理廠得到廣泛應(yīng)用并不斷發(fā)展。本文以已運(yùn)行多年的 北京市小紅門污水處理 廠和新籌建的西安市第五污水處理廠為例，對(duì)污泥厭氧消 化工藝選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析。1污泥厭氧消化工藝選擇 1. 1 污泥濃縮 為充分發(fā)揮厭氧消

7、化池的功 能，通常首先對(duì)污泥進(jìn)行濃縮，減小進(jìn)入消化池 的污泥體積，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì) 效益最大化。污泥濃縮通常有兩種方式，第一種 為分別對(duì) 初沉污泥和剩余污泥進(jìn)行濃縮，濃縮后混合進(jìn)入?yún)捬跸?；第二種為僅對(duì)剩余污 泥進(jìn)行濃縮，然后與初沉污泥混合再進(jìn)入?yún)捬跸?。第一種方式可以實(shí)現(xiàn)更低 的污泥含水率，但處理設(shè)備（構(gòu)筑物增多，運(yùn)行費(fèi)用稍高；第二種方式因僅濃 縮剩余污泥，對(duì)初沉池運(yùn)行過程的污泥含水率要給予控制 ，以盡可能降低其含水 率。 在北京市小紅門污 水處理廠設(shè)計(jì)中，采用對(duì)初沉污泥和剩余污泥分別進(jìn)行 濃縮，目的是保證污泥 含水率降低，滿足消化時(shí)間（見圖1。而西安市第五 水處理 廠由于其消化池設(shè)計(jì)池容量大

8、，可以滿足含水 率的少許波動(dòng)，而且通過北京市小紅 門污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行情況，初沉池污泥的沉淀效果較易控制，因此選擇了僅濃 縮剩余污泥的方式（見圖2。 污泥厭氧消化分為一級(jí)厭氧消化和二級(jí)厭氧消 給水排水V o I . 39 N o . 10 201341 42 給水排水V o I . 39 N o . 10 201 丨 * iay ivebib rn .i , i | 肩 | rairi 1產(chǎn)譽(yù)飛1 圖1 北京市小紅門污水處理廠污泥處理系統(tǒng)工藝流程 圖2 西安市第五污水處理廠污泥處理系統(tǒng)工藝流程 化。一級(jí)厭氧消化的消化時(shí)間多為 20d。污泥經(jīng)過2 0d左右的厭氧消化，其中的有機(jī)物已基本分解達(dá)

9、到穩(wěn)定狀態(tài)，污泥中的致病菌 也大大 減少。二級(jí)厭氧消化的消化時(shí)間多為30d ,其中20d為一級(jí)厭氧 消化, 10d為二級(jí)厭氧消化。一級(jí)厭氧消化伴有攪拌、加熱等，二級(jí)厭氧消化只是靜態(tài) 放置，目的是使得系統(tǒng)產(chǎn)生更多可以利用的沼氣。 在北京市小紅門污水處理廠和西安市第五污水處理廠設(shè)計(jì)中，均采用了一 級(jí)厭氧消化工藝（見圖1、圖2。原因是采用一級(jí)厭氧消化既可達(dá)到 污泥 的穩(wěn)定狀態(tài)，也利用了消化產(chǎn)生的90%沼氣量；同時(shí)，一級(jí)厭氧消化較二級(jí)厭 氧消化構(gòu)筑物少，運(yùn)行管理相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)較低。 1. 3 沼氣利用污泥厭氧消化過程產(chǎn)生的沼氣可用于沼氣發(fā)電、拖動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)（帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)、水泵等、燃燒鍋爐（采暖、加熱水

10、、產(chǎn)蒸汽等 、提純制天然氣等。在北京市小紅門污水處理廠和西安市第五污水處理廠設(shè) 計(jì)中，沼氣均用于沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)（拖動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)、燃燒廠區(qū)冬季采暖鍋爐及污泥加熱 熱水鍋爐（見圖1、圖2 。沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱用于加熱中溫厭氧消化的污泥，同時(shí)用燃燒沼氣的熱水 鍋爐為污泥提供補(bǔ)充熱能。2 污泥厭氧消化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 對(duì)于污泥厭氧消化系統(tǒng)中的進(jìn)泥預(yù)處理、厭氧消化池、沼氣系統(tǒng)、上清 液的處理和污泥輸送管路等是設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是實(shí)際運(yùn)行中容易出現(xiàn) 故障的關(guān)鍵點(diǎn)，因此在污泥厭氧消化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。 1 進(jìn)泥預(yù)處理 消化池污泥來自初沉池和二沉池，當(dāng)污水處理廠 2. 的細(xì)格柵間隙較大時(shí)，來泥中會(huì)有大

11、塊物體。為防止 堵塞污泥管道，應(yīng)在污 泥提升進(jìn)入消化池之前進(jìn)行破碎。 北京市小紅 門污水處理廠預(yù)處理系統(tǒng)安裝了 4m m的回轉(zhuǎn)式細(xì)格 柵， 但初沉污泥中仍有較多大塊物體，影響了初沉污泥泵的正常運(yùn)行，也對(duì) 消化池運(yùn)行有較大影 響，增設(shè)管道破碎機(jī)后，情況有所好轉(zhuǎn)。基于該污 水處理廠工程經(jīng)驗(yàn)，西安市第五污水處理廠在污泥泵前端設(shè)置了破碎機(jī)。2. 2 厭氧消化池2. 2. 1 池型選擇 國(guó)內(nèi)外大中型污水處理廠中常用的定容式消化 池有柱狀池和 卵形池兩種，柱狀池在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多，卵形池在國(guó)外已大量得以應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)也已 逐步投入使用。在消化池池型的選擇上需要根據(jù)占地條件，處理污泥量 等多種因素加以確定，一般當(dāng)

12、單座消 化池池容超出10 000m 3 時(shí)，多采用卵形消化池。因?yàn)榇蟪厝菹氐闹鶢畛剌^同體積卵形池池壁 厚度大，同時(shí)池表面積也增加，故采用卵形消化池可節(jié)省混凝土用量、減少池表 散熱面積。 因北京市小紅門污水處理廠和西安市第五污水處理廠污泥產(chǎn)量較大，需總污泥 消化池池容分別為 60000m 3 和 35 000m 3 ,故分別選用了單池容 積為12 的卵形消化池5座和3座。2. 2. 2頂部浮渣和泡沫 運(yùn)行中若液面出現(xiàn)浮渣堆積，逐漸變多變厚，將影響消 化池的產(chǎn)氣量和運(yùn)行效果，應(yīng)盡快采取措施。浮渣排放閘門有多種形式，設(shè)計(jì)選型 時(shí)要注意閘門 和池體必須嚴(yán)格密閉（氣密，同時(shí)要保證閘門開啟 時(shí)間短而快

13、，盡 可能讓浮渣和污泥快速傾瀉出來。北京市小紅門污水處理廠選用快開式排 放閘，開啟較為方便，但很難嚴(yán)密關(guān)閉，因而輕易不開啟該 離規(guī)范 上聘褲總 廠區(qū)西冰總 閘 門,所以設(shè)備選型時(shí)要充分 考慮良好的氣密性。雖然設(shè)計(jì)有浮渣排放閘門， 但浮渣堆積成殼時(shí)，很難從排放閘門中排出。在消化池設(shè)計(jì)中，可通過循環(huán)攪拌, 一方面均勻池內(nèi)污泥和保持池內(nèi)溫度均衡，另一方面減少池頂浮渣量?？紤]到北 京市小紅門污水處 理廠浮渣閘門開啟的不便，西安市第五污水處理廠 設(shè)計(jì)中改用 了普通的開啟式閘門，該類閘門關(guān)閉方 便,但開啟速度較慢，對(duì)排渣效果有影響。 消化池頂部在運(yùn)行過程中隨 著沼氣的產(chǎn)生，有泡沫出現(xiàn)，泡沫量不斷增大， 有

14、可能隨沼氣進(jìn)入沼氣收集管，導(dǎo)致沼氣管出氣不暢。因此，在北京市小紅門污 水處理廠和西安市第五污水處理廠設(shè)計(jì)中均采用了自動(dòng)泡沫消除裝置和手控泡沫 消除裝置，發(fā)揮了控制泡沫的作用。但運(yùn)行過程應(yīng)注意保持池頂?shù)呐菽袘?yīng)器處 于良好運(yùn)行狀態(tài)，并通過池頂觀察窗進(jìn)行觀察，出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)采取措施。 2. 2. 3 消化池污泥連通跨越管 為靈活運(yùn)行方式，在北京市小紅門污 水處理廠和西安市第五污水處理廠消化 系統(tǒng)的污泥管路上均盡量多設(shè)連通跨越管，如下 （1在污泥熱交換器的新鮮污泥進(jìn)泥管上加連通管，與熱交換器出泥管道連通， 可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)對(duì)循環(huán)污泥加熱或夏季不加熱循環(huán)污泥和新鮮污泥。（2消化池進(jìn)泥 管與排泥管連通，可實(shí)現(xiàn)

15、超越消化池功能。 （3為保證消化池的污 泥排放，在循環(huán)污泥泵出口管路上設(shè)置 旁通管，以 便當(dāng)溢流排泥故障時(shí)，通過循環(huán)污泥泵將消化池內(nèi)污泥排至池外。（4池中部 和底部均設(shè)排泥放空管，還可兼用作空池進(jìn)泥時(shí)的進(jìn)泥管。 2. 2. 4 污泥投配方式 污泥的投配可連續(xù) 進(jìn)入，亦可間歇投入。連續(xù)投泥時(shí)各池由配套的污泥 泵和單獨(dú)的污泥管進(jìn)行投 配，污泥泵連續(xù)運(yùn)行，污泥管路上的閥門處于開啟狀態(tài)， 易于運(yùn)行管理；間歇投泥時(shí)各池輪流進(jìn)泥，每座消化池污泥管路需配置電動(dòng)或氣動(dòng) 閥門，定時(shí)開啟，該方式可節(jié)省投泥泵數(shù)量和污泥管路，但運(yùn)行較為 復(fù)雜，需程序 化控制，且氣動(dòng)閥門維護(hù)工作量增多。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體消化池?cái)?shù)量和投泥

16、量選 擇投泥方 式。北京市小紅門污水處理廠和西安市第五污水處理廠均采用了連續(xù)投 配方式。 2. 2. 5排泥排砂排渣方式 消化池正常排泥時(shí)采 用的是溢流 排泥方式，但設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮在消化池的 不同高度設(shè)排泥管，底部設(shè)有排砂管，該管可兼有排空功能，排泥管（放空管管徑 應(yīng)盡可能加大并有較大坡度。根據(jù)北京市小紅門污水處理廠運(yùn)行情況，消 化池池底沉砂量較 大，正常情況下每周需排砂1次。如需設(shè)置放 空閥門井，為有 利于安全操作，不宜很深；否則應(yīng)考慮下井操作時(shí)的安全措施。西安市第五污水 處理廠采用了與北京市小紅門污水處理廠相同的排砂方式。2. 2. 6污泥攪拌系 統(tǒng) 消化池的污泥攪拌通常采用沼氣循環(huán)攪拌和

17、機(jī) 械（螺旋槳攪拌兩類。沼氣攪 拌是利用消化池自身產(chǎn) 生的沼氣，經(jīng)壓縮機(jī)加壓后送入消化池，以實(shí)現(xiàn)對(duì)池內(nèi) 污泥 的攪拌；設(shè)計(jì)時(shí)壓縮機(jī)的選型需保證氣量和壓力；需核算伸入消化池的沼氣攪拌管 的管徑、流速、數(shù)量等，避免因流速太低導(dǎo)致消化池內(nèi)污泥不能處于循環(huán)狀 態(tài)。機(jī)械攪拌是在池中部安裝1個(gè)豎向?qū)Я魍玻趯?dǎo)流筒上部設(shè)置螺旋槳，螺旋 槳通過軸與安裝于池頂 的驅(qū)動(dòng)裝置相連；當(dāng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)，將導(dǎo)流筒內(nèi)污泥提 升, 形成循環(huán)攪拌；選擇攪拌器時(shí)注意選用防爆電機(jī)。北京市小紅門污水處理廠污泥 消化池采用了沼 氣攪拌形式，西安市第五污水處理廠污泥消化池采用了機(jī)械攪拌 形式。 2. 3沼氣系統(tǒng) 由于消化池內(nèi)溫度較高，沼氣

18、排出消化池后，沼氣管內(nèi)外溫差較大，氣體中的 水分很快冷凝為水，聚集在沼氣管的底部，影響沼氣輸送。因此在北京市小紅 門污水處理廠和西安市第五污水處理廠設(shè)計(jì)中均考慮設(shè)置足夠的冷凝水收集裝 置。沼氣管出消化池后盡快設(shè)置冷凝水收集罐；在沼氣管路的低點(diǎn)處設(shè)冷凝水 罐，同時(shí)還在沼氣進(jìn)入各用戶前的管路上設(shè)置冷凝水罐；埋地沼氣管路的低點(diǎn)處必 須設(shè)置冷 凝水罐。沼氣管設(shè)置有一定的坡度，坡向與流向一致，便于排出沼氣中 的冷凝水。沼氣中含帶一些雜質(zhì)，因此設(shè)置過濾器進(jìn)行過濾；沼氣送入使用設(shè) 備前端，設(shè)置過濾器。沼氣管路上并聯(lián)安裝兩套阻燃器，互為備用。在沼氣管路 上設(shè)跨越管，如跨越過濾器、各級(jí)脫硫裝置等，為實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)行

19、方式提供可行性 給水排水 V o I . 39 N o . 10201343 超濾膜在水廠濾池反沖洗廢水處理中的應(yīng)用姚左 鋼 （北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院,北京 100082 摘要北京市第九水廠應(yīng)急擴(kuò)建工程采用以超濾膜為核心的短流程工藝 處理濾池反沖洗廢水。詳細(xì)介紹了選址、流程選擇、中試研究、主要設(shè)計(jì)參數(shù) 等工程設(shè)計(jì)方案，以及工程系統(tǒng)優(yōu)化方 向和運(yùn)行優(yōu)化措施等內(nèi)容。該工程是國(guó)內(nèi) 首次采用超濾膜技術(shù)處理水廠濾池反沖洗廢水的實(shí)踐，已于2010年供水高峰期建 成通水。運(yùn)行以來，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，出水水質(zhì)合格。 關(guān)鍵詞 濾池反沖洗廢水 回用 超濾膜工程設(shè)計(jì) 2009年夏,北京出現(xiàn)新的供水高峰,最高日供水2

20、78. 8萬m 3/d (2009年7月3 日。由于規(guī)劃建設(shè)的北 京第十水廠和郭公莊水廠項(xiàng)目未能按原計(jì)劃在2010年建 成，中心城區(qū)當(dāng)時(shí)的供水能力趨于飽和，面對(duì)2010年可能的供水高峰，必須增加供 水能力，北京市第九水廠應(yīng)急擴(kuò)建工程即為增加供水能力的應(yīng)急之舉。1 工程 1. 1 第九水廠現(xiàn)狀 北京市第九水廠設(shè)計(jì)總凈水規(guī)模為150萬m 3/d ,分三期建成,每期各50萬m 3/d。其污泥處理設(shè)施主體工程與第九水廠二期工程同步建設(shè)。第九水廠 三 期于1999年7月正式通水,與三期工程配套的污 泥處理設(shè)備安裝于2000年5月完 工,自此實(shí)現(xiàn)了與 第九水廠供水量150萬m 3/d相適應(yīng)的污泥處理規(guī)模。 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 第九水廠采用常規(guī)處理加顆?；钚蕴课降?凈 2. 4上清液處理 對(duì)于有除磷要求的污水處理 廠，污泥處理采用厭氧消化工藝，脫水后的濾液 中含磷較高，如濾液排入廠區(qū)污水管，則將進(jìn)入污水處理廠的污水處理系 統(tǒng)前端， 形成磷的循環(huán)和富集。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮對(duì)濾液進(jìn)行除磷處理。 目前對(duì)于含磷濾液的處理，大多采用化學(xué)方法，即通