雞冠石污水處理廠污泥厭氧消化處理運行實踐

1、自動化與儀器儀表年第期（總第期）雞冠石污水處理廠污泥厭氧消化處理運行實踐張小燕（重慶川儀工程技術(shù)有限公司重慶，）摘要：簡要介紹了重慶市雞冠石污水處理廠的污泥處理與沼氣系統(tǒng)的工藝流程，著重論述了污泥厭氧消化工藝的調(diào)試與運行，對運行記錄進行了分析，得出了該廠污泥厭氧消化系統(tǒng)已成功運行的結(jié)論。關(guān)鍵詞：污水處理；污泥處理；厭氧消化；卵形消化池Abstract: This paper brief introduces technological process of Sludge treatment and gas system in Jiguanshi sewage TreatmentPlant, i

2、t focuses on commission and running test of sludge anaerobic digestion technology ,analyzing the running recorder.It showesthat the sludge anaerobic digestion system has been operected successfully in Jiguanshi sewage treatment Plant.Key words: Sewage treatment ; Sludge treatment ; Anaerobic digesti

3、on ; Egg digestion tank中圖分類號：文獻標識碼：文章編號：（）引言重慶市雞冠石污水處理工程是重慶市利用日本政府貸款重慶主城區(qū)排水工程項目之一，本工程的實施將為重慶主城區(qū)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造安全的環(huán)境。本工程規(guī)模為日處理污水萬噸，采用A2/O工藝，包括預(yù)處理、一級沉淀處理、二級生物處理、消毒、殺菌等工藝過程，使污水處理達到國家一級排放標準后，排入長江。雞冠石污水處理項目是目前為止國內(nèi)一次性投資建設(shè)規(guī)模最大的污水處理廠，對其污泥厭氧消化處理工藝的調(diào)試和運行進行研究，獲取相關(guān)應(yīng)用經(jīng)驗，保證污泥達標排放，無論對于重慶城市環(huán)境改善、三峽庫區(qū)水體改善，還是對于今后在環(huán)保領(lǐng)域類似項目的運行

4、實踐都具有十分重要的意義。污泥處理與沼氣系統(tǒng)工藝流程圖如圖所示。圖工藝流程圖污泥厭氧消化工藝雞冠石污水處理廠污泥處理與沼氣系統(tǒng)工藝污泥處理與沼氣系統(tǒng)工藝污泥處理采用重力、機械濃縮、中溫厭氧消化、機械脫水、污泥料倉暫存、外運填埋工藝，其主要構(gòu)、建筑物包括重力濃縮池、機械濃縮機房、均質(zhì)池、消化池操作樓、消化池、濕污泥池、脫水機房和污泥料倉。沼氣系統(tǒng)采用脫硫凈化、氣柜儲存、燃氣鍋爐燃燒利用、余氣燃燒工藝，其主要構(gòu)、建筑物包括脫硫塔、儲氣柜、燃氣鍋爐房和余氣燃燒塔。污泥處理與沼氣系統(tǒng)工藝流程收稿日期：作者簡介：張小燕（），女，工程師，現(xiàn)從事市政環(huán)保工程工作。厭氧消化方式：中溫厭氧消化，消化溫度為；消化

5、池型：卵型消化池，單池容量為，四池總?cè)萘繛?；攪拌方式：池?nèi)導流式和池外泵循環(huán)組合攪拌；消化池組：四池組成一級消化，二級消化將在二期工程中建設(shè)。污泥厭氧消化工藝調(diào)試與運行操作步驟、順序與周期消化系統(tǒng)的具體操作方式消化系統(tǒng)的運行有五大操作，分別是進泥、排泥、排上清液、攪拌和加熱，而在試運行前還必須用水或稀污泥置換消化系統(tǒng)中的空氣。上述操作不可能同時進行，但其操作順序會對消化效果產(chǎn)生很大的影響，而合雞冠石污水處理廠污泥厭氧消化處理運行實踐張小燕理的操作順序取決于消化系統(tǒng)的具體操作方式。本系統(tǒng)的具體操作方式如下：）一期消化系統(tǒng)的消化方式為一級消化；）進泥方式為正常情況下的上部進泥或空池時的下部進泥；）

6、排泥方式為正常情況下的下部溢流排泥或必要時的上部溢流排泥；）加熱方式為池外螺旋板式熱交換器循環(huán)加熱；）攪拌方式為池內(nèi)導流式水力循環(huán)攪拌，輔以池外泵循環(huán)式水力循環(huán)攪拌。操作步驟本系統(tǒng)試運行的操作步驟如下：）用二沉池出水注滿消化池這一操作步驟已在消化池攪拌器清水聯(lián)動調(diào)試中完成。它一方面為消化池攪拌器的帶負荷調(diào)試創(chuàng)造條件，另一方面也是用水置換消化池中空氣的操作，作為置換空氣的第一步。）將消化池水加熱至這一操作步驟在消化池螺旋板式熱交換器的聯(lián)動調(diào)試中完成。）向消化池逐漸投泥在向消化池逐漸投泥的過程中，原注滿二沉池出水的消化池內(nèi)污泥濃度逐漸增大，有機物的投配負荷逐漸提高，有利于消化污泥的培養(yǎng)。）消化池剩

7、余空氣置換沼氣泛指有機物質(zhì)通過厭氧分解產(chǎn)生的混合氣體。在污水處理廠中，沼氣為污泥厭氧消化產(chǎn)生的消化氣（或稱污泥氣）。沼氣的主要化學成分為甲烷（）、二氧化碳（CO2），另外還有微量硫化氫（）、氫氣（）、氮氣（）、氨氣（）等氣體。其中，是一種易燃易爆氣體，是一種有毒氣體，因此消化系統(tǒng)的調(diào)試及運行管理中，首要問題是保證安全。沼氣產(chǎn)生爆炸的必要條件是同時滿足以下三條：l沼氣與空氣的混合氣體中甲烷（）的含量在圖操作順序與周期也隨之逐步提高，而沼氣中的含量很大程度上取決于消化系統(tǒng)的工藝控制和污泥成分，因此在該工藝控制條件下，消化池初期產(chǎn)生的沼氣中含量較低，遠未達到混合氣體中甲烷含量的條件，采用初期低含量沼

8、氣置換消化池中剩余空氣的置換方法，加上杜絕產(chǎn)生明火的各項措施，確保空氣置換是安全、可行的。消化池啟動進泥第五天后每八小時至少兩次檢測混合氣體中的含量，保證混合氣體中的含量低于。若含量高于，則通過減少進泥量達到降低含量的目的。操作順序與周期）確定具體操作根據(jù)本系統(tǒng)的操作方式確定本系統(tǒng)應(yīng)執(zhí)行的具體操作，如本系統(tǒng)運行初期為一級消化，故不宜排上清液。又如本系統(tǒng)的進泥方式為上部進泥，而排泥方式為下部溢流排泥，故進、排泥應(yīng)同時進行。又如本系統(tǒng)的加熱方式為池外熱交換器循環(huán)加熱，故加熱和攪拌應(yīng)同時進行。）操作順序與周期本系統(tǒng)合理的人工操作順序與周期如圖所示。進泥排泥加熱攪拌其中，操作周期在人工操作時選擇（在自

9、動操作時可選擇），進、排泥時間受進泥螺桿泵最大流量的限制，最短為；受進泥螺桿泵最小流量的限制，最長為。相應(yīng)每天攪拌時間從，滿足每天攪拌時間不低于的要求。工藝控制進、排泥控制）進、排泥量控制目標進泥量和排泥量的控制目標一是滿足污泥的濃度要求，二是達到兩者的完全一致，以防止下列兩種情況發(fā)生：l當排泥量大于進泥量時，消化池液位下降，導致；l混合氣體中氧氣（O2）的含量在；l有明火或以上的熱源。因此確保消化系統(tǒng)安全運行的措施如下：l嚴格執(zhí)行各項安全措施，確保不產(chǎn)生明火；l水置換消化池中大部分空氣；l初期低含量沼氣置換消化池中剩余空氣。消化池出現(xiàn)真空狀態(tài)，當真空升至一定值時，消化池池頂?shù)恼婵瞻踩y破壞，

10、空氣進入池內(nèi)，存在爆炸的危險；l當排泥量小于進泥量時，消化池液位上升，在出流消化系統(tǒng)啟動試運行初期，是污泥置換水的過程，消化池內(nèi)混合液的污泥濃度逐步提高，有機物投配負荷自動化與儀器儀表年第期（總第期）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(guān)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。）進泥量和進泥時間計算進泥量和進泥時間計算依據(jù)為本系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)計值，主要有：l剩余污泥濃縮機房污泥量，即兩池同時進算，即使消化池在二沉池出水全部被污泥置換后，有機物投配負荷也分別僅為和。因此消化池進泥初期有機物投配負荷完全可控制在以

11、下。綜上，消化池進泥量設(shè)定為（調(diào)整范圍為），進泥時間設(shè)定為（調(diào)整范圍為小時）。）排泥量控制由于本系統(tǒng)采用上部進泥、下部溢流排泥的方式，可自動保證排泥量與進泥量的一致，達到排泥量與進泥量的完全相等。及堿度控制消化系統(tǒng)正常運行時，產(chǎn)酸菌和甲烷菌會自動保持平衡，將消化池的自動維持在的近中性范圍內(nèi)，此時堿度一般在（以計）之間，最佳值在之間。在消化池試運行期間，由于消化池內(nèi)溫度波動過大或投入的有機物超負荷、或水力超負荷、或甲烷菌中毒等原因均會引起揮發(fā)性脂肪酸（）積累和堿度（）降低，導致消化池內(nèi)降低。當?shù)陀跁r，消化系統(tǒng)處于嚴重的酸化狀態(tài)，甲烷菌受到抑制，產(chǎn)氣量會大大降泥時單池污泥量為；l蛋型消化池有效容積

12、，即單池有效容積；l污泥消化時間；l估算揮發(fā)性固體含量（進泥干污泥中有機分）；l剩余污泥含水率；l濃縮后剩余污泥含水率（進泥污泥含固量，污泥濃度為）；l消化池污泥負荷；l單池兩臺進泥螺桿泵（一用一備），每臺進泥螺桿泵流量。上述參數(shù)的實際值主要有：l剩余污泥濃縮機房污泥量；低，因此必須采取及堿度控制措施。本系統(tǒng)及堿度控制程序如下：）人工取樣測試每個周期至少人工取樣兩次測試消化液的和值，其中一次安排在進、排泥期間，另一次安排在加熱、攪拌期間。）計算××式中：為需要的堿度（）；為實測的總堿度（）；為以乙酸計的揮發(fā)性脂肪酸濃度（）；系指在時只有的揮發(fā)性脂肪酸鹽重新轉(zhuǎn)化為脂肪酸；系系

13、指和乙酸的酸堿當量之比；××為揮發(fā)性脂肪酸堿度，可用表示。）判斷是否需要加堿當時，不需要加堿；當時，則應(yīng)加堿補充系統(tǒng)內(nèi)的堿度不足。）若需要補充堿度，則堿度補充量計算如下：×××式中：為需投加的石灰（）的量（）；為消化池的有效容積（）；為（）的酸堿當量；注：該污泥量根據(jù)雞冠石污水處理廠（其中為雨天）的運行記錄計算而得。l估算揮發(fā)性固體含量（進泥干污泥中有機分）。注：該估算揮發(fā)性固體含量為雞冠石污水處理廠的測試記錄。由于剩余污泥濃縮機房污泥量的設(shè)計值與實際值相差并不大，故進泥量和進泥時間的計算仍依據(jù)設(shè)計值。在的人工操作周期內(nèi)，單池進泥污泥流量為，單

14、臺進泥螺桿泵流量設(shè)定為（該設(shè)備的有效工作范圍為），則每班進泥時間計算如下：÷÷（調(diào)整范圍為）相應(yīng)每班攪拌時間為（調(diào)整范圍為）污泥注滿一個消化池的天數(shù)應(yīng)為：÷（×）（調(diào)整范圍為）培養(yǎng)消化污泥時必須控制有機物投配負荷，而在未產(chǎn)生甲烷之前，有機物投配負荷應(yīng)控制在以下。而控制有機物投配負荷的方法之一是采用二沉池出水注滿消化池，稀釋投入的污泥。同時根據(jù)實際的估算揮發(fā)性固體含量（進泥干污泥中有機分）計雞冠石污水處理廠污泥厭氧消化處理運行實踐張小燕為的酸堿當量。）向均質(zhì)池人工投熟石灰粉補充堿度，并在攪拌后取樣測試投加石灰時應(yīng)確保消化池的真空安全閥能正常工作。）尋找及堿

15、度異常的原因，并針對原因采取相應(yīng)的排除措施：如因溫度波動導致的異常，則應(yīng)加強加熱系統(tǒng)的控制，使溫度保持穩(wěn)定；如因有機物超負荷所致，則應(yīng)降低進泥量。）當時，停止加堿。加熱系統(tǒng)的控制甲烷菌對溫度的波動非常敏感，一般應(yīng)將消化污泥的溫度波動控制在±之內(nèi)（例如±），但允許在溫度范圍內(nèi)作緩慢的溫度變化。注：設(shè)計溫度范圍為、溫度波動范圍為±。本系統(tǒng)采用螺旋板式熱交換器，該型熱交換器由螺旋體組成，螺旋體又由兩條金屬管帶構(gòu)成兩條同心的螺旋流通道。熱水和污泥在這兩條通道中逆向流動，其中熱水由中心向外流動，而污泥則由外向中心流動，從而完成熱交換。本系統(tǒng)的熱交換器提供溫度自動控制系統(tǒng)，滿

16、足以下工況：冷側(cè)（污泥）：進口溫度，出口溫度；熱側(cè)（熱水）：進口溫度，出口溫度。攪拌系統(tǒng)的控制良好的攪拌可以提供一個均勻的消化環(huán)境，是得到高效消化效果的前提。攪拌系統(tǒng)的運行方式有兩種，一是連續(xù)攪拌；二是間隙攪拌，每天攪拌數(shù)次，攪拌時間保持在以上。注：進泥初期可不攪拌，但在進泥日期間，為防止污泥沉積每班可在進泥后啟動攪拌機。攪拌系統(tǒng)通常應(yīng)遵循以下原則：）加熱與攪拌應(yīng)同時進行；）底部排泥時應(yīng)盡量不攪拌。本系統(tǒng)采用池內(nèi)導流式和池外泵循環(huán)相結(jié)合的水力循環(huán)攪拌。池內(nèi)導流式是在消化池內(nèi)設(shè)有導流筒，在筒內(nèi)安裝螺旋推進器，使污泥在池內(nèi)實現(xiàn)循環(huán)；池外泵循環(huán)是在消化池外設(shè)污泥循環(huán)泵，可使污泥在池外實現(xiàn)循環(huán)。本系統(tǒng)

17、采用間隙攪拌方式，每天攪拌次，總攪拌時間可在內(nèi)調(diào)整。攪拌在進、排泥結(jié)束后進行。如需對污泥加熱，則應(yīng)保證加熱和攪拌同時進行。消化污泥培養(yǎng)運行記錄與分析運行記錄表給出消化池年月日至月日一個月的運行記錄。消化系統(tǒng)試運行的一個重要步驟就是培養(yǎng)消化污泥，而消化污泥培養(yǎng)正常的一個主要標志是產(chǎn)酸菌和甲烷菌數(shù)量上的動態(tài)平衡。由于產(chǎn)酸菌繁殖速度快，對環(huán)境條件要求較低，極易大量培養(yǎng)繁殖；而甲烷菌對環(huán)境條件要求較高，初期培養(yǎng)較困難，因此培養(yǎng)消化污泥的主要目標是甲烷菌的培養(yǎng)。甲烷菌的培養(yǎng)方法有兩種，一是接種培養(yǎng)法，二是逐步培養(yǎng)法。本系統(tǒng)甲烷菌的培養(yǎng)采用逐步培養(yǎng)法，即向已注滿二沉池出水的消化池逐步投入新鮮污泥，使消化污

18、泥自行逐漸形成，一般需耗時個月。消化污泥培養(yǎng)過程的工藝控制如下：）二沉池出水注滿消化池本系統(tǒng)采用加氯接觸池出水（但注水期間暫停加氯），該步驟與攪拌器的單機和聯(lián)動調(diào)試合二為一，該步驟可達到以下目的：l用水和空氣置換消化池中的空氣，保證安全并降低成本；l完成消化池攪拌器的帶負荷調(diào)試；l縮短消化污泥的培養(yǎng)時間，并創(chuàng)造逐步投泥、逐步加大有機物投配負荷的條件。）逐步向消化池投加新鮮污泥該步驟將有效控制有機物投配負荷，保證在消化污泥培養(yǎng)初期，有機物投配負荷控制在（）以下。此時應(yīng)按“工藝控制”的要求進行各項控制。）多次檢測消化污泥的各項指標在消化污泥培養(yǎng)過程中，應(yīng)對消化污泥的各項指標進行檢測，每周期至少兩次，分析其變化規(guī)律，并據(jù)此對培養(yǎng)過程隨時予以調(diào)整。如檢測到的指標在允許范圍內(nèi)，則標志著消化污泥已培養(yǎng)成功，可結(jié)束試運行，投入正常運行。消化污泥正常時的指標范圍如下：項目允許范圍最佳范圍（）（，以乙酸計）（，以計）沼氣中含量沼氣中CO2含量自動化與儀器儀表年第期（總第期）表運行記錄（）揮發(fā)性脂肪酸堿度運行記錄分析）：運行記錄數(shù)據(jù)最小值為，最大值為（僅有一次，但也在允許范圍），基本在最佳指標范圍之內(nèi)；）：運行記錄數(shù)據(jù)最小值為，最大值為，全部在最佳指標范圍之內(nèi)；）：運行記錄