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1、污泥厌氧消化,张振 鲍李咪 付蕾,区别 污泥好氧消化 污泥中可生物降解有机物的降解程度高;清液BOD浓度低,消化污泥的肥分高,易被植物吸收;好氧消化池运行管理方便简单,构筑物基建费用低等。 运行能耗多,运行费用高;不能回收沼气;,污泥处理工艺采用:重力浓缩中温一级厌氧消化机械脱水工艺; 浓缩:重力浓缩,气浮浓缩,离心浓缩 消化工艺: 一级消化工艺:污泥进行搅拌和加热,完成消化 二级消化工艺:串联运行,先进入一级消化,然后进入二级消化,一级消化不排除上清液,二级消化不设搅拌加热。,优点:耗热少,减少了搅拌能耗和污泥含水率,上清液固体含量。 一级消化池和二级消化池的体积比一般为2:1,也有1:1,
2、3:2。 脱水工艺:机械脱水,自然风干。,污泥厌氧消化的系统组成,消化池加热系统搅拌系统进排泥系统集气系统 消化池按容积可分为定容式,动容式 按池体形状可分为细高柱锥型,粗矮柱锥型,卵形。,消化池的运行管理与工艺流程,进排泥控制 最短允许消化时间 最大允许有机负荷 最短允许消化时间:达到要求消化效果,污泥在消化池的最短允许水力停留时间。 常用Tm(d)表示。 最大允许有机负荷:达到要求消化效果,单位消化池容积在单位时间内所能消化的最大有机量。常用Fvkg/(m3.d),污泥浓度高时,投泥量主要受Fv影响,浓度低时,投泥量主要受Tm制约。 对于污泥消化,希望污泥浓度越高越好,消化时间延长,提高了
3、系统的稳定性。污泥浓度较低时,消化时间不可能很长,污泥量或污泥浓度发生波动时,甲烷菌容易受到冲击,消化效果降低。,污泥量与进泥量完全相等,并在进泥之前先排泥。 如果排泥量大于进泥量,消化池工作液为降低,出现真空状态,消化池池顶的真空安全阀破坏,空气进入池内浆产生爆炸的危险。 如果排泥量小于进泥量,消化池液位上升,污泥自溢流管溢走,得不到消化此时,最佳的进排泥方式为上部进泥底部溢流排泥,使泥位稳定,保证充分消化的污泥被排走。 进泥温度太低,应注意热沉淀问题,(温度很低的污泥进池遇热,迅速沉降,其原因是冷污泥密度大,热污泥密度小),采用中温二级消化,要排放部分上清液,提高消化池的排泥浓度,减少污泥
4、调质的加药量。上清液一般由上部阀门控制,重力排放。 上清液含有大量的污染物质,这些物质回流至污水系统后,必然使其入流污染负荷增加,应认真对待。,上清液水质差的原因: 1.含有大量的CO2,起到气浮作用,降低污泥消化的的浓缩分离性能。 2.本身含有大量的溶解性有机质。 3.消化池排放上清液方式不利于浓缩分离,浓缩本质是沉淀,沉淀出水一把应从水堰板流出,二级消化池排放上清液一般没有堰板。,pH值及碱度控制 正常运行时,产酸菌和甲烷菌会自动保持平衡,将消化液的PH维持在6.5-7.5的中性范围。 以下几种原因会导致产酸阶段和产甲烷阶段失衡,pH降低至6.5一下,并导致VFA(挥发性脂肪酸)和ORP(
5、氧化还原电位)升高。,1.温度波动大 温度波动大,降低甲烷菌的活性,分解VFA的速率下降。产酸菌受温度影响小,会不断的将有机物分解为VFA。累积的VFA与消化液中的碱度发生反应。,2.投入的有机物超负荷 投泥量增多或进泥中含固量升高时,导致有机物超负荷,产酸菌活性增大,产生较多的VFA,甲烷菌的增值速率很慢,不能将增多的VFA分解掉,VFA累计,使pH值降至6.5以下。,3.水力超负荷 投泥的体积量突然增多,消化时间缩短,降低Tm。甲烷菌世代时间长,部分甲烷菌被冲刷不能恢复,必然造成VFA累计。,4.甲烷菌中毒 进泥中有有毒物,会使甲烷菌受到抑制或完全失去活性,此时产酸俊正常,仍产生VFA。,
6、控制措施 1.外加碱源 2.寻找pH值下降的原因并针对采取相应的控制措施,间接预测pH值方法 1.VFA浓度 2.碱度ALK浓度 3.VFA/ALK 4.沼气中CH4含量,毒物控制 工业成分比较高的污水,污泥消化系统常出现中毒现象。 控制上流有毒物质的排放,加强污染源管理 消化池中加入Na2S,大部分有毒重金属离子能反应生成不溶性沉淀物,失去毒性。,加热系统的控制 甲烷菌对温度的波动非常敏感,一般应将消化液的温度波动控制在1.0oC 温度是否稳定,与投泥次数和每次投泥量及其历时关系很大 蒸汽直接池内加热,效率高,但是会消耗锅炉的部分软化水,污泥的含水率升高,能导致消化池局部过热,采用泥水热交换
7、器进行加热时,污泥流速控制在1.2m/s以上,流速低时,污泥遇热结饼,形成烘烤层,降低加热效率。,搅拌系统的控制 一种意见认为应保持连续搅拌,另一种意见认为只要每天搅拌数次,总搅拌时间保持6h之上。 目前运行的消化系统绝大多数采用间歇搅拌运行,并注意一下几点,投泥过程同时搅拌,蒸汽加热过程同时搅拌,底部出排泥,尽量不搅拌,上部排泥,宜同时搅拌。,消化系统试运行或正常运行以后改变搅拌工况,对搅拌混合效果进行测试评价,在池顶设有观测窗的消化池,可以观察搅拌均匀性。 纵横取样法,示踪法,沼气搅拌常用气量控制搅拌强度,沼气用量可由下式计算 Qa=KA Qa沼气用量,m3/h; A消化池的表面积,m2;
8、 K搅拌强度,单位消化池面积在单位时间需要的气量,m3/(m2.h)。,机械搅拌时,一般用搅拌设备的功率控制搅拌强度。 P=WV V消化池内消化液体积,m2 W搅拌强度,单位池容所需的搅拌功率 ,W/m3,操作顺序与操作周期 消化池的日常运行中有五大操作,进泥,排泥,排上清液,搅拌,加热。 操作不能同时进行,其操作顺序会对消化效果产生很大的影响。 二级消化池非溢流排泥+外池热水循环加热系统:排放上清液,先排泥后进泥,进泥时可加热,加热可不与搅拌同步进行。,沼气收集系统的控制 沼气产量 Qa=(QiCifiQuCufu)qa Qa总沼气产量,m3/d Qi,Qu进,排泥量,m3/d Ci,Cu进
9、,排泥的浓度,kg/m3 fi,fu进,排泥干固体的有机分,% qa厌氧分解单位重量的有机物所产生的沼气量,m3/kgVSS。一般在0.75-1.0 m3/kgVSS。,消化池的日常维护管理 1.定期取样分析检测 2.经常检测VFA与ALK 3.运行一段时间后,一般将消化池停用并泄空,进行清沙和清渣 4.搅拌系统应予以定期维护 5.加热系统应定期检查维护,6.经常清洗管道,防止管道结垢。 7.消化池使用一段时间后,应停止运行,进行全面的防腐防渗检查和处理。 8.一些消化池有时会产生大量泡沫,呈半液半固体状,严重时可充满气相空间并带入沼气管路系统。 9.消化系统内的许多管路和阀门为间隙运行,因而
10、冬季应注意防冻,应定期检查消化池及加热管路系统,10.安全运行 11.做好分析测量与记录,运行中异常出现问题的分析与解决 1.现象一 VFA/ALK升高,若大于0.3时应马上采取相应的控制措施。 (1)水力超负荷 (2)有机物投配超负荷 (3)搅拌效果不好 (4)温度波动太大 (5)存在毒物,2.现象二 沼气中的CO2含量升高,但沼气仍能燃烧。 VFA/ALK升高,超过了0.5,立即加入部分碱源,保持混合液的碱度,为寻找原因并采取控制措施提供时间。,3.现象三 消化液的pH值开始下降, VFA/ALK升高,超过了0.8,沼气不能燃烧。立即补充碱源,补充碱度,控制pH值的下降并使之回升。,4.现
11、象四 产气量降低 (1)有机物投配负荷太低 (2)甲烷菌活性太低,5.现象五 消化池出现负压,空气自真空安全阀进入消化池。 (1)排泥量大于进泥量,使消化液位降低。 (2)用于沼气搅拌的压缩机的出气管路出现泄漏,可导致消化池泄气相出现真空状态 加入Ca(OH)2,NH4OH,NaOH等药剂补充碱度 用风机或压缩机抽送沼气至较远的使用点,6.现象六 消化池气相压力增大,自压力安全阀门逸入大气。 (1)产气量大于用气量,剩余的沼气又无畅通的去向时,可导致消化池气相压力增大,可使消化池压力增大。 (2)由于某种原因(水封罐液位太高或不及时排放冷凝水)导致沼气管路阻力增大。 (3)进泥量大于排泥量,溢流管被堵塞。,7.现象七 消化池排放的上清液含固量升高,水质下降,同时还使排泥浓度降低。 (1)上清液排放量太大,导致含固量升高 (2)上清液排放的太快,由于排放管内的流速太大,会携带大量的固体颗粒。 (3)上清液排放口与进泥口距离太近,则进入的污泥会发生短路,不经泥水分离直接排走,8.现象八 消化液的温度下降,消化效果降低。 (1)蒸汽或热水量供应不足,导致消化池温度下降。 (2)投泥次数太少,一次投泥量太大,可至加热系统超负荷,因加热热量不足而导致温度降低,此时应缩短投泥周期,减少每次投泥量。 (3)混合搅拌不均匀,会使污泥局部过热,局部由于热量不足而导致温度降低。,