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1、污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择与设计要点 陈 怡(北京市市政工程设计研究总院 , 北京 100082 摘要 以北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂为例 , 对污水处理厂污泥厌氧消化 工艺选择和设计要点进行了详细论述 , 包括污泥厌氧消化工艺选择 、 进泥预处理 、 厌氧消化池 、 沼气 系统 、 上清液处理和污泥输送管路等 , 以保证污水处理厂污泥厌氧消化工艺的顺利实施 。关键词 污水处理厂污泥 厌氧消化 工艺选择 污泥投配 污泥搅拌 沼气系统K e y p o i n t s o f 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
2、i g n o f t h e s l u d g ea n a e r o b i c d i g e s t i o n 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 tC h e n Y i(B e i j i n g 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 a 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 A b s t r a c t :T a
3、 k i n g t h e B e i j i n g X i a o h o n g m e 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 a n d X i a n F i f t h 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 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 t h e p r o c e s s s e l e c -t i o n a n d
4、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 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 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
5、 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 l 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 o o n , w h i c h c o u l d e n s u r e t h e s m o o t h i m p l e m e n t a t i o 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
6、 o n 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 ; 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 污泥厌氧
7、消化一直是城镇污水处理厂 (尤其是 大型污水处理 厂 污 泥 处理的首 选工艺 。 近年来污 水处理厂污 泥 厌 氧 消 化 处 理 工 艺 凭 借 其 自 身 的 优 势 , 在国内大中型污水处理厂得到广泛应用并不断 发展 。 本文以已运行多年的北京市小红门污水处理 厂和新筹建的西安市第五污水处理厂为 例 , 对污泥 厌氧消化工艺选择和系统设计要点进行了分析 。 1 污泥厌氧消化工艺选择1. 1 污泥浓缩为充分发挥厌氧消化池的功 能 , 通常 首 先 对 污 泥进行浓缩 , 减小进入消化池的污泥体积 , 实现经济 效益最大化 。 污泥浓缩通常有两种方式 , 第一种 为 分别对初沉污泥和剩余污
8、泥进行浓缩 , 浓缩后混合 进入厌氧消化池 ; 第二种为仅对剩余污泥进行浓缩 , 然后与初沉污泥混合再进入厌氧消化池 。 第一种方 式可以实现 更 低 的 污 泥 含 水 率 , 但 处 理 设 备 (构 筑 物 增多 , 运行费用稍高 ; 第二种方式因仅浓缩剩余 污泥 , 对初沉池运行过程的污泥含水率要给予控制 , 以尽可能降低其含水率 。在北京市小红门污 水处 理厂设计 中 , 采 用 对 初 沉污泥和剩余污泥分别进行浓缩 , 目的是保证污泥 含水率降低 , 满足消化时间 (见图 1 。 而西安市第五 水处理厂由于其消化池设计池容量大 , 可以满足含水 率的少许波动 , 而且通过北京市小红
9、门污水处理厂的 实际运行情况 , 初沉池污泥的沉淀效果较易控制 , 因 此选择了仅浓缩剩余污泥的方式 (见图 2 。1. 2 污泥厌氧消化 污泥厌氧消化分为一级厌氧消化和二级厌氧消给水排水 V o l . 39 N o . 10 20134142给水排水 V o l . 39 N o . 10 201 3图 1 北京市小红门污水处理厂污泥处理系统工艺流程图 2 西安市第五污水处理厂污泥处理系统工艺流程化 。 一级厌氧消化的消化时间多为 20d 。 污泥经过 20d 左右的厌氧消化 , 其中的有机物已基本分解达 到稳定状态 , 污泥中的致病菌也大大 减少 。 二级 厌 氧消化的消化时间多为 30
10、d , 其中 20d 为一级厌氧 消化 , 10d 为二级厌氧消化 。 一级厌氧消化伴有搅 拌 、 加热等 , 二级厌氧消化只是静态放置 , 目的是使 得系统产生更多可以利用的沼气 。在北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水 处理厂 设 计 中 , 均 采 用 了 一 级 厌 氧 消 化 工 艺 (见 图 1、 图 2 。 原因 是 采 用一级厌 氧消化既可达到 污 泥的稳定状态 , 也 利 用 了 消 化 产 生 的 90%沼 气 量 ; 同时 , 一级厌氧消化较二级厌氧消化构筑物少 , 运行 管理相对简单 , 造价相对较低 。1.3 沼气利用 污泥厌氧 消 化 过 程 产 生 的 沼 气
11、可 用 于 沼 气 发 电 、 拖动发动机 (带动鼓风机 、 水泵等 、 燃烧锅炉 (采 暖 、 加热水 、 产蒸汽等 、 提纯制天然气等 。 在北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处 理厂设计中 , 沼气均用于沼气发动机 (拖动鼓风机 、 燃 烧厂区冬季采暖锅炉及污泥加热热水锅炉 (见图 1、 图 2。 沼气发动机的余热用于加热中温厌氧消化的污 泥 , 同时用燃烧沼气的热水锅炉为污泥提供补充热能 。 2 污泥厌氧消化系统设计要点对于污泥厌氧消化系 统中的进泥 预 处 理 、 厌 氧 消化池 、 沼气系统 、 上清液的处理和污泥输送管路等 是设计工作的重点和难点 , 也是实际运行中容易出 现
12、故障的关键点 , 因此在污泥厌氧消化系统设计时 , 需要对其进行重点关注 。2.1 进泥预处理 消化池污泥来自初沉池和二沉池 , 当污水处理厂的细格栅间隙较大时 , 来泥中会有大块物体 。 为防止 堵塞污泥管道 , 应在污泥提升进入消化池之前进行破碎 。北京市小红 门 污 水 处 理 厂 预 处 理 系 统 安 装 了 4m m 的回转式细格 栅 , 但 初 沉 污 泥 中 仍 有 较 多 大 块物体 , 影响了初 沉 污 泥 泵 的 正 常 运 行 , 也 对 消 化 池运行有较大影 响 , 增 设 管 道 破 碎 机 后 , 情 况 有 所 好转 。 基于 该 污 水 处 理 厂 工 程
13、经 验 , 西 安 市 第 五 污水处理厂在污泥泵前端设置了破碎机 。 2. 2 厌氧消化池 2.2. 1 池型选择 国内外大中型污水处理厂中常用的定容式消化 池有柱状池和卵形池两种 , 柱状池在国内应用较多 , 卵形池在国外已大量得以应用 , 在国内也已逐步投 入使用 。 在消化 池 池 型 的 选 择 上 需 要 根 据 占 地 条 件 , 处理污泥量等多种因素加以确定 , 一般当单座消化池池 容 超 出 10000m 3时 , 多 采 用 卵 形 消 化 池 。 因为大池容消化池的柱状池较同体积卵形池池壁厚 度大 , 同时池表面积也增加 , 故采用卵形消化池可节 省混凝土用量 、 减少池
14、表散热面积 。因北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水 处理厂污泥产量较大 , 需总污泥消化池池容分别为60 000m 3和 35000m 3, 故分别选用了单池容 积 为 12000m 3的卵形消化池 5座和 3座 。 2.2. 2 顶部浮渣和泡沫 运行中若液面出现浮渣堆积 , 逐渐变多变厚 , 将 影响消化池的产气量和运行效果 , 应尽快采取措施 。 浮渣排放闸门有多种形式 , 设计选型时要注意闸门 和池体必须严格密闭 (气密 , 同时要保证闸门开启 时间短而 快 , 尽 可 能 让 浮 渣 和 污 泥 快 速 倾 泻 出 来 。 北京市小红门污水处理厂选用快开式排放闸 , 开启 较为方便
15、 , 但 很 难 严 密 关 闭 , 因 而 轻 易 不 开 启 该 闸门 , 所以设备选型时要充分 考虑良好的气密性 。 虽 然设计有浮渣排放闸门 , 但浮渣堆积成壳时 , 很难从 排放闸门中排出 。 在消化池设计中 , 可通过循环 搅 拌 , 一方面均匀池内污泥和保持池内温度均衡 , 另一 方面减少池顶浮渣量 。 考虑到北京市小红门污水处 理厂浮渣闸门开启的不便 , 西安市第五污水处理厂 设计中改用了普通的开启式闸门 , 该类闸门关闭方 便 , 但开启速度较慢 , 对排渣效果有影响 。消化池顶部在运行过程中随 着沼气 的 产 生 , 有 泡沫出现 , 泡沫量不断增大 , 有可能随沼气进入沼气 收集管 , 导致沼气管出气不畅 。 因此 , 在北京市小红 门污水处理厂和西安市第五污水处理厂设计中均采 用了自动泡沫消除装置和手控泡沫 消除装置 , 发挥 了控制泡沫的作用 。 但运行过程应注意保持池顶的 泡沫感应器处于良好运行状态 , 并通过池顶观察窗 进行观察 , 出现问题时及时采取措施 。2. 2
