季節(jié)變化對(duì)污泥厭氧消化產(chǎn)氣量影響及應(yīng)對(duì)措施

胡啟源 陶珺 陸崢嶸

摘 要：上海白龍港污水處理廠污泥厭氧消化系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理量204tDS/d，為目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的污泥厭氧消化系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)其日常運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，探究污泥厭氧消化系統(tǒng)沼氣產(chǎn)量隨季節(jié)變化的規(guī)律及其可能的原因，并提出相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；污泥；厭氧消化；沼氣

1 工程概述

白龍港污水處理廠位于上海浦東新區(qū)，總處理量為200萬(wàn)m3/d，采用多模式厭氧/缺氧/好氧（AAO）的污水處理工藝[1][2]，出水經(jīng)過(guò)紫外線消毒后排入長(zhǎng)江。污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥通過(guò)重力濃縮和機(jī)械濃縮后，進(jìn)入污泥消化系統(tǒng)，部分消化污泥經(jīng)過(guò)離心脫水后進(jìn)入流化床干化，另一部分進(jìn)入深度脫水。

白龍港污泥消化系統(tǒng)采用中溫厭氧消化工藝，采用國(guó)際先進(jìn)的卵形消化池，共8座，單體容積12400m3，消化時(shí)間24.3天。設(shè)計(jì)處理量204tDS/d，日產(chǎn)沼氣為44152m3/d。其處理流程如圖1所示。

污水生物處理產(chǎn)生的初沉污泥與剩余污泥，在勻質(zhì)池經(jīng)過(guò)均勻混合后形成混合污泥，與循環(huán)污泥一起進(jìn)入消化池內(nèi)進(jìn)行厭氧消化。消化池進(jìn)泥方式為頂部連續(xù)進(jìn)泥，出泥方式為底部連續(xù)出泥，使用導(dǎo)流管式螺旋槳攪拌器對(duì)消化液進(jìn)行攪拌。污泥消化產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)脫硫后被鍋爐利用，為消化池進(jìn)行加熱。

2 工藝運(yùn)行控制

2.1 消化池進(jìn)泥及排泥控制

經(jīng)過(guò)濃縮后的初沉污泥與剩余污泥在勻質(zhì)池混合，混合后進(jìn)入集泥井，再由污泥螺桿泵將混合后的污泥泵送至消化池內(nèi)。每座消化池配置一臺(tái)進(jìn)泥螺桿泵，采用配以電磁流量計(jì)來(lái)控制進(jìn)泥流量。

消化池正常運(yùn)行時(shí)采用頂部進(jìn)泥、底部出泥，通過(guò)套筒閥溢流式重力排泥，排出的消化污泥重力流至儲(chǔ)泥池。

2.2 污泥混合與攪拌

攪拌系統(tǒng)采用池內(nèi)導(dǎo)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(dǎo)流式是在消化池內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒，在導(dǎo)流筒內(nèi)安裝螺旋槳攪拌器，從而實(shí)現(xiàn)污泥的池內(nèi)循環(huán)，攪拌機(jī)采用連續(xù)攪拌的攪拌方式。

池外泵循環(huán)是在消化池外設(shè)置污泥循環(huán)泵，生污泥與消化池排出的污泥通過(guò)接種器進(jìn)行混合，混合后的污泥進(jìn)入套管式換熱器，加熱后的污泥通過(guò)污泥循環(huán)泵泵入消化池。池外泵循環(huán)既可以達(dá)到生污泥與循環(huán)污泥混合的目的，也可以對(duì)消化池內(nèi)的污泥進(jìn)行攪拌。

2.3 消化池的溫度控制

消化池加熱系統(tǒng)包括：鍋爐、熱水交換器、余熱回收設(shè)施組成。為了使消化池內(nèi)的溫度控制在35～36℃[3]，以及避免水溫太高造成熱水交換器內(nèi)污泥板結(jié)、堵塞熱水交換器，熱水交換器的進(jìn)口水溫控制在90℃，出口水溫控制在70℃。

另為配合能源循環(huán)節(jié)約利用的原則，本廠干化系統(tǒng)污泥冷卻水作為熱源回用，加熱消化生污泥，減少鍋爐沼氣用量，在一般情況下可使消化池進(jìn)泥溫度較原溫度提高1-2攝氏度，有效降低了消化系統(tǒng)的加熱能耗。

2.4 沼氣處理及儲(chǔ)存系統(tǒng)

沼氣處理設(shè)施包括礫石過(guò)濾器、濕式脫硫塔和干式脫硫塔組成。沼氣經(jīng)礫石過(guò)濾器去除其中大顆粒雜質(zhì)及大部分水后，由濕式脫硫系統(tǒng)去除其中大部分H2S氣體。由于濕式脫硫系統(tǒng)處理效果良好，干式脫硫系統(tǒng)僅作為輔助脫硫設(shè)施使用[4]。

沼氣儲(chǔ)存系統(tǒng)由4座單體5000m3的無(wú)壓沼氣柜組成。經(jīng)過(guò)脫硫處理的沼氣儲(chǔ)存在無(wú)壓沼氣柜的干式氣囊中，供后續(xù)的消化鍋爐及干化鍋爐作為能源使用。

3 污泥厭氧消化系統(tǒng)運(yùn)行情況

圖2 所示為消化池日均沼氣產(chǎn)量與消化池進(jìn)泥干基量關(guān)系圖。自6月起，消化池沼氣產(chǎn)量并未隨著進(jìn)泥干基量的提高展示出上升趨勢(shì)，反而沼氣產(chǎn)量有所下降，這一趨勢(shì)直至9月份才得以終止，至10月起消化產(chǎn)氣量又顯現(xiàn)出上升趨勢(shì)。3月期間由于污水系統(tǒng)施工，消化池有長(zhǎng)達(dá)15天以上處于未進(jìn)泥狀態(tài)，亦對(duì)消化池運(yùn)行情況造成影響。但根據(jù)運(yùn)行表明，15天的未進(jìn)泥對(duì)厭氧系統(tǒng)的工藝環(huán)境影響較小，恢復(fù)較為迅速。同時(shí)比對(duì)消化進(jìn)泥有機(jī)份化驗(yàn)數(shù)據(jù)，自6月起進(jìn)泥VSS/SS開(kāi)始出現(xiàn)下降趨勢(shì)，該月VSS/SS已降至60%，7月發(fā)生突降至52%，從而直接影響到了污泥厭氧消化系統(tǒng)的產(chǎn)氣效能。直到10月消化進(jìn)泥VSS/SS才重新展現(xiàn)上升趨勢(shì)，消化池產(chǎn)氣效率逐步恢復(fù)，產(chǎn)氣量提高。此趨勢(shì)與2012年白龍港污水處理廠厭氧消化系統(tǒng)運(yùn)行情況基本吻合，分析主要原因可能為，7至10月期間全廠進(jìn)水有機(jī)物含量較低，從而造成污泥中有機(jī)質(zhì)含量下降。

4 結(jié)束語(yǔ)

污泥厭氧消化系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，污泥性質(zhì)及污泥產(chǎn)率等工藝運(yùn)行情況展現(xiàn)出不同季節(jié)性變化，總體來(lái)說(shuō)存在春季較高、秋季較低的季節(jié)性變化規(guī)律，這與廠區(qū)內(nèi)污水系統(tǒng)運(yùn)行情況有密切關(guān)系，進(jìn)泥中VSS/SS含量、氨氮濃度存在變化。為了減小全年沼氣產(chǎn)量波動(dòng)，可以采取在夏秋季節(jié)增加消化進(jìn)泥干基量、提高進(jìn)泥中有機(jī)質(zhì)含量與降低氨氮對(duì)消化系統(tǒng)的抑制等措施，確保沼氣產(chǎn)量全年穩(wěn)定，滿足污水處理廠對(duì)沼氣需求及沼氣的有效資源利用。具有污泥厭氧消化系統(tǒng)的污水處理廠也應(yīng)加強(qiáng)污水污泥聯(lián)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，保障在不同污泥性質(zhì)情況下的消化系統(tǒng)及沼氣利用的正常進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]周振，孔卉，王英俊，等.污水廠運(yùn)行監(jiān)控與故障診斷專家系統(tǒng)的研發(fā)與運(yùn)用[J].中國(guó)給水排水，2011，27（5）：1-5.

[2]蔣玲燕，楊彩鳳，等.白龍港污水處理廠污泥厭氧消化系統(tǒng)的運(yùn)行分析[J].中國(guó)給水排水，2013，29（9）.

[3]尹守遷.污泥厭氧消化處理工程技術(shù)問(wèn)題探討[J].鐵道勞動(dòng)安全衛(wèi)生與環(huán)保.2008，35（1）

[4]宋曉雅，楊向平，王東生-大型污泥厭氧消化系統(tǒng)的啟動(dòng)與運(yùn)行調(diào)控[J]..中國(guó)給水排水.2011，37（3）.

作者簡(jiǎn)介：胡啟源（1986，8-），男，漢，無(wú)錫，城投污水處理有限公司白龍港污水處理廠，助理工程師，碩士研究生，污泥處理處置。