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调试 | 厌氧消化的污泥培养与运行控制

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学社贴贴学历认证 发表于 2019-9-16 09:25 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
城市污水处理厂污水经好氧活性污泥系统处理后,要排出剩余污泥,这部分活性污泥还需通过厌氧消化系统的处理,达到稳定化。厌氧消化系统试运行的一个主要任务是培养厌氧活性污泥,即消化污泥。厌氧活性污泥培养的主要目标是厌氧消化所需要的甲烷细菌和产酸菌,当两菌种达到动态平衡时,有机质才会被不断的转化为甲烷气,即厌氧沼气。+ D' L, D' o9 G' ]2tech.cn

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厌氧活性污泥的培养

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    厌氧消化系统的启动,就是完成厌氧活性污泥的培养,或甲烷菌的培养。当厌氧消化池经过满水试验和气密性试验后,便可开始甲烷菌的培养。
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(一)培养方法1 ^) w- f1 K' d+ ^  g5 W* y2tech.cn

( `- @4 A! k4 p    1.接种培养法
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7 l1 k) J1 N7 Z( W4 f3 t/ f, c! q    接种培养法,是向厌氧消化装置中投入容积为总容积的10%-30 %厌氧菌种污泥,接种污泥一般为含固率为3%一5%的湿污泥。
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6 x/ i5 `# H$ U    接种污泥,一般取自正在运行的厌氧处理装置,尤其是城市污水处理厂的消化污泥,当液态消化污泥运输不便时,可用污水厂经机械脱水后的干污泥。在厌氧消化污泥来源缺乏的地方,可从废坑塘中取腐化的有机底泥,或以人粪、牛粪、猪粪、酒糟或初沉池污泥代替。大型污水水厂,若同时启动所需接种量太大,可分组分别启动。
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    2.逐步培养法6 X% _" S3 _+ s# R& L2tech.cn
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    逐步培养法指向厌氧消化池内逐步投入生泥,使生污泥自行逐渐转化为厌氧活性污泥的过程。该方法要使活性污泥经历一个由好氧向厌氧的转变过程,加之厌氧微生物的生长速率比好氧微生物低很多,因此培养过程很慢,一般需历时6一10月左右,才能完成甲烷菌的培养。7 M$ z3 I+ H. H! I9 S! R6 D2tech.cn

$ i. v: q) n9 l* ?; ^; g& `(二)注意事项- V* O3 I# L6 t- T2tech.cn

/ ~0 D4 g6 s* B) q+ q1 X8 x0 F    (1)厌氧消化系统的处理主要对象是活性污泥,不存在毒性问题。但是厌氧消化菌繁殖速度太慢,为加快培养启动过程,除投入接种污泥以外,还应做好厌氧消化污泥的加热。
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    (2)厌氧消化污泥培养,初期生污泥投加量与接种污泥的数量及培养时间有关,早期可按设计污泥量的30%一50%投加,到培养经历了60d左右,可逐渐增加投泥量。若从监测结果发现消化不正常时,应减少投泥量。
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( L: e# l8 G4 n    (3)厌氧消化系统处理城市污水处理厂的活性污泥,由于活性污泥中碳、氮、磷等营养是均衡的,能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要。因此,即使在厌氧消化污泥培养的初期也不需要像处理工艺废水那样,加入营养物质。( G' z9 E- ~+ K7 f) f( O5 A2tech.cn

! E3 ?% j0 F" i- I    (4)城市污水厂厌氧消化系统,产生沼气的时间较早,沼气产量也较大,为防止发生爆炸事故,投泥前,应使用不活泼的气体(氮气)将输气管路系统中的空气置换出去,以后再投泥,产生沼气后,再逐渐把氮气置换出去。4 H, {' L' n* x4 m! z, e/ p. r: k- S2tech.cn

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厌氧消化系统的运行控制
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( T! T+ w& h% @; D2 ^( _( y* |2 }(一)运行控制指标
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9 J: a$ s9 [  p+ r. H* U    在厌氧消化污泥的培养过程中,应经常及时对PH值、酸(碱)度、产气量及气体中二氧化碳含量等指标,以及工艺参数(例如:投配负荷、加热温度等)进行连续检测,分析其变化情况,对照正常指标和理论规律,对培养过程随时予以调整,具体运行控制指标,可参下表。达到下表内指标时,标志着厌氧消化污泥己培养成功,可结束试运行,转入正常运行。  y+ o0 E5 q4 Y$ V  y7 R% i/ {2tech.cn
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: N* I5 G9 j3 U: W5 C$ W6 ?0 S, q: H(二)试运行控制时的注意事项+ q; ^1 K7 l2 C3 p: G2tech.cn

' L" P  \3 K# S0 L    1.投配负荷的控制
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+ [. B' j2 A5 B9 J; M    投入的活性污泥是厌氧微生物的营养源,应投加最适应产酸菌、甲烷菌代谢所需的有机质,过多或过少都会影响厌氧微生物的生长,尤其在厌氧消化污泥培养的初期。因此,消化池的生污泥投加量应根据池内消化时间、消化温度及消化方法等因素的经验确定。) a) H9 Y8 r9 B( j2tech.cn
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    培养厌氧消化污泥的初期,生污泥的投配负荷,即每天向每立方米有效池容内投入的生污泥量,一般要低于正常运行时的负荷,可按1.0%一2.0%开始,逐渐增加至2.0%一3.0%,大约50一60d后,可增加至4.0%一5.0% 。/ ?" ^6 O- }+ `* G) z2tech.cn
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    生污泥投配负荷太高,会导致挥发性脂肪酸的大量积累,使酸衰退阶段时间太长,从而大大延长培养时间。    有两种方法控制过高的投配负荷:一是降低投泥的浓度和数量;二是用二级出水注满消化池,稀释投入的污泥。降低投泥浓度。
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    可采取以下几种方法:* x3 E+ [1 d+ W( J! A& }2 l+ v2tech.cn

* q$ `4 p. r' A& M    (1)初沉污泥跨越浓缩池直接进入消化池;2 h6 e" r% t9 {! q$ z# F* o2tech.cn
    (2)剩余污泥不经过浓缩直接进入消化池;" ?2 L9 N% A9 W1 K2tech.cn
    (3)增大初沉池排泥量,降低污泥浓度。( }9 L* a# d: ~; m  }2tech.cn

" I& p" I* ]) N    无论采用何种方法,控制生污泥的投配负荷,应在未产生甲烷气之前,有机物投配负荷不超过0.5kgVSS/m3.d,或1.0kgSS/m3.d
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    2.排泥量的控制5 }8 G' O+ z3 N. L+ G+ r9 F2tech.cn
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    污泥的厌氧消化系统运行管理是否合适,主要取决于二级消化池的污泥和上清液的排出。如消化污泥的排量大于投泥量,则池内上清液量增大,贮泥量减少,池内污泥浓度降低。另外,上清液排量过多,会增加池内贮泥量,结果会使上清液中污泥浓度增高,造成产气量时增时减,消化池工作稳定。因此,厌氧消化池中消化污泥排量和上清液的排量的比值应根据既能维持池内消化污泥浓度高、又能使产气量高的要求,由经验确定。   
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消化污泥的排放一般采用间歇等量排出,每天排数次。消化污泥一般采用重力排放。排泥时,排泥管路上的闸门应快速全开,速开速闭,避免管路被泥砂堵塞。并防止漏气爆炸。
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    3.上清液的排放) y- t) S, z& i6 N* f2tech.cn

" J# m" U- E9 @    池内上清液层的厚度与消化污泥贮量有关。上清液一般每天排放数次。有破浮渣设备的消化池,排上清液前,应暂停破浮渣设备的运行。如上所述,上清液排出量与消化污泥排量有关,应根据经验确定。一般而言,上清液排放量不可超过进泥量。2 I, z  a. E, o& }+ n2tech.cn

% v/ c2 S$ {' Z8 M排上清液时,消化池内液面着下降过多,则沼气会进入上清液管道,运行控制时特别值得注意。运行控制较好的消化池,排出上清液层的固体浓度大约为2000一4000mg/L,最差时,也应控制在10000mg/L的要求之下。
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    消化池中排出上清液,水质很差的原因主要有以下几方面:" C# r! K+ }+ T7 H2 F2tech.cn

' S3 _2 E& j9 J; I" a  U; n    (1)消化液中溶解有大量的CO:气体,加之厌氧甲烷气的搅拌作用,使消化污泥的沉降分离效果大大降低。5 g% p5 t8 ^# Y; R* J# A2tech.cn
    (2)消化液中本身就含有大量的溶解性有机物质。
" {3 H" r- ?4 y) u    (3)消化池排放上清液的方式不利于沉降分离,没有设置出水溢流堰,无法控制溢流负荷。6 p4 O, m- Y4 V' S: O2tech.cn

$ E  P$ i0 f5 v) \    因此,消化池排出上清液还应回流至污水处理系统前端,这又势必增大污水处理系统的负荷,运行中应认真对待。
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1 \# v7 R" o  F5 u# a" u$ t    4 . pH值及碱度控制. s6 \: N. n9 G/ d  ^9 k2tech.cn
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    厌氧消化系统正常运行时,碱度一般在1000一50000mg/L(以CaCO3计)之间,典型值在2500一3500mg/L之间,挥发性脂肪酸VFA浓度随碱度而变化,一般在50一2500mg/L}维持碱度和酸度之间平衡,使消化液pH值自动维持在6.5-7.5的范围内。0 n, Q. V* K, h8 _5 O! Z$ c2tech.cn
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只要碱度与酸度平衡,当碱度超过4000mg/L时,VFA超过1200mg/L, 系统也能正常运行。但总有许多原因导致产酸菌和甲烷菌失去平衡,导致PH值降至6.5以下,酸的积累,形成“酸败”,具体原因如下:
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: E1 v+ \/ A& z4 n    (1)温度波动太大,甲烷菌无法适应,其活性降低,分解挥发性脂肪酸的速率下降。+ s0 n$ Q4 N7 ^2 n2tech.cn
    (2)投入的有机物超负荷,产酸菌适应性快,分解出较多的VFA,而甲烷菌适应性慢,不能立即将增多的VFA分解掉。
+ L) H5 R2 b. B3 D    (3)水力超负荷,使消化时间缩短,部分甲烷菌被冲刷掉,VFA积累。
3 z- M) R+ H& i; g8 l0 ^4 {    (4)甲烷菌中毒。+ |) H" S! G. \2 ]! x6 K2tech.cn
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    对于以上情况,应及时采取PH值控制措施,否则,消化系统破坏,需重新培养消化污泥。
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    采取措施后,各项指标逐渐恢复正常,待完全恢复以后,可停止加碱。
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+ G9 C- Z1 ^- S$ M' o, z; a    5.氮气置换
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/ ?( l( b9 ^. d    当空气中CH4含量在5%一15%(体积比)范围内,遇明火或700℃以上的热源,CH4沼气即发生爆炸。) y5 `3 s1 I4 W; W$ P5 [2tech.cn
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    小型处理厂消化系统的氮气置换可用液氮瓶,通过减压及汇流装置进行;大型污水处理厂可采用液氮罐车。氮气置换程度目前尚无统一的要求,一些污水厂置换至氧气含量低于5%,也有污水厂要求低于2%以下。/ ?6 _- _: Z2 |+ o" @4 ?* Y2tech.cn
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    6.沼气的收集
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' |; h0 k9 H# _" Y9 x, }$ g' t    产气量是判断消化状态的重要指标。一级消化池比二级消化池产气量大很多。沼气中含大量水分,输气管中如存有冷凝水会影响沼气的流动,应在管路上设排水阀,将水及时排出。
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0 z( _! U5 o- T  I# e    沼气中含0.3%一2%的硫化氢,对金属有腐蚀作用,燃烧时产生的二氧化硫腐蚀性亦很强,应采用脱硫设备。排污泥或上清液时,池内可能会产生负压,不应使空气进入消化池;池内气压上升时,应注意安全阀及水封的工作情况。& l: A4 D1 i! ?/ Q6 Z2tech.cn
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    7.消化污泥加热/ m% a# x' j- O8 Q2tech.cn

0 p* i- `- D. r  K% W- _2 y    生污泥投入消化池之前,所采用的加热方法,常为热交换器法、热水盘管法和蒸汽吹入法。    热交换器都设在池外,一般采用双管式,外管走热水,内管走污泥,污泥流速应控制在1.2m/s以上,否则污泥可能会在热交换器热结附着于管壁。盘管加热器一般置于消化池内,盘入口处水温应控制在40一55 0C,水温高于55℃时,管道表面亦会附着热结污泥。蒸汽直接吹入加热,效率高,但温度过高会杀死喷口处的甲烷菌。: S) q7 Q5 L8 _. Q2tech.cn
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    甲烷菌对温度波动非常敏感,一般应将消化污泥的温度波动控制在11.0℃之内。温度波动与投泥次数、投泥历时和每次投泥量有关。投泥次数少,投泥量必然较大,会导致加热系统超负荷,供热不足温度降低。因此,投泥应尽量接近均匀连续。
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    8.消化池的污泥搅拌
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    搅拌的目的是使投入污泥和池内的消化污泥混合均匀,使池内各点的温度均匀,分离附在污泥颗粒上的气体以防止浮渣层结壳。搅拌良好的消化池容积利用率可达到70 %,而搅拌不合理,则容积利用率会降至50%以下。( J4 u9 i' x, a0 ?: D% z6 G2tech.cn

' B  O, s0 t" }: J/ q    沼气搅拌能适应池内液位变化,故障少。沼气搅拌强度一般为1一2m3沼气/(m2池面*h)。采用机械搅拌时,搅拌强度一般为10-20W/m3池容。机械搅拌,容易发生腐蚀、磨损、缠绕等故障,应经常检查运行情况。    搅拌可以连续进行,也可以间歇操作,多数污水厂采用间歇方式。操作时应注意:
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; |& ^  A1 j1 f4 G, E' o8 Q    (1)投泥时应同时搅拌;3 k' C. s5 d' i# i3 S2tech.cn
    (2)蒸汽加热时应同时搅拌;
6 u! e$ e. w3 _' S) ~    (3)底部排泥时可不搅拌,上部排泥宜同时搅拌。7 q. o! r6 q0 R5 N2tech.cn

" h4 B, e3 Y6 D' [2 l+ O    搅拌效果的好坏可以通过纵横取样法或示踪法判断。取样法指在消化池不同位置及不同深度取泥样,测定其含固量,最深点数值与全池平均值的绝对偏差低于0.5%,说明搅拌有效。
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    9.运行操作顺序
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/ R( O) o$ F4 m1 Z( q7 t0 _    厌氧消化池的运行中有五大操作,即:进泥、排泥、排上清液、加热和搅拌。这些操作不可能同时进行,尤其是消化污泥培养中后期。一般认为操作顺序对消化效果有一定影响,如何确定合理顺序,确保最佳运行效果,需要借鉴实践经验。例如:单级消化,采取溢流排泥内蒸汽加热时,合理的操作顺序是:进泥、排泥、加热、搅拌,二级消化;
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       采取非溢流排泥,池外热交换器加热时,合理的操作顺序是:排上清液、排泥、进泥、加热、搅拌。5 G+ R& Q" Q* k$ l5 r6 q2tech.cn
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    五大操作步骤的循环周期越短,越接近连续运行,其消化效果越好。人工操作时,操作周期可以为8h,完全自动控制的操作,操作周期可取为2-4h。7 r, s8 ^( _/ E, u, A. J3 y2tech.cn
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