引起消化池失稳的主要原因有4个:水力负荷过高,有机负荷过寓,温度应力和有毒物质超负荷。( M6 `' d6 S ^7 P, B' N8 o
- D9 p- }9 Y, H% |! d0 v水力或有机负荷率每天超出设计值10%以上,即发生水力负荷和有机超负荷。控制负荷过高的方法有:管制消化池进料和保证消化池容积不因砂石积累或搅拌不良而减少。控制消化池进料应注意进料前的前处理、沉淀和被缩,以确保进料污泥浓度在合适范围内。
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如果发生消化池失稳,可通过下列方法进行有效控制:
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0 `' x8 J% Z* ~: U. ?& B6 e0 `(1)停止或减少进料; U7 L8 f1 G' s- F
(2)查找失稳原因;0 z' j" m3 O9 [8 q7 f3 C
(3)消除失稳因素;
) m1 q1 ~! w" ?6 u(4)控制pH直到消化池恢复正常。 ' W' N3 v$ `. G, z$ ~% C
如果只有一个消化池失稳,可适度增加其余消化池的负荷,使失稳消化池恢复正常。如果几个消化池同时超负荷,要求有其他方法来处理这些过剩污泥。可以考虑将这部分过剩污泥转移到其他设施临时贮存,或经化学稳定处理后再进行处置。
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消化池温度在lOd内变化超过l-2℃会引发温度问题,抑制微生物,降低产甲烧菌的生物活性。如果产甲烧菌活性不能尽快恢复,而不受温度变化影响的产酸菌又继续产生挥发酸,最终会消耗大量可用的碱度,导致系统pH下降。
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; D) `# G" p v! r; v, O温度问题最常见的起因是消化池负荷过高,超过了加热系统的瞬时功率。大部分加热系统最终可以加热消化池物料到运行温度,但经受不起温度变动。
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另一个起因是消化池在最适温度范围外运行。例如,中温消化的最适温度范围为32-38℃,温度低于32℃生物过程进行缓慢,温度高于38"C消化效率得不到提高且造成系统能源液费。# K2 [4 L) ^/ r
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) R; I; z0 J# i8 E$ }* |9 c厌氧过程对某些化合物很敏感,如硫化物、挥发酸、重金属、钙、销、拥、溶解氧、氨和有机氯化合物。一种物质的抑制浓度取决于许多参数,包括pH值、有机负荷、温度、水力负荷、其他物质的存在,以及有毒物质浓度与生物质浓度的比值。; c6 l# F, o: d e8 R
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几种化合物的抑制水平见下表。
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: k# s D; k T0 J% C, J可以通过添加硫化钠、硫酸铁或硫酸亚铁缓解重金属的毒性。由于有毒重金属硫化物溶解度比硫化铁低,有毒重金属会形成硫化物沉淀析出。可用氯化铁形成硫化铁沉淀来控制硫化物的浓度。这些化学物质的过度使用可能会导致pH降低。
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. L9 i9 O7 \6 E+ Y9 Z8 |控制消化池pH的关键在于,投加碳酸氢盐碱度与酸反应,缓冲系统pH至7.0左右。直接或间接投加的碳酸氢盐可与熔解的二氧化碳反应生成碳酸氢盐。用于调节pH的化学药品包括石灰,碳酸氢铀,碳酸俐,氢氧化俐,氨水和气态氮。投加石灰使卫生条件变差,且会生成碳酸钙。虽然氨化合物也可用于调节pH. 但可能造成微生物氨中毒并增加回流处理工艺的氨负荷,因此,不推荐使用氨化合物调节pH。
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) h: ?4 I3 H" R( A- q消化池运行不正常时,挥发酸浓度在碳酸氢盐碱度消辑之前开始升高。由于碱度耗尽之前pH不会降低,所以只能是消化池已经失稳后才能观察到pH降低。消化池运行不正常时碱度、挥发酸、甲烧产量、二氧化碳产量和pH之间的关系如图。
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控制pH的合适化学剂量可以通过测得的挥发酸和碱度浓度计算。VA/ALK应大约为0.1-0.2。当VA/ALK大于0.3-0.4,应采取措施使挥发性固体负荷率由1.6kg/(m3·d)降到1.2kg/(m3·d),从而可使进料速率和排料速率降低约25%,同时维持消化池内部污泥温度在35土l℃。
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VA/ALK增加到0.5或以上,表明消化过程不稳定,需要增加碱度。通常利用挥发酸浓度可以计算得到适当的碱度剂量。挥发性团体负荷率应从l.6kg/(m3·d)降至0.8kg/(m3·d),从而可使进料速率和排料速率降低约50%。
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: N0 @- ^/ b6 P# f/ KVA/ALK增加到0.8或以上,表明消化过程已不正常,此时pH下降,产甲烧菌受抑制。需要增加碱度并使挥发性固体负荷率降低至0.16kg/(m3·d),直至UVA/ALK比降低至0.5或以下。
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% ~7 Q5 |# Z! Q, K碱度投加盘可通过下列步骤计算:
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) w7 [; A6 Q# o3 V0 f+ J4 f% J(1)测定挥发酸浓度和碱度(以CaO3计)。
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2 j4 v) ]2 C. `6 G1 X(2)选定VA/ALK为0.1,通常测定的挥发酸浓度按下式计算出所需的总碱度:
' L2 m; T; J4 u8 \' V
. i4 d' B8 D0 i3 ]* U+ S9 ^碱度(mg/L) = 挥发酸(mg/L)/0.1
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[. P) D3 B0 P) p J8 F$ w(3)第2步计算出的总碱度值减去测定的碱度值得到所需碱度投加量。' B7 E+ _) @$ o' G0 ^: V5 a
% c. Y9 \' G, V& o8 L8 E5 a
(4)通过下表列出碱度当量比值与第3步计算出的碱度投加量计算相应的药品投加量。5 r8 v6 Y# h2 b4 G* x/ p
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) V+ o/ d& d1 u5 p) f4 q' M3 z( ^6 X% o
(5)根据药品纯度校准药品投加量。. V& T* d, O9 }
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(6)根据消化池容积计算总药品投加量,药品剂量计算公式如下式所示:0 U6 h! @% p2 Z4 b
7 }( a A4 M6 U) I药品投加量(kg) = 碱度投加量(mg/L) x消化池容积 / 10^6# d# @8 F/ n8 u' D7 i( ]
0 Z S% F0 \8 J( I/ _" h药品投加量(lb) = 碱度投加量(mg/L)×消化池容积(gal)×8.34 (lb/gal) / 10^6
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为避免换热器和管道结垢,可以适当延长投加药品的时间。通常情况下,碱度每3-4d增加一次,搅拌均勾并经常监测挥发酸、pH和碱度。避免阳离子和碱金属形成毒性物质,并确保真空减压装置可正常操作。3 s6 Q X3 N; |! L
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5 h# f; R! O% B( d$ A) h! [) ]
7 p6 {$ F3 j9 v& S消化池泡沫由半液体基质中的小气泡组成,相对密度为0.7-0.95.气泡在污泥层下形成,一旦形成即被截留。/ k% i. P3 u# `# ^( F+ J* Y1 z
0 B% d3 M: v8 R; B9 M
尽管发泡现象很常见,但如果气泡堵塞管道或溢出消化池即可认为泡沫过量。过量的泡沫会导致消化池有效容积减少,结构受损,溢出,破坏气体处理系统,以及产生恶臭并有碍观瞻.引起消化池发泡最常见的原因是有机负荷过寓,导致VFAs产量过高,不能完全转化为甲烧。产酸菌(可释放二氧化碳)工作效率比产甲烷菌高,通常二氧化碳量的增加会引发泡沫形成。引起有机负荷过高的因素包括:
$ d' r* }; l& w$ W# `' P
/ I- D4 }1 {" w2 w p! ~(1)消化池间歇进料;; r' ~$ L8 R/ e; \: p2 @
9 P9 o( Q6 Q _2 m- X0 H(2)分开进料或初级污泥和剩余活性污泥混合不充分;$ u. [, D7 m- d ^$ H) p \ Y
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(3)搅拌不均匀或采用间歇搅拌;
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/ l1 z3 T! D u, x8 a, v, T4 K* ~(4)消化池进料中油脂或浮渣含量过高(当采用批式进料方式时尤其易出问题)。降低有机负荷的方法有:连续进料(或尽可能经常地连续进料)、进料前不同污泥混4 |$ O& A% c4 Z8 s: Y5 k
4 p+ X1 W7 H5 S! f7 \! C合充分、确保搅拌系统正常工作、限制消化池进料中油脂和浮渣含量。间歇进料或搅拌不均匀不仅导致有机负荷过高,还会在液面上形成浮渣层。进料浓度高于设汁值还会给搅拌系统带来不良影响。" R. j8 s! E- N, x
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气体管道堵塞也可能导致发泡。如果水在气体管道中积累,会导致管道阻塞,这将增加消化池顶部压力。当阻塞清通后,压力骤降,从而引起消化池物料发泡。经常从气体管道中排水可有效防止这种情况发生。9 y: n' B6 u- ~7 g) `* I$ D
G) L9 u" I8 _! i5 e2 T- ?丝状菌,如诺卡氏菌,其结构能储存气体并释放出表面活性物质,富集在起泡沫表面引起发泡。通常可以通过控制液流和消化处理过程控制丝状菌。) \2 @9 f6 Z: h! C! x
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进人消化池的污泥类型也可能引起发泡。通常情况下,进料含有100%剩余活性污泥或剩余活性污泥与初沉污泥比例过高容易导致发泡。 W0 J. \6 j' A+ C
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