; l# N8 O" _ O* u: e该污水处理厂厌氧消化系统为中温厌氧消化,进排泥采用底部进泥、顶部溢流排泥方式;搅拌方式采用机械搅拌;前端设有两级换热系统,一级换热为热水解出泥经过一级板式换热器进行水、泥换热,将热水解后污泥降温至60 ℃左右通过进泥泵注入消化池,二级换热为消化池内污泥经过二级板式换热器进行自身内循环换热,达到控制池内温度目的;后端设有沼气脱硫系统、沼气存储系统、沼气利用系统,沼气利用系统主要为沼气锅炉燃烧产生蒸汽供热水解使用以及冬季采暖使用,为充分利用沼气能源,后期会加入沼气发电项目。 % }+ L8 N. E9 w5 c$ ? ) t1 [0 f8 @& D# \% o) J7 n! P5 B3.1消化系统启动方式/ H- ^+ r6 s, s j$ x+ N
& v, u! e* M4 W$ Q' {5 |) c: m
由于该污水处理厂为新建厂,未经历传统厌氧消化向高级厌氧消化的转换过程,采用污泥接种培养直接启动的方式。首先启动1#、2#、5# 3座消化池,利用冷却水泵向3座消化池各注入5 000 m3再生水,完成清水联动以后,开始对3座消化池、气柜及沼气管线气相空间进行氮气置换,直到消化池内氧气含量降到5%以下。在清水联动及氮气置换期间通过锅炉采暖系统对3座消化池进行加热,当池内温度达到35 ℃时开始进行污泥接种操作。3座消化池稳定运行后再启第4座(3#)消化池,第4座启动过程未经氮气置换,采用现有3座消化池向其直接排泥的方式,使其迅速达到工作液位以最短时间避开沼气爆炸极限区。第5座(4#)消化池启动方式同第4座。% N# l+ C% o, R; x
0 p, |; J7 k2 v( V. D: }: a3.2污泥接种培养 n! e7 s2 m1 Y! D, a4 r, P( ^! T5 G$ T
本次污泥接种培养采用北京某污水处理厂热水解厌氧消化后的污泥进行接种,单池接种4 000 m3,接种后继续补水至工作液位,接种期间每天监测池内温度、pH及甲烷含量变化,接种后第8天甲烷含量超过30%开始对沼气管线进行并网操作,接种第10天沼气管线内甲烷含量达到45%可燃烧状态。历经14天完成3座消化池接种培养工作。图2为3座消化池接种期间甲烷含量变化情况。 E7 U8 b* X) g! N- h/ R3 D- K3 S" a8 I% u - d+ q X Z, m6 ~3 J ; M4 x0 `0 |+ f2 x; P$ f5 ^6 ] 0 ~4 Q; q% A0 {# T3.3热水解系统启动方式9 Y$ n7 A$ U0 f' q9 M
3 F* h% y: v5 @2 O1 H- R
污泥接种培养工作结束后,启动热水解系统向消化池内进热水解后污泥,第1天热水解处理泥量按照消化池内污泥绝干量的10%设置运行批次,第2天以后按照上一天进泥绝干的5%增加负荷,并合理分配至3座消化池。首先启动2条热水解生产线,当2条生产线达到满负荷运行后启动第3条生产线。" _9 c+ `( [4 X3 c7 |* N
+ J s9 E3 U% {6 ]( \
04 热水解厌氧消化系统调试运行分析 ) J1 b( X2 f# y1 Y4 ?2 J ' z. A1 m, I- `' d* Q" w3 m; V2 |$ n4.1系统稳定性分析: T) R- d6 u& R7 X5 P
1 _* @6 W9 j9 S% K/ A
酸碱比即VFA/TAC和沼气中CH4含量是判断消化系统运行是否稳定重要指标,正常运行时,VFA/TAC一般<0.3。当VFA/TAC>0.3并继续升高时,预示系统运行可能出现异常,VFA将会不断增高,随之pH出现下降。图3为1#、2#、5# 3座消化池VFA/TAC变化情况。3座消化池VFA/TAC基本维持在0.1左右,未出现>0.3的情况,表明调试运行期间系统运行比较稳定。 / J' v+ X" G' S1 l8 k# Q5 k# }% E+ a* \ % \. E" ]) G+ F4 X7 _% l+ c I9 X1 O- z" V r9 L! G% c
2 L/ |! ]8 N2 A) B' a, g" v* B
沼气中CH4含量变化也可预测系统运行是否稳定,当CH4含量突然下降时,说明进泥中存在有毒物质造成甲烷菌中毒,当CH4含量逐渐下降时,表明消化池进泥有机负荷超负荷。自消化系统投加热水解污泥后池内甲烷含量基本维持在50%~62%,表明池内微生物环境健康,热水解厌氧消化系统整体运行稳定。% _, O4 A& B- x: Z/ R7 f$ N+ @
6 B& d' }: e" J0 _+ y! i" h4 \4.2系统效能分析# E7 H( ^% |1 C/ r i6 B {
7 O$ i7 l }* Z9 [3 F
4.2.1沼气产量及速率3 o, t5 h' V8 d7 ~0 ]# o' o
# X4 x% B' D! E) i9 @& r9 W
通过对消化系统沼气产量随消化池进泥量变化分析表明,如图4所示,经过热水解后的污泥可以有效缩短水解周期,从而提高厌氧消化性能,使得消化池内产气速率较快,随着进泥负荷的提升,沼气产量也随之增加。目前,所产沼气主要用于厂内沼气锅炉燃烧产生蒸汽供热水解利用,多余沼气通过废气燃烧器处理。& h- `% ~. Z! s, K' [
0 f/ q1 B. b/ c& e
: V! Z, m5 d* K. R5 h T. K
# v5 e% v: U& [ [
热水解处理技术分为三个处理阶段: . }9 [8 s3 g/ d, z) R & h6 m8 G+ m2 v A0 X$ ]7 ^$ u(1)在碎浆机中加热经过初步脱水处理的原料和过剩活性污泥的混合物。8 q+ A+ ~: w5 s; L
- v4 t) g7 @ c5 d; C( h2 i
(2)用蒸汽加热,使温度达到165摄氏度,热水解处理反应器的压力不断增加。 * ~/ F% _; h7 E6 S, q ]- Z+ r . a/ Y/ d( Q* n a' {8 b) n# b(3)释放闪蒸罐中的气体到碎浆机中,压力骤然降低,温度降至105摄氏度左右。 1 X3 v% N; z, r5 ]4 l1 k0 s) Y9 l8 r2 D( G6 n4 g; W' Y+ ^
每座污泥处理厂一般都有两个、三个或四个大小相同的反应槽,批量处理污泥。每个反应槽都要经过如下步骤:加注污泥、加压加热30分钟使污泥丧失活性、消除病菌,然后送入闪蒸罐。这类似于内燃机的工作原理——加注、压缩、燃烧、排气。同时,该过程中的每个小部件都处于不断工作的状态。连续不断地往碎浆机中注入脱水的污泥,闪蒸罐不停地将处理好的污泥推送到蒸炼器,利用换热器对其降温。即便如此,蒸炼器的内部温度还是能够达到40摄氏度,略高于传统工艺中的35摄氏度。" z. h. w6 V* u% c; ~! d: h! Q
, _& G- ^* X, Z7 b: ]0 J( p闪蒸罐中的放压步骤起着至关重要的作用,它能使活性污泥的细胞壁破裂,从而使其易于蒸炼、脱水。有机负荷在蒸炼器中所释放的强大能量使得挥发性固体负荷和总蒸炼量提高两倍,沼气产量上升35%。! [0 v G2 c# @: W
9 i7 Q, K7 [* m) v