季节变化对污泥厌氧消化产气量影响及应对措施

摘 要：上海白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统设计处理量204tDS/d，为目前国内规模最大的污泥厌氧消化系统。通过对其日常运行数据的分析，探究污泥厌氧消化系统沼气产量随季节变化的规律及其可能的原因，并提出相应的措施。
关键词：污水处理厂；污泥；厌氧消化；沼气
　　1 工程概述
　　白龙港污水处理厂位于上海浦东新区，总处理量为200万m3/d，采用多模式厌氧/缺氧/好氧（AAO）的污水处理工艺[1][2]，出水经过紫外线消毒后排入长江。污水处理过程中产生的污泥通过重力浓缩和机械浓缩后，进入污泥消化系统，部分消化污泥经过离心脱水后进入流化床干化，另一部分进入深度脱水。
　　白龙港污泥消化系统采用中温厌氧消化工艺，采用国际先进的卵形消化池，共8座，单体容积12400m3，消化时间24.3天。设计处理量204tDS/d，日产沼气为44152m3/d。其处理流程如图1所示。
　　污水生物处理产生的初沉污泥与剩余污泥，在匀质池经过均匀混合后形成混合污泥，与循环污泥一起进入消化池内进行厌氧消化。消化池进泥方式为顶部连续进泥，出泥方式为底部连续出泥，使用导流管式螺旋桨搅拌器对消化液进行搅拌。污泥消化产生的沼气经过脱硫后被锅炉利用，为消化池进行加热。
　　2 工艺运行控制
　　2.1 消化池进泥及排泥控制
　　经过浓缩后的初沉污泥与剩余污泥在匀质池混合，混合后进入集泥井，再由污泥螺杆泵将混合后的污泥泵送至消化池内。每座消化池配置一台进泥螺杆泵，采用配以电磁流量计来控制进泥流量。
　　消化池正常运行时采用顶部进泥、底部出泥，通过套筒阀溢流式重力排泥，排出的消化污泥重力流至储泥池。
　　2.2 污泥混合与搅拌
　　搅拌系统采用池内导流式和池外泵循环相结合的水力循环搅拌。池内导流式是在消化池内设有导流筒，在导流筒内安装螺旋桨搅拌器，从而实现污泥的池内循环，搅拌机采用连续搅拌的搅拌方式。
　　池外泵循环是在消化池外设置污泥循环泵，生污泥与消化池排出的污泥通过接种器进行混合，混合后的污泥进入套管式换热器，加热后的污泥通过污泥循环泵泵入消化池。池外泵循环既可以达到生污泥与循环污泥混合的目的，也可以对消化池内的污泥进行搅拌。
　　2.3 消化池的温度控制
　　消化池加热系统包括：锅炉、热水交换器、余热回收设施组成。为了使消化池内的温度控制在35～36℃[3]，以及避免水温太高造成热水交换器内污泥板结、堵塞热水交换器，热水交换器的进口水温控制在90℃，出口水温控制在70℃。
　　另为配合能源循环节约利用的原则，本厂干化系统污泥冷却水作为热源回用，加热消化生污泥，减少锅炉沼气用量，在一般情况下可使消化池进泥温度较原温度提高1-2摄氏度，有效降低了消化系统的加热能耗。
　　2.4 沼气处理及储存系统
　　沼气处理设施包括砾石过滤器、湿式脱硫塔和干式脱硫塔组成。沼气经砾石过滤器去除其中大颗粒杂质及大部分水后，由湿式脱硫系统去除其中大部分H2S气体。由于湿式脱硫系统处理效果良好，干式脱硫系统仅作为辅助脱硫设施使用[4]。
　　沼气储存系统由4座单体5000m3的无压沼气柜组成。经过脱硫处理的沼气储存在无压沼气柜的干式气囊中，供后续的消化锅炉及干化锅炉作为能源使用。
　　3 污泥厌氧消化系统运行情况
　　消化池日均沼气产量与消化池进泥干基量关系图。自6月起，消化池沼气产量并未随着进泥干基量的提高展示出上升趋势，反而沼气产量有所下降，这一趋势直至9月份才得以终止，至10月起消化产气量又显现出上升趋势。3月期间由于污水系统施工，消化池有长达15天以上处于未进泥状态，亦对消化池运行情况造成影响。但根据运行表明，15天的未进泥对厌氧系统的工艺环境影响较小，恢复较为迅速。同时比对消化进泥有机份化验数据，自6月起进泥VSS/SS开始出现下降趋势，该月VSS/SS已降至60%，7月发生突降至52%，从而直接影响到了污泥厌氧消化系统的产气效能。直到10月消化进泥VSS/SS才重新展现上升趋势，消化池产气效率逐步恢复，产气量提高。此趋势与2012年白龙港污水处理厂厌氧消化系统运行情况基本吻合，分析主要原因可能为，7至10月期间全厂进水有机物含量较低，从而造成污泥中有机质含量下降。
　　4 结束语
　　污泥厌氧消化系统在实际运行中，污泥性质及污泥产率等工艺运行情况展现出不同季节性变化，总体来说存在春季较高、秋季较低的季节性变化规律，这与厂区内污水系统运行情况有密切关系，进泥中VSS/SS含量、氨氮浓度存在变化。为了减小全年沼气产量波动，可以采取在夏秋季节增加消化进泥干基量、提高进泥中有机质含量与降低氨氮对消化系统的抑制等措施，确保沼气产量全年稳定，满足污水处理厂对沼气需求及沼气的有效资源利用。具有污泥厌氧消化系统的污水处理厂也应加强污水污泥联合运行经验，保障在不同污泥性质情况下的消化系统及沼气利用的正常进行。
　　参考文献
　　[1]周振，孔卉，王英俊，等.污水厂运行监控与故障诊断专家系统的研发与运用[J].中国给水排水，2011，27（5）：1-5.
　　[2]蒋玲燕，杨彩凤，等.白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的运行分析[J].中国给水排水，2013，29（9）.
　　[3]尹守迁.污泥厌氧消化处理工程技术问题探讨[J].铁道劳动安全卫生与环保.2008，35（1）
　　[4]宋晓雅，杨向平，王东生-大型污泥厌氧消化系统的启动与运行调控[J]..中国给水排水.2011，37（3）
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