城市污水处理厂生物气应用安全性分析.pdf

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1、环境保护工程器EnvironmentalProtectionEngineering城市污水处理厂生物气应用安全性分析刘超，陈静，陈国栋(石家庄市桥东污水处理厂，河北石家庄050026)摘要：厌氧污泥生物气的应用能够节约能源、降低环境污染，但在其应用过程中可能由于各种因素的共同作用而引发一定的安全隐患。结合石家庄市桥东污水处理厂生物气应用实例．分析了运行中出现的事故隐患成因及危害．有针对性地提m了解决的措施关键词：污水处理厂；生物气；应用：安全性分析中图分类号：X701文献标志码：B文章编号：1009—7767(2013)04—0135—03

2、SafetyAnalysisofBiologicalGasApplicationinUrbanSewageTreatmentPlantLiuChao，ChenJing，ChenGuodong日益尖锐的能源供需矛盾现已成为制约国内经济发展的瓶颈．且常规能源缺口日益增大使开拓新能源、节能及提高能源利用率等多元化渠道成为必经之路。城市污水处理厂污泥厌氧消化所产生的生物气含60％～70％CH。，并且其数量稳定、余热量大，因而对其充分应用可实现节约能源．降低对环境污染以及实现资源循环利用【lI，但在应用中生物气的燃烧特性导致其安全性能较低，笔者结合石

3、家庄市桥东污水处理厂生物气在燃气锅炉中的应用实例。分析了其中存在的事故隐患并提出了防范措施。1工程概况石家庄市桥东污水处理厂污泥液采用中温厌氧消化工艺实现稳定化。反应器为6座卵形消化池，日接收干污泥约200t，降解约50t，每降解1kg干污泥可产生生物气约0．8m3。运行稳定的情况下日生成生物气约4万m3。为实现资源循环利用并降低生物气排放对环境带来的负面影响．T艺设置了如下生物气储存和处理设施：1)2座最大存储压力为3．5kPa．有效容积为5000m3的低压储气罐：2)2套燃烧容量为1000m3／h的气体火焰炬；3)2套热能力为2500k

4、W的燃油和沼气两用热水锅炉：4)3套沼气拖动鼓风机：5)2套VHP-UNITS单元，每单元装置了2454kW耗气量的沼气发电机．均可利用余热回收装置回收沼气机的余热加热消化污泥㈦。运行中为保证反应器内污泥液温度处于最佳范围．系统优先拖动油气两用锅炉．该锅炉为钢板制成、内管型热交换器组成的热水锅炉，可将反应器内产生的高品位能源(沼气)通过在锅炉内燃烧产生低品味能源(高压蒸汽)来作为反应器内污泥液热源，可高效实现能源的阶梯利用，并可提高能源利用率及降低污染物排放量。但是，每当该系统运行一段时间后，燃烧室及炉膛内出现大量灰白色结垢物质．严重影响了

5、锅炉的热交换效率，并为安全运行带来事故隐患。2结垢物成分及成因分析2．1成分分析取定量结垢物，分别采用邻菲哕啉分光光度法测定其中铁含量．重量法测定硫酸盐，火焰原子吸收法测定钙盐．纳氏试剂光度法测定氨氮以及灼烧和水溶性，检测结果见图1。口铁_-2013卑$4期(7一)第31豢辛荭投木135烧■■-髫物■■■■■僻器环境保护工程EnvironmentalProtectionEngineerino通过对反应器内生成的生物气成分进行分析，其主要为CH。、CO：及H：S等，具体含量见图2。7060兰50纛40塞，o蛙20100124681014182

6、226303236时间，d图2生物气成分图2．2成因分析气体成分分析数据可知生物气内H§含量较高，通过检测仪检测其体积分数最高值可达6000x10。6，导致H：S含量高的原因为源水中T业废水含量较高，工业废水中硫酸盐和硫化物含量较高．处理过程中大部分进入污泥反应器内，并经过系列反应生成H：S。在生物气应用系统中虽设置了干湿两套脱硫单元。但湿式脱硫单元运行中易发生填料堵塞而严重影响脱硫效果，干式脱硫单元中采用颗粒状多空结构同体．主要成分为Fe：0，，其反应机理为：Fe203·H20+3H2S_2Fe2S3·H20+3H20Fe203·H20+

7、3H2S_2FeS+S+4H20干式脱硫运行一段时间后则脱硫剂活性逐步下降而影响脱硫效果。因而导致部分H：S直接进入锅炉内，大部分H2S燃烧生成S0：和SO，，而生物气和助燃剂空气中所含矿物杂质燃烧产物为灰分，灰分中的Na：O可与高温烟气中的SO，反应生成低熔点的Na：SO。，Na：SO，一旦遇到温度低于其熔点的高温受热面则可进一步吸收S0，并生成焦硫酸钠：Na2S04+S03_Na2S207焦硫酸钠又可与金属受热表面的Fe：0，反应生成熔点更低的硫酸铁纳复盐：3Na2S207+Fe203—÷2Na3Fe(S04)3硫酸铁钠具有很强的腐蚀性

8、，其可直接腐蚀铁质，最终生成四氧化i铁和二氧化硫进入结垢物内．导致结垢物中含有大量铁盐【3I。2Na3Fe(S04)3+9Fe--}3Na2S04+4Fe203+3FeS3FeS