污泥消化池设计中几个问题的探讨

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1、污泥消化池设计中几个问题的探讨　　　污泥经厌氧消化可以使有机物消化分解，污泥不再腐败；同时通过中温消化，大部分病原菌、蛔虫卵被杀灭并作为有机物被分解。由此，污泥达到稳定、无害，所产生的生物能——沼气还可加以利用。目前，我国中小型污水处理厂一般都不设初沉池，污泥也不进行消化处理。实际上这对污泥的最后处置是不利的。笔者现就污泥消化池设计中所遇到的几个问题加以探讨。　　1　污泥投配　　一般经浓缩后的污泥含水率在96%左右，由于污泥介质的特殊性，其计量存在困难。法国巴黎ACHERES污水处理厂的污泥投配计量采用一容积为10m3的污泥高位投配池，

2、达到了计量的目的，但操作程序复杂。天津东郊污水处理厂采用单螺杆泵配以橡胶捏阀也收到良好的效果，详见图1所示。　　单螺杆泵是以螺旋推进的方式排送液体的，它没有枝状叶片，不会被污泥中的纤维杂质堵塞。在多台泵并联运行时，不需要设止回阀，从而解决了污泥管路设止回阀时因污泥中杂质堵塞而致只逆不止的问题。该泵还具备在转速一定的情况下其排送流量均匀稳定的特点，可以用时间控制计量。因此，在投泥系统的设计中利用该泵的上述特点，并配以橡胶阀，可以使投泥计量更趋简单实用。　　捏阀的外壳为铸铁制成，用于承受管道压力，内层为高强橡胶衬里，能承受0.6MPa以上的

3、压力，如在内衬中充入压缩空气，可使橡胶衬里扩张并紧紧相贴以阻断管道流体，又由于橡胶衬里接触面积较大，所以纤维和颗粒不致影响该阀的密闭性。当释放阀体内衬中的压力时，管路内流体可正常通行(见图2)。　　该污泥投配系统克服了其他类型的阀门由于污泥杂质的影响而常关闭不严且不宜频繁启闭的缺点，并同时具有操作简便、严密性好、易于开闭和特别适于实现自控的优点。　　该污泥投配系统由计算机按设定的时间程序进行控制并完成操作。其作用原理为：当三通电磁阀开启时，0.4～0.6MPa压力的压缩空气作用在橡胶阀上，此时污泥管路断流；当三通电磁阀关闭，并同时打开橡

4、胶阀侧的管路排气，使污泥管路流通。这样依次对三通电磁阀进行控制，也就实现了对4个一级消化池的轮流投泥。计算机准确的时间操作使投泥计量过程变得简单，控制过程容易掌握，而且使多次少量投泥的运行过程得以实现，无疑为消化池的运行创造了良好的条件。　　2　污泥加热　　在工程中消化池所需热量，即使在北方地区，生污泥的加热占了总需热量的绝大部分，所以，如何给生污泥加热对系统设计来说就至关重要。有的工程给生污泥直接加热，显然是不可取的，虽然总需热量不变，但由于生污泥的泥温低，要求热交换器的供热强度大。天津东郊污水处理厂采取先将生污泥投入消化池，然后再从

5、池中抽出混合污泥循环加热。加热是采用套管式泥—水逆流热交换器在池外进行的，热交换器设计时采用泥—水传热系数为3560kg/(h·m2·℃)，每台热交换器设计换热能力可达3.35GJ/h，可设计成连续运行。热交换器应分别设在管廊内靠近每座一级消化池池壁的地方，单独为每座一级消化池加热，独立运行，互不干扰(见图3)。　　热水循环和控制是维持热交换器正常运转的主要保证。为使热交换器内管中污泥不致形成结块，运行中应严格控制热水水温，一般设计控制进口水温为70℃，出口水温为60℃，此时热水流量应满足要求。每台热交换器的热水循环可由统一调配的热水泵

6、完成，流量和温度都通过安装在进水管上的三通调节阀控制，三通调节阀通过调节流量以控制水温。对热源而言，当进入热交换器的水温高于或低于设定工作温度时，该阀都将提示减少或增加热量，即当水温处在工作调节区时，阀门将按照水温实现热水旁路的分流调节，使进入热交换器的水温保持基本稳定。　　由于利用沼气加热污泥，因此，污泥泥质与热平衡关系重大。我国的城市污水中工业废水占较大的比重，而且污泥中有机物含量也较低。根据天津纪庄子污水处理厂实测结果，1985年—1990年污泥中有机物含量平均为59.17%，而且冬季高(60%～70%)、夏季低(50%)。污泥中

7、碳水化合物占34%～52%，蛋白质占27%～56%，脂肪占9%～20%。沼气中甲烷含量与污泥成分有关，一般碳水化合物产生的沼气中甲烷含量仅50%，脂肪与蛋白质产生的沼气中甲烷含量则可达70%。全年泥温为10.3～26.6℃。　　天津东郊污水处理厂根据纪庄子污水处理厂的运行经验，污泥消化池分解有机物的产气系数设计值取0.82m3/kg，污泥中含泥率为40kg/m3，有机物含量取55%。因有机物降解率与污泥中有机物含量有密切关系，该设计取较低值为30%～45%。　　总之，该污泥与发达国家污泥成分的差别较大。发达国家污泥中有机物含量一般在70

8、%～80%，有机物中蛋白质和脂肪占60%～85%，有机物降解率高达50%以上，对此应有足够的认识，并在污泥加热设计中予以考虑。根据笔者对消化池利用沼气供热的热平衡分析，污泥加热由于含水率高、需热量大，比水加