鸡冠石污水处理厂污泥厌氧消化处理运行实践

题是保证安全。
沼气产生爆炸的必要条件是同时满足以下三条：
l 沼气与空气的混合气体中甲烷（ Ｃ Ｈ ４ ） 的含量在５ ～ １５％；
l
混合气体中氧气（O
）的含量在１
2
２
～２
０
％
；
l 有明火或７ ０ ０ ℃以上的热源。
因此确保消化系统安全运行的措施如下：
l 严格执行各项安全措施，确保不产生明火；
l 水置换消化池中大部分空气；
１ ． ２ 污泥处理与沼气系统工艺流程
收稿日期：２００９－０５－０８ 作者简介： 张小燕（１ ９ ７ １ － ），女，工程师，现从事市政环保 工程工作。
污泥处理与沼气系统工艺流程图如图１ 所示。
图１ 工艺流程图
２ 污泥厌氧消化工艺 厌氧消化方式： 中温厌氧消化， 消化温度为３ ３ ～３ ６ ℃； 消化池型：卵型消化池，单池容量为１ １ ８ ０ ０ ｍ ３ ，四池
ｃ ） 排泥量控制 由于本系统采用上部进泥、下部溢流排泥的方式， 可自动保证排泥量与进泥量的一致，达到排泥量与进泥 量的完全相等。 ３．２．２ ｐＨ及碱度控制 消化系统正常运行时， 产酸菌和甲烷菌会自动保持平 衡， 将消化池的ｐ Ｈ 自动维持在６ ． ５ ～７ ． ５ 的近中性范围内， 此 时碱度一般在１０００～５０００ｍｇ／Ｌ（以ＣａＣＯ３计）之间，最佳值在 １５００～３０００ｍｇ／Ｌ之间。 在消化池试运行期间，由于消化池内温度波动过大 或投入的有机物超负荷、或水力超负荷、或甲烷菌中毒 等原因均会引起挥发性脂肪酸（ Ｖ Ｆ Ａ ） 积累和碱度（Ａ Ｌ Ｋ ） 降低，导致消化池内ｐ Ｈ 降低。当ｐ Ｈ 低于６ ． ５ 时， 消化系统 处于严重的酸化状态， 甲烷菌受到抑制， 产气量会大大降 低， 因此必须采取ｐ Ｈ 及碱度控制措施。 本系统ｐ Ｈ 及碱度控制程序如下： ａ ）人工取样测试 每个周期至少人工取样两次测试消化液的Ｖ Ｆ Ａ 和Ａ Ｌ Ｋ 值，其中一次安排在进、排泥期间，另一次安排在加 热、搅拌期间。 ｂ）计算△ＡＬＫ＝ＡＬＫＴ－ＡＬＫ０－８５％×８３．３％×ＶＦＡ 式中：ＡＬＫ０ 为需要的碱度（ｍｇ／Ｌ ）； ＡＬＫＴ为实测的总碱度（ｍｇ／Ｌ ）； Ｖ Ｆ Ａ 为以乙酸计的挥发性脂肪酸浓度（ｍ ｇ ／ Ｌ ）； ８５％系指在ｐ Ｈ ＝ ４ ． ３ 时只有８５％的挥发性脂肪酸盐重新 转化为脂肪酸； ８３．３％ 系系指ＣａＣＯ３和乙酸的酸碱当量之比； ８ ５ ％×８ ３ ． ３ ％×Ｖ Ｆ Ａ 为挥发性脂肪酸碱度，可用Ａ Ｌ Ｋ Ａ 表示。 ｃ ）判断是否需要加碱 当△Ａ Ｌ Ｋ ≥０ 时，不需要加碱； 当△Ａ Ｌ Ｋ ＜０ 时，则应加碱补充系统内的碱度不足。 ｄ ）若需要补充碱度，则碱度补充量计算如下： Ｍ＝３７×Ｖ×１０－３×△ＡＬＫ／５０ 式中： Ｍ 为需投加的石灰Ｃ ａ （ Ｏ Ｈ ） ２ 的量（ ｋ ｇ ） ； Ｖ 为消化池的有效容积（ ｍ ３） ； ３７为Ｃａ（ＯＨ）２的酸碱当量；
ａ ）进、排泥量控制目标 进泥量和排泥量的控制目标一是满足污泥的浓度要 求，二是达到两者的完全一致，以防止下列两种情况发 生： l 当排泥量大于进泥量时，消化池液位下降，导致 消化池出现真空状态，当真空升至一定值时，消化池池 顶的真空安全阀破坏，空气进入池内，存在爆炸的危 险； l 当排泥量小于进泥量时，消化池液位上升，在出流
总容量为４ ７ ２ ０ ０ ｍ ３ ； 搅拌方式：池内导流式和池外泵循环组合搅拌； 消化池组：四池组成一级消化，二级消化将在二期
工程中建设。 ３ 污泥厌氧消化工艺调试与运行 ３．１ 操作步骤、顺序与周期 ３．１．１ 消化系统的具体操作方式
消化系统的运行有五大操作，分别是进泥、排泥、 排上清液、搅拌和加热，而在试运行前还必须用水或稀 污泥置换消化系统中的空气。上述操作不可能同时进 行，但其操作顺序会对消化效果产生很大的影响，而合
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《自动化与仪器仪表》２００９ 年第 ４ 期（总第 １４４ 期）
管套筒阀开启时，导致消化池上部污泥自出流管溢出， 得不到消化处理；而在出流管套管阀关闭时，导致消化 池气相工作压力升高，破坏压力安全阀，使沼气逸入大 气，同样存在爆炸的危险。
ｂ ）进泥量和进泥时间计算 进泥量和进泥时间计算依据为本系统的有关设计 值，主要有： l 剩余污泥浓缩机房污泥量８ ３ ５ ｍ ３／ ｄ ，即两池同时进 泥时单池污泥量为４１７．５ｍ３／ｄ ； l 蛋型消化池有效容积４ ７ ２ ０ ０ ｍ ３ ，即单池有效容积 １１８００ｍ３； l 污泥消化时间２０ｄ； l 估算挥发性固体含量（进泥干污泥中有机分） ４５％； l 剩余污泥含水率９ ９ ． ３ ％ ； l 浓缩后剩余污泥含水率９ ５ ％ （进泥污泥含固量５ ％ ， 污泥浓度为５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ ３ ）； l 消化池污泥负荷１．０８㎏ＶＳＳ／ｍ３．ｄ； l 单池两台进泥螺杆泵（一用一备），每台进泥螺 杆泵流量２ ７ ～３ ５ ｍ ３／ ｈ 。 上述参数的实际值主要有： l 剩余污泥浓缩机房污泥量７８９．６ｍ ３／ ｄ ； 注：该污泥量根据鸡冠石污水处理厂２ ０ ０ ７ ． ７ ． １ ７ ～８ ． ２５（其中７．１７ ～７．２０为雨天）的运行记录计算而得。 l 估算挥发性固体含量（ 进泥干污泥中有机分） ３ ０ ％ ～ ３９％。 注：该估算挥发性固体含量为鸡冠石污水处理厂 ２００７．９．６的测试记录。 由于剩余污泥浓缩机房污泥量的设计值与实际值相 差并不大，故进泥量和进泥时间的计算仍依据设计值。 在８ ｈ 的人工操作周期内，单池进泥污泥流量为４ １ ７ ． ５ ｍ ３／ ｄ ，单台进泥螺杆泵流量设定为３ １ ｍ３／ ｈ （该设备的有 效工作范围为２ ７ ｍ ３ ／ ｈ ～３ ５ ｍ ３ ／ ｈ ），则每班进泥时间计算如 下： ４１７．５ｍ３／ｄ÷３１ｍ３／ｈ÷３＝４．５ｈ（调整范围为４ｈ～５．２ｈ） 相应每班搅拌时间为３．５ｈ（ 调整范围为２．８ｈ～４ｈ） 污泥注满一个消化池的天数应为： １１８００ｍ ３÷（３１ｍ３／ｈ ×１３．５ｈ／ｄ）＝２８ｄ（调整范围为 ２５ｄ～３２ｄ） 培养消化污泥时必须控制有机物投配负荷，而在未 产生甲烷之前，有机物投配负荷应控制在０ ． ５㎏Ｖ Ｓ Ｓ ／ ｍ３． ｄ 以下。而控制有机物投配负荷的方法之一是采用二沉池 出水注满消化池，稀释投入的污泥。同时根据实际的估 算挥发性固体含量（进泥干污泥中有机分）３ ０ ％ ～３ ９ ％ 计
l 初期低Ｃ Ｈ ４ 含量沼气置换消化池中剩余空气。 消化系统启动试运行初期，是污泥置换水的过程，
消化池内混合液的污泥浓度逐步提高，有机物投配负荷
鸡冠石污水处理厂污泥厌氧消化处理运行实践 张小燕 也随之逐步提高，而沼气中的Ｃ Ｈ ４ 含量很大程度上取决于 消化系统的工艺控制和污泥成分，因此在该工艺控制条 件下，消化池初期产生的沼气中Ｃ Ｈ ４ 含量较低，远未达到 混合气体中甲烷含量５ ～１ ５ ％ 的条件，采用初期低Ｃ Ｈ ４ 含量 沼气置换消化池中剩余空气的置换方法，加上杜绝产生 明火的各项措施，确保空气置换是安全、可行的。
图２ 操作顺序与周期
其中，操作周期在人工操作时选择８ ｈ （在自动操作 时可选择２ ～４ ｈ ），进、排泥时间受进泥螺杆泵最大流量 ３５ｍ３／ｈ的限制，最短为４ｈ；受进泥螺杆泵最小流量２７ｍ３／ｈ的 限制，最长为５ ． ２ ｈ 。相应每天搅拌时间从１ ２ ～８ ． ４ ｈ ，满足 每天搅拌时间不低于６ ｈ 的要求。 ３．２ 工艺控制 ３．２．１ 进、排泥控制
消化池启动进泥第五天后每八小时至少两次检测混 合气体中的Ｃ Ｈ ４含量，保证混合气体中的Ｃ Ｈ ４含量低于５ ％ 。 若Ｃ Ｈ ４含量高于５ ％ ，则通过减少进泥量达到降低Ｃ Ｈ ４含量的 目的。 ３．１．３ 操作顺序与周期
ａ ）确定具体操作 根据本系统的操作方式确定本系统应执行的具体操 作，如本系统运行初期为一级消化，故不宜排上清液。 又如本系统的进泥方式为上部进泥，而排泥方式为下部 溢流排泥，故进、排泥应同时进行。又如本系统的加热 方式为池外热交换器循环加热，故加热和搅拌应同时进 行。 ｂ ）操作顺序与周期 本系统合理的人工操作顺序与周期如图２ 所示。 进泥 排泥 加热 搅拌
污泥处理采用重力、机械浓缩、中温厌氧消化、机 械脱水、污泥料仓暂存、外运填埋工艺，其主要构、建 筑物包括重力浓缩池、机械浓缩机房、均质池、消化池 操作楼、消化池、湿污泥池、脱水机房和污泥料仓。
沼气系统采用脱硫净化、气柜储存、燃气锅炉燃烧 利用、余气燃烧工艺，其主要构、建筑物包括脱硫塔、 储气柜、燃气锅炉房和余气燃烧塔。
试中完成。
ｃ ）向消化池逐渐投泥
在向消化池逐渐投泥的过程中，原注满二沉池出水
的消化池内污泥浓度逐渐增大，有机物的投配负荷逐渐
提高，有利于消化污泥的培养。
ｄ ）消化池剩余空气置换
沼气泛指有机物质通过厌氧分解产生的混合气体。
在污水处理厂中，沼气为污泥厌氧消化产生的消化气
（或称污泥Hale Waihona Puke Baidu）。
沼气的主要化学成分为甲烷（ Ｃ Ｈ ４ ） 、二氧化碳（ CO2） ， 另外还有微量硫化氢（ Ｈ ２Ｓ ） 、氢气（ Ｈ ２） 、氮气（ Ｎ ２） 、氨气 （ Ｎ Ｈ ３ ） 等气体。其中，Ｃ Ｈ ４ 是一种易燃易爆气体，Ｈ ２ Ｓ 是一种 有毒气体，因此消化系统的调试及运行管理中，首要问
鸡冠石污水处理项目是目前为止国内一次性投资建 设规模最大的污水处理厂，对其污泥厌氧消化处理工艺 的调试和运行进行研究，获取相关应用经验，保证污泥 达标排放，无论对于重庆城市环境改善、三峡库区水体 改善，还是对于今后在环保领域类似项目的运行实践都 具有十分重要的意义。
１ 鸡冠石污水处理厂污泥处理与沼气系统工艺 １ ． １ 污泥处理与沼气系统工艺
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理的操作顺序取决于消化系统的具体操作方式。
本系统的具体操作方式如下：
ａ ）一期消化系统的消化方式为一级消化；
ｂ ）进泥方式为正常情况下的上部进泥或空池时的下
部进泥；
ｃ ）排泥方式为正常情况下的下部溢流排泥或必要时
的上部溢流排泥；
ｄ ）加热方式为池外螺旋板式热交换器循环加热；
ｅ ）搅拌方式为池内导流式水力循环搅拌，辅以池外
０ 引 言 重庆市鸡冠石污水处理工程是重庆市利用日本政府
贷款重庆主城区排水工程项目之一，本工程的实施将为 重庆主城区的可持续发展创造安全的环境。本工程规模 为日处理污水６ ０ 万吨，采用A2/O 工艺，包括预处理、一 级沉淀处理、二级生物处理、消毒、杀菌等工艺过程， 使污水处理达到国家一级排放标准后，排入长江。
泵循环式水力循环搅拌。
３．１．２ 操作步骤
本系统试运行的操作步骤如下：
ａ ） 用二沉池出水注满消化池
这一操作步骤已在消化池搅拌器清水联动调试中完
成。它一方面为消化池搅拌器的带负荷调试创造条件，
另一方面也是用水置换消化池中空气的操作，作为置换
空气的第一步。
ｂ ）将消化池水加热至３ ３ ～３ ６ ℃
这一操作步骤在消化池螺旋板式热交换器的联动调
算，即使消化池在二沉池出水全部被污泥置换后，有机 物投配负荷也分别仅为０ ． ５ ３㎏Ｖ Ｓ Ｓ ／ ｍ３ ． ｄ 和０ ． ６ ９ ㎏Ｖ Ｓ Ｓ ／ ｍ３ ． ｄ 。因此消化池进泥初期有机物投配负荷完全可控制在０ ． ５㎏ＶＳＳ／ｍ３．ｄ以下。
综上，消化池进泥量设定为３ １ ｍ ３ ／ ｈ （ 调整范围为２ ７ ｍ ３ ／ ｈ ～３ ５ ｍ ３ ／ ｈ ） ，进泥时间设定为４ ． ５ ｈ （ 调整范围为５ ． ２ ～４ 小 时） 。
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鸡冠石污水处理厂污泥厌氧消化处理运行实践
张小燕 （重庆川仪工程技术有限公司 重庆，４ ０ １ １ ２ １ ）
摘 要 ： 简要介绍了重庆市鸡冠石污水处理厂的污泥处理与沼气系统的工艺流程，着重论述了污泥厌氧消化 工艺的调试与运行，对运行记录进行了分析，得出了该厂污泥厌氧消化系统已成功运行的结论。
关 键 词 ： 污水处理；污泥处理；厌氧消化；卵形消化池 Abstract: This paper brief introduces technological process of Sludge treatment and gas system in Jiguanshi sewage Treatment Plant, it focuses on commission and running test of sludge anaerobic digestion technology ,analyzing the running recorder.It showes that the sludge anaerobic digestion system has been operected successfully in Jiguanshi sewage treatment Plant. Key words: Sewage treatment ; Sludge treatment ; Anaerobic digestion ; Egg digestion tank 中图分类号：ＴＰ３６８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－９２２７（２００９）０４－０１１５－０５