污水處理廠(chǎng)污泥消化池大修后的調(diào)試及運(yùn)行

安洪金+姜旭勝+高凱

摘 要：污水處理廠(chǎng)大型消化池在運(yùn)行多年后就會(huì)出現(xiàn)因沙量沉積造成的污泥停留時(shí)間、進(jìn)泥泥質(zhì)、揮發(fā)性固體（VS）負(fù)荷的變化。使系統(tǒng)出現(xiàn)堿度和揮發(fā)性脂肪酸濃度的不平衡，大量砂礫在池內(nèi)堆積造成有效容積減少，產(chǎn)氣量減少，系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行水平下降。為了提高系統(tǒng)處理能力就需要對(duì)消化池系統(tǒng)進(jìn)行大修，大修后將有助于大幅改善厭氧消化系統(tǒng)的綜合效能?？偨Y(jié)污泥厭氧消化系統(tǒng)大修后重新啟動(dòng)的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以為新建、在建及已建但未運(yùn)行的污泥厭氧消化系統(tǒng)提供參考，從而提高系統(tǒng)的消化氣產(chǎn)量可以在一定程度上降低其運(yùn)行成本。因此，對(duì)某中溫污泥厭氧消化系統(tǒng)大修啟動(dòng)進(jìn)行了全面分析，研究了實(shí)際可控的參數(shù)對(duì)消化氣產(chǎn)量的影響，以期為污泥厭氧消化系統(tǒng)的運(yùn)行管理和提高消化氣產(chǎn)量提供借鑒和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：消化池大修；調(diào)試；工藝控制

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）10-0024-02

某污水處理廠(chǎng)污水處理工藝，設(shè)計(jì)總規(guī)模為25萬(wàn)m3/d，污水處理工藝采用改良A2/O二級(jí)生物處理工藝，污泥處理采用重力濃縮、中溫厭氧消化和機(jī)械脫水工藝。其中厭氧消化工藝分為2級(jí)厭氧消化工藝，一級(jí)消化為2個(gè)，每池體積8400m3/池，二級(jí)消化池1個(gè)，體積為8000m3/池。

1 調(diào)試階段

1.1 單機(jī)調(diào)試

包括沼氣柜調(diào)試、攪拌器調(diào)試、沼氣系統(tǒng)調(diào)試、鍋爐燃燒器調(diào)試、沼氣鍋爐系統(tǒng)調(diào)試、干式脫硫系統(tǒng)調(diào)試等。

1.2 消化池系統(tǒng)整體調(diào)試

污泥厭氧消化系統(tǒng)的啟動(dòng)，就是完成厭氧消化污泥即厭氧活性污泥的培養(yǎng)過(guò)程，根據(jù)厭氧消化的反應(yīng)機(jī)理及厭氧消化的影響因素，確定本工程基本工藝運(yùn)行參數(shù)：見(jiàn)表1所示。根據(jù)工藝部分參數(shù)再結(jié)合實(shí)際，確定李村河污水處理廠(chǎng)消化池的重新啟動(dòng)步驟。

厭氧消化污泥的培養(yǎng)方法有兩種：（1）接種培養(yǎng)法：即向污泥厭氧消化池內(nèi)投入總?cè)莘e10-30%的厭氧接種污泥的方法。接種污泥一般取自正在運(yùn)行的污水處理廠(chǎng)的污泥厭氧消化池，當(dāng)液態(tài)消化污泥運(yùn)輸不便時(shí)，可使用經(jīng)過(guò)機(jī)械脫水的干污泥。在缺乏厭氧消化污泥的地方，可以從坑塘中取腐化的有機(jī)底泥或初沉污泥來(lái)作為接種污泥。本工程每一個(gè)一級(jí)消化池的有效容積為8400m3，如啟動(dòng)一個(gè)消化池需接種體積為840-2520m3，這是一個(gè)巨大的數(shù)字，會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力。最適合的方法可采用逐步培養(yǎng)法。（2）逐步培養(yǎng)法：即向厭氧消化池內(nèi)逐步投入生污泥，使生污泥自行逐漸轉(zhuǎn)化為厭氧消化污泥的方法。此法使活性污泥經(jīng)歷一個(gè)由好氧到厭氧的轉(zhuǎn)變過(guò)程。

1.3 厭氧消化系統(tǒng)的啟動(dòng)步驟

在初次啟動(dòng)厭氧消化系統(tǒng)前，一定要采取足夠的安全及預(yù)防措施。這一點(diǎn)非常重要，尤其在沼氣系統(tǒng)附近更應(yīng)萬(wàn)分注意其危險(xiǎn)易爆情況。具體應(yīng)采取措施：（1）封鎖隔離危險(xiǎn)易爆區(qū)；（2）必須安裝安全示警告示牌；（3）在啟動(dòng)前必須對(duì)所有沼氣管線(xiàn)、污泥管道和沼氣收集裝置進(jìn)行試壓；（4）沼氣火炬必須處于待運(yùn)行狀態(tài)；（5）如果易爆區(qū)內(nèi)電氣設(shè)備防爆，應(yīng)對(duì)所有易爆區(qū)內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行檢查。

做好以上準(zhǔn)備工作之后，就可按下列步驟啟動(dòng)消化池。此污水處理廠(chǎng)有兩個(gè)一級(jí)消化池，理論上可以同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)并列的消化池，但從安全及節(jié)約能源上考慮，我們確定先啟動(dòng)1#消化池再啟動(dòng)2#消化池。這樣做的好處是：利用已運(yùn)行的消化池的消化污泥接種啟動(dòng)下一個(gè)待啟動(dòng)的消化池，利用1#消化池產(chǎn)生的沼氣加熱2#消化池可以大大地節(jié)約能源。

第一步：給消化池及相關(guān)管線(xiàn)注水。給1號(hào)消化池及污泥控制間內(nèi)相關(guān)管線(xiàn)注水，消化池需注水高至設(shè)計(jì)泥位27.95m，因?yàn)樾杷看?，如果用自?lái)水費(fèi)用太高，考慮用本廠(chǎng)的回用水，經(jīng)檢測(cè)回用水PH值為7.1，符合甲烷菌的生長(zhǎng)條件，我們采用了本廠(chǎng)的回用水。第二步：?jiǎn)?dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)攪拌系統(tǒng)。帶負(fù)荷啟動(dòng)攪拌系統(tǒng)。檢查并調(diào)試所有控制及儀表系統(tǒng)。檢測(cè)攪拌系統(tǒng)的自動(dòng)控制。第三步：?jiǎn)?dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)加熱系統(tǒng)。李村河污水處理廠(chǎng)鍋爐采用油、氣兩用鍋爐。調(diào)試鍋爐燃油系統(tǒng)，啟動(dòng)鍋爐系統(tǒng)對(duì)消化池及相關(guān)管線(xiàn)內(nèi)的涼水加熱，歷時(shí)20天，1#消化池升溫至35℃。第四步：生污泥的投加和污泥循環(huán)。把1#池內(nèi)池溫基本保持在35℃，是為了在此步驟中逐步投加生污泥時(shí)，不至于使池溫降的太快，影響甲烷菌的生長(zhǎng)。

按照下述步驟確定生污泥的投加量和污泥的循環(huán)。（1）按漸續(xù)過(guò)程向已預(yù)熱的消化池加入生污泥。（2）由于濃度不同，污泥將在重力作用下沉到消化池底部。在這種情況下只可通過(guò)污泥循環(huán)泵對(duì)污泥進(jìn)行循環(huán)攪拌。（3）按表2所示列投加量，逐日對(duì)1#消化池投加生污泥。

從此表2中看出啟動(dòng)1#消化池23天以后，污泥投配率達(dá)到0.49，1#消化池達(dá)到進(jìn)出泥平衡狀態(tài)。在1#池啟動(dòng)期間，熱水與生污泥混合液從底部循環(huán)管進(jìn)入1#池，從池頂排出上清液至2#池。在整個(gè)進(jìn)泥過(guò)程中只啟動(dòng)1#熱交換器對(duì)1#消化池進(jìn)行加溫，在1#池進(jìn)滿(mǎn)泥之后，2#池的污泥與水的混合物也達(dá)到了設(shè)計(jì)泥位27.95m，此時(shí)檢測(cè)2#消化池出水含固率已達(dá)1%，池溫達(dá)30℃，此時(shí)也可以認(rèn)為2#消化池被同時(shí)啟動(dòng)了。

2 啟動(dòng)階段厭氧消化系統(tǒng)的工藝控制

一個(gè)消化池最初的厭氧消化系統(tǒng)的啟動(dòng)是很重要的，尤其是采用逐步培養(yǎng)法培養(yǎng)消化污泥，最應(yīng)該注意的就是要嚴(yán)格按照厭氧消化的“四階段理論”科學(xué)地遵循厭氧消化規(guī)律，提供適應(yīng)的外部條件使生污泥自行逐漸轉(zhuǎn)化為厭氧消化污泥。下面詳細(xì)闡述如何利用“四階段理論”培養(yǎng)污水處理廠(chǎng)的厭氧消化系統(tǒng)的。細(xì)菌在細(xì)胞內(nèi)只能消化吸收液態(tài)的底物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。因此，在污水處理過(guò)程中，細(xì)菌首先利用液態(tài)的底物。這個(gè)反應(yīng)的速度相對(duì)較快。與此同時(shí)剩余的非液態(tài)底物被結(jié)合在污泥中，在堿性環(huán)境中進(jìn)行消化處理。

在初次投泥試運(yùn)行或間歇運(yùn)行的消化池內(nèi)，水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷三個(gè)階段首尾相接，依次進(jìn)行，各階段之間基本上互不干擾。所謂間歇運(yùn)行，是指一次性將污泥投滿(mǎn)消化池，待整個(gè)厭氧消化全過(guò)程完成以后，將消化后的污泥全部排除，在進(jìn)行下一次投泥運(yùn)行。這種運(yùn)行方式由于總體消化速率較慢，只適于產(chǎn)泥很少的小型處理廠(chǎng)，絕大部分處理廠(chǎng)則采用非間歇運(yùn)行，即在一個(gè)厭氧消化周期內(nèi)進(jìn)行很多次投泥。在間歇運(yùn)行中由于存在一個(gè)明顯的酸性衰退期，PH系先由高到低，再由低到高，平滑過(guò)渡；而在非間歇運(yùn)行的消化池中，由于水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷三個(gè)階段同時(shí)存在，將不再有明顯的酸性衰退期，各種酸性堿性綜合作用，具體體現(xiàn)為消化液的PH；因此PH是綜合各階段消化狀況的一個(gè)指標(biāo)：水解和產(chǎn)酸階段的速率超過(guò)產(chǎn)甲烷階段，會(huì)造成有機(jī)酸的積累，是PH降低；產(chǎn)甲烷與產(chǎn)酸階段速率接近時(shí)，因無(wú)大量有機(jī)酸累積，消化液的PH則升高。在運(yùn)行控制中，可以把PH做為一個(gè)控制指標(biāo)，通過(guò)控制消化液的PH值，使產(chǎn)堿速率和產(chǎn)酸速率基本保持一致，使消化穩(wěn)定地進(jìn)行。研究和實(shí)踐證明，此時(shí)的產(chǎn)酸菌和產(chǎn)堿菌數(shù)量基本相等。產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌對(duì)PH的敏感程度差別很大，如表3所示，產(chǎn)甲烷菌對(duì)PH的波動(dòng)要比產(chǎn)酸菌的敏感得多。因此，控制PH值時(shí)，主要應(yīng)滿(mǎn)足產(chǎn)甲烷菌的需要，一般應(yīng)將消化液的PH控制在6.8-7.4的近于中性的范圍內(nèi)。從理論上講，由于進(jìn)泥量的周期性變化及其它環(huán)境因素的變化，產(chǎn)酸速率和產(chǎn)甲烷速率會(huì)經(jīng)常性地處于波動(dòng)狀態(tài)，而二者的步調(diào)又很難一致，因而消化液的PH也很難穩(wěn)定在6.8-7.4的近中性范圍內(nèi)。但實(shí)踐證明，在正常運(yùn)行時(shí)并不需要經(jīng)常性地人工調(diào)整PH，消化液PH能自動(dòng)地保持在6.5-7.5的范圍內(nèi)。其主要原因是消化液中存在大量的堿，這些堿主要以碳酸氫鹽（HCO3-）的形式存在，在消化液中起著酸堿緩沖的作用，從而使PH維持在近中性的范圍內(nèi)。當(dāng)由于某種原因，導(dǎo)致產(chǎn)甲烷速率下降，出現(xiàn)揮發(fā)性脂肪酸積累時(shí)，HCO3-將作為堿去中和酸。

消化池內(nèi)PH值并不是一個(gè)可靠參數(shù)，但是一個(gè)比較重要的參數(shù)，且由于測(cè)PH值簡(jiǎn)單易行，有規(guī)律地分析生污泥和循環(huán)污泥的PH值是非常必須的。

3 啟動(dòng)階段的化學(xué)分析

在啟動(dòng)消化池階段，由于工藝運(yùn)行不穩(wěn)定，消化過(guò)程受外界環(huán)境影響大，不可預(yù)見(jiàn)的干擾因素較多。因此必須每日做泥樣的化學(xué)分析以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采取控制措施，保證消化過(guò)程穩(wěn)定、健康地發(fā)展。由于該廠(chǎng)化驗(yàn)室人力有限，每日做這么多樣的泥樣分析比較困難，確定每?jī)商熳鲆淮危聦?shí)證明，這個(gè)頻度做的化學(xué)分析也是有效的、及時(shí)的。污水處理廠(chǎng)消化池初次啟動(dòng)各項(xiàng)分析指標(biāo)表4所示。

對(duì)初次啟動(dòng)的及以后正常運(yùn)行的消化處理工藝質(zhì)量評(píng)估應(yīng)嚴(yán)格分析下列參數(shù)。

（1）PH值，在前面已經(jīng)簡(jiǎn)述過(guò)雖然PH值在啟動(dòng)時(shí)不是可靠的參數(shù)，但是一個(gè)比較重要的參數(shù)，且由于測(cè)PH值簡(jiǎn)單易行，所以定期分析生污泥和循環(huán)污泥的PH值是必須的。正常值為6.6-7.8。（2）有機(jī)酸含量正常值100-750mgHAC/l HAC=乙酸當(dāng)量。（3）碳酸鈣CaCO3。以CaCO3方式測(cè)定鈣含量可以用于考查工藝的穩(wěn)定性，但它也有一個(gè)弊端，系統(tǒng)快速變化時(shí)，其無(wú)法立即予以反映出來(lái)。CaCO3正常值為1250-3750mg/l。