厌氧消化地影响因素有哪些Word文档格式.docx

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搅拌方法包括气体搅拌、机械搅拌、泵循环等。

气体搅拌是将消化池产生的沼气，加压后从池底部冲入，利用产生的气流，达到搅拌的目的。

机械搅拌适合于小的消化池，液搅拌和气搅拌适合于大、中型的沼气工程。

四、营养与C/N比

厌氧消化原料在厌氧消化过程中既是产生沼气的基质，又是厌氧消化微生物赖以生长、繁殖的营养物质。

这些营养物质中最重要的是碳素和氨素两种营养物质，在厌氧菌生命活动过程中需要一定比例的氮素和碳素（COD∶N∶P=200∶5∶1）。

原料C/N比过高，碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的生长繁殖受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。

若C/N比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则容易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。

五、有毒物质

挥发性脂肪酸（VFA是消化原料酸性消化的产物，同时也是甲烷菌的生长代谢的基质。

一定的挥发性脂肪酸浓度是保证系统正常运行的必要条件，但过高的VFA会抑制甲烷菌的生长，从而破坏消化过程。

有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂。

抑制剂的种类也很多，包括部分气态物质、重金属离子、酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。

六、酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用

pH值的变化直接影响着消化过程和消化产物。

1、由于pH的变化引起微生物体表面的电荷变化，

进而影响微生物对营养物的吸收；

2、pH除了对微生物细胞有直接影响外，还可以促使有机化合物的离子化作用，从而对微生物产生

间接影响，因为多数非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞；

3、pH强烈地影响酶的活性，酶只有在最适宜的pH值时才能发挥最大活性，不适宜的pH值使酶的活

性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。

七、氧化还原电位（ORP或Eh）

厌氧环境，主要以体系中的氧化还原电位来反映。

高温厌氧消化系统适宜的氧化还原电位为-500~-600mV；

中温厌氧消化系统及浮动温度厌氧消化系统要求的氧化还原电位应低于-300~-380mV。

产酸细菌对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在+100~-100mV的兼性条件下生长繁殖；

甲烷细菌最适宜的氧化还原电位为-350mV或更低。

八、氨氮

厌氧消化过程中，氮的平衡是非常重要的因素。

消化系统中的由于细胞的增殖很少，故只有很少的氮转化为细胞，大部分可生物降解的氮都转化为消化液中的氨氮，因此消化液中氨氮的浓度都高于进料中氨氮的浓度。

实验研究表明，氨氮对厌氧消化过程有较强的毒性或抑制性，氨氮以NH4+及NH3等形式存在于消化液中，NH3对产甲烷菌的活性有比NH4+更强的抑制能力。

国内污泥厌氧消化装置停运或运行不良的原因浅析

（2011-06-2311:

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污泥

污泥处置

厌氧消化

高碑店

杂谈

——高碑店消化发电项目数据解读

北京高碑店污水厂直到几年前还一直是我国污水界最有代表性的工程之一，其厌氧消化更是继天津的几个厌氧消化项目之后，国内建设最早、规模最大、设计配套最完整、运行时间较长的项目之一。

但2008年奥运会前，消化部分停止了运行，至今尚未恢复生产，时间已过去了三年多，甚至还有传闻说消化罐等要彻底拆除，为计划中的带式干化项目让地。

关于高碑店的消化项目，有多篇已发表的论文可供参考。

如张韵等《高碑店污泥消化发电项目》、张韵等《高碑店污水处理厂污泥处理系统及设计中应注意的一些问题》、刘达克《高碑店污泥消化的启动》、李维、杨向平等《高碑店污水处理厂沼气热电联供情况介绍》、王立国《高碑店厌氧消化与沼气发电》、宋晓雅等《高碑店污水处理厂污泥处理系统工艺介绍及运行分析》等。

本文拟采用这些论文所提供的数据，建立一个厌氧消化的分析计算模型，以了解厌氧消化项目的设计思想，并结合所报道的实际运行数据，分析技术经济特征，进而探讨项目消化停运的原因。

一、项目设计条件与模型的建立

资料显示，一、二期项目在泥区物流、厌氧消化工艺方面的设计参数是基本一致的，所不同的地方仅在于消化器的搅拌形式、沼气发电机的选型和配置、脱硫工艺类型等。

这里按每期项目数据单独分析。

“设计水量50万m3/d，初沉泥和二沉池的混合污泥量为4417m3／d，污泥含水率97％”，则浓缩污泥的干固体量为132.5吨/日。

项目采用中温两级消化，温度35度，一级消化的固体停留时间21天，二级7天，一级消化器12个，二级4个，则单体消化器的有效容积为7800立方米。

入消化器浓缩污泥量2208立方米/日，则含固率的设计值为6%（实际4-5%）；

设计消化参数取值为干基有机质含量60%，消化降解率50%。

则每日有机质降解量为39.75吨/日。

设计日产气量设计值为26500立方米。

假设甲烷含量在60-65%之间，取中值63%，则日产甲烷量约16695立方米/日。

由此可知，设计时可能采用了有机质降解产甲烷系数0.42Nm3/kg.VSSr。

消化器的设计直径20米，总高28.8米，其中地下5米。

据此可得到消化器的表面积。

二期项目设计时，给出了项目“消化池冬季所需最大加热量为226.8万Kcal／h。

夏季最小加热量为138.3万Kcal／h”的数据，据此，可采用北京地区气温、土温数据，建立适合此类消化池的加热部分计算模型。

为使模型完整，根据进出水数据，反推得到污水处理工艺的设计数据如下：

入水BOD5200mg/l，出水20mg/l，TSS进水200mg/l，初沉池固体去除率50%，剩余污泥产率系数0.60kg/kg，MLVSS浓度1.6kg/m3，MLVSS分解系数0.05，MLVSS/MLSS比0.60。

在沼气使用方面，一、二期项目装机量均为2000kW；

以二期的设计发电效率38.3%考虑，需要耗用沼气19955立方米/日；

根据二期项目发电机余热量50.3%，发电机满负荷时所产余热应能满足冬季最大加热量需求。

这里为分析方便起见，不采用全部余热生成热水的方法，而是考虑部分高温余热（相当于发电沼气输入热量的19.5%）生成蒸汽或导热油用于干化，以此来考察厌氧消化的多余能量结合干化实现污泥减量的潜力。

仅采用缸套冷却水和润滑油冷却水进行热水回收，这相当于沼气发电输入热量的28.5%。

热水不足部分，在专设的沼气锅炉中燃烧沼气替代。

满足发电同时满足消化供热最大需求的沼气剩余部分用于干化。

干化数据采用动态取值，升水蒸发量净热耗在660-720kcal/kg之间，干化后含固率越高，净热耗越低。

二、运行效果与技术问题

从日产污泥的干固体量看，此项目如果不进行消化，采用带机假设可机械脱水至含固率20%的话，每日应产生湿泥量663吨。

按照设计，厌氧消化可实现干固体减量30%，经脱水后，获得含固率25%的湿泥约371吨，相当于总体湿泥减量44%。

在沼气产量为26500立方米/日时，维持设计发电量2000kWh，需要将沼气的75.3%需要用于发电，21.7%用于沼气锅炉生产蒸汽或热水用于满足最大热能消耗下的保温加热，剩余的3%与来自沼气发电机的余热（回收为导热油或蒸汽），可供蒸发1428kg/h的水分，能将脱水至含固率25%的污泥干燥到大约27.5%。

从本项目的设计参数看，厌氧消化产生的能量用于发电后，剩余热量仅能满足干化提升2.5个百分点，能量产出有限。

发电同时进行热干化的可能性较低，除非干化有大量废热可供利用，不占沼气份额、

从污泥减量看，厌氧消化在理论上十分有意义，消化后污泥的脱水性质改善，可望实现污泥减量（以未消化湿泥的脱水后含固率20%计）的幅度较大。

然而，实际运行下来，结果与设计值有较大的偏差。

根据李维、杨向平等《高碑店污水处理厂沼气热电联供情况介绍》（载《给水排水》2003年第12期），2003年初两期项目均实现稳定运行后的实际总产气量仅为25000立方米/日，日均发电量55000千瓦，发电量约为设计值4000kWh（实际3836kWh）的57%，产气量相当于设计值53000立方米的47%。

该文分析，高碑店项目的实际来水量为80多万立方米/日，相当于设计值100万立方米的80%，因此厌氧项目的产气能力可望达到40000立方米/日，也就是设计值的75%以上。

此时设施还应有较好的经济效益。

然而，几年运行下来，产气量远远达不到设计规模，经济效益不佳，其间又出现过两次重大安全事故，技术、管理、安全等多方面的原因，最终造成了项目的停运。

张韵等《高碑店污水处理厂污泥处理系统及设计中应注意的一些问题》（2005年首届中国城镇水务发展战略国际研讨会论文集）、宋晓雅等《高碑店污水处理厂污泥处理系统工艺介绍及运行分析》（载《给水排水》2004年第12期）对高碑店厌氧发电项目的技术问题进行了较为全面的总结，这里不做引述，仅提出几个比较关键的问题讨论如下：

1、 

进泥含固率低的问题

原设计浓缩池出泥含水率为94%，而实际运行的浓缩池出泥含水率95~96%。

固体回流给污水处理、脱水都带来了问题，但核心问题是单位池容的产气率降低。

笔者以为，4-6%的含固率是目前国内厌氧消化项目的典型取值范围，如果仅提高进泥含固率就可以保证实现设计产气率，这一问题其实不难解决。

由于水量减少了20%，这意味着干固体量也应减少20%，但进泥浓度下降为5%，仍可保持同样的水力停留时间，消化率应不受到什么影响。

如果浓缩只能达到4%含固率的话，也可考虑将少量浓缩污泥进行预脱水，然后将这部分脱水污泥打入消化罐混合而成5%，由此可彻底避免文章所提到的“固体回流现象”。

含固率低一定会造成加热量提高，有机质负荷降低，池容产气量减少，因此在池容一定的条件下，4%含固率的进泥一定不如6%。

含固率是对项目效益产生影响的因素之一，但还不是最主要的问题。

相反，低固体浓度，对于降低搅拌的电力消耗、减少换热器结垢只会有好处。

2、脱硫系统设计选型问题

来水变化对沼气的构成产生了重大影响，硫化氢浓度高于设计值10倍，导致沼气脱硫效果不理想，引起后续处理设备的腐蚀（如球罐出现漏点、发电机系统内的汽水热交换器发生腐蚀穿透等现象）以及堵塞等，影响了发电机的发电效率及余热利用效率。

设备腐蚀直接导致了运行成本升高。

沼气的硫化氢浓度值是一般厌氧项目日常必测的项目，一旦发现硫化氢浓度超标10倍，就应采取措施，及时改造，如增加一级洗涤、增加化学品用量等。

事实上，二期在一期干法脱硫不佳的影响下，已经改为湿法，但效果仍然不好。

业主其实已得出了“单独的干式脱硫和湿式脱硫均不能解决脱硫问题，必须考虑硫从系统中去除和回收的问题”（宋晓雅等《高碑店污水处理厂污泥处理系统工艺介绍及运行分析》）。

实际沼气产量低于设计值50%，实际脱硫负荷相对减低，但设备仍腐蚀严重，业主甚至为了降低备件成本还在2004年初就试用了两台国产发电机，而未能采用治本方法解决硫的出路，这不能不说是个遗憾。

3、消化工艺问题

浮渣导致上清液管路易堵塞，沉砂在消化器底部堆积影响溢流排泥。

浮渣是污泥厌氧消化的主要问题之一，对采用气体搅拌的来说尤为典型。

高碑店一期采用沼气搅拌为主，循环搅