污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择与设计要点概要.docx

污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择与设计要点概要.docx

《污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择与设计要点概要.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择与设计要点概要.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择与设计要点概要

污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择与设计要点陈　怡

（北京市市政工程设计研究总院,北京　100082

　　摘要　以北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂为例,对污水处理厂污泥厌氧消化工艺选择和设计要点进行了详细论述,包括污泥厌氧消化工艺选择、进泥预处理、厌氧消化池、沼气系统、上清液处理和污泥输送管路等,以保证污水处理厂污泥厌氧消化工艺的顺利实施。

关键词　污水处理厂污泥　厌氧消化　工艺选择　污泥投配　污泥搅拌　沼气系统

Key　points　of　the　process　selection　and　design　of　the　sludge

anaerobic　digestion　in　wastewater　treatment　plant

Chen　Yi

（Beijing　General　Municipal　Engineering　Design　and　Research　Institute,Beijing　100082,China

Abstract:

Taking　the　Beijing　Xiaohongmen　Wastewater　Treatment　Plant　and　Xi’an　FifthWastewater　Treatment　Plant　as　example,this　paper　described　the　key　points　of　the　process　selec-tion　and　design　of　the　sludge　anaerobic　digestion　in　the　wastewater　treatment　plant,includingsludge　anaerobic　digestion　process　selection,sludge　pre-treatment,anaerobic　digestion　tank,meth-ane　system,up-level　clean　liquid　treatment,and　sludge　transmission　pipe,and　so　on,which　couldensure　the　smooth　implementation　of　the　sludge　anaerobic　digestion　in　wastewater　treatment　plant.Keywords:

Sludge　from　wastewater　treatment　plant;Anaerobic　digestion;Process　selection;Sludge　dosing;Sludge　mixing;Methane　system

　　污泥厌氧消化一直是城镇污水处理厂（尤其是大型污水处理厂污泥处理的首选工艺。

近年来污水处理厂污泥厌氧消化处理工艺凭借其自身的优势,在国内大中型污水处理厂得到广泛应用并不断发展。

本文以已运行多年的北京市小红门污水处理厂和新筹建的西安市第五污水处理厂为例,对污泥厌氧消化工艺选择和系统设计要点进行了分析。

1　污泥厌氧消化工艺选择

1.1　污泥浓缩

为充分发挥厌氧消化池的功能,通常首先对污泥进行浓缩,减小进入消化池的污泥体积,实现经济效益最大化。

污泥浓缩通常有两种方式,第一种为分别对初沉污泥和剩余污泥进行浓缩,浓缩后混合进入厌氧消化池;第二种为仅对剩余污泥进行浓缩,然后与初沉污泥混合再进入厌氧消化池。

第一种方式可以实现更低的污泥含水率,但处理设备（构筑物增多,运行费用稍高;第二种方式因仅浓缩剩余污泥,对初沉池运行过程的污泥含水率要给予控制,以尽可能降低其含水率。

在北京市小红门污水处理厂设计中,采用对初沉污泥和剩余污泥分别进行浓缩,目的是保证污泥含水率降低,满足消化时间（见图1。

而西安市第五水处理厂由于其消化池设计池容量大,可以满足含水率的少许波动,而且通过北京市小红门污水处理厂的实际运行情况,初沉池污泥的沉淀效果较易控制,因此选择了仅浓缩剩余污泥的方式（见图2。

1.2　污泥厌氧消化

污泥厌氧消化分为一级厌氧消化和二级厌氧消

给水排水　Vol.39　No.10　201341　

42　

给水排水　Vol.39　No.10　201

3

图1　

北京市小红门污水处理厂污泥处理系统工艺流程

图2　西安市第五污水处理厂污泥处理系统工艺流程

化。

一级厌氧消化的消化时间多为20d。

污泥经过2

0d左右的厌氧消化,其中的有机物已基本分解达到稳定状态,污泥中的致病菌也大大减少。

二级厌氧消化的消化时间多为30d,其中20d为一级厌氧消化,10d为二级厌氧消化。

一级厌氧消化伴有搅拌、加热等,二级厌氧消化只是静态放置,目的是使得系统产生更多可以利用的沼气。

在北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂设计中,均采用了一级厌氧消化工艺（见图1、图2。

原因是采用一级厌氧消化既可达到污泥的稳定状态,也利用了消化产生的90%沼气量;同时,一级厌氧消化较二级厌氧消化构筑物少,运行管理相对简单,造价相对较低。

1.

3　沼气利用污泥厌氧消化过程产生的沼气可用于沼气发电、拖动发动机（带动鼓风机、水泵等、燃烧锅炉（采暖、加热水、产蒸汽等

、提纯制天然气等。

在北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂设计中,沼气均用于沼气发动机（拖动鼓风机、燃烧厂区冬季采暖锅炉及污泥加热热水锅炉（见图1、图2

。

沼气发动机的余热用于加热中温厌氧消化的污泥,同时用燃烧沼气的热水锅炉为污泥提供补充热能。

2　污泥厌氧消化系统设计要点

对于污泥厌氧消化系统中的进泥预处理、厌氧消化池、沼气系统、上清液的处理和污泥输送管路等是设计工作的重点和难点,也是实际运行中容易出现故障的关键点,因此在污泥厌氧消化系统设计时,需要对其进行重点关注。

2.

1　进泥预处理消化池污泥来自初沉池和二沉池,当污水处理厂

的细格栅间隙较大时,来泥中会有大块物体。

为防止堵塞污泥管道,应在污泥提升进入消化池之前进行破碎。

北京市小红门污水处理厂预处理系统安装了4mm的回转式细格栅,但初沉污泥中仍有较多大块物体,影响了初沉污泥泵的正常运行,也对消化池运行有较大影响,增设管道破碎机后,情况有所好转。

基于该污水处理厂工程经验,西安市第五污水处理厂在污泥泵前端设置了破碎机。

2.2　厌氧消化池2.

2.1　池型选择国内外大中型污水处理厂中常用的定容式消化池有柱状池和卵形池两种,柱状池在国内应用较多,卵形池在国外已大量得以应用,在国内也已逐步投入使用。

在消化池池型的选择上需要根据占地条件,处理污泥量等多种因素加以确定,一般当单座消

化池池容超出10　

000m3

时,多采用卵形消化池。

因为大池容消化池的柱状池较同体积卵形池池壁厚度大,同时池表面积也增加,故采用卵形消化池可节省混凝土用量、减少池表散热面积。

因北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂污泥产量较大,需总污泥消化池池容分别为

60　000m3和35　

000m3

故分别选用了单池容积为12　

000m3

的卵形消化池5座和3座。

2.

2.2　顶部浮渣和泡沫运行中若液面出现浮渣堆积,逐渐变多变厚,将影响消化池的产气量和运行效果,应尽快采取措施。

浮渣排放闸门有多种形式,设计选型时要注意闸门和池体必须严格密闭（气密,同时要保证闸门开启时间短而快,尽可能让浮渣和污泥快速倾泻出来。

北京市小红门污水处理厂选用快开式排放闸,开启较为方便,但很难严密关闭,因而轻易不开启该

闸

门,所以设备选型时要充分考虑良好的气密性。

虽然设计有浮渣排放闸门,但浮渣堆积成壳时,很难从排放闸门中排出。

在消化池设计中,可通过循环搅拌,一方面均匀池内污泥和保持池内温度均衡,另一方面减少池顶浮渣量。

考虑到北京市小红门污水处理厂浮渣闸门开启的不便,西安市第五污水处理厂设计中改用了普通的开启式闸门,该类闸门关闭方便,但开启速度较慢,对排渣效果有影响。

消化池顶部在运行过程中随着沼气的产生,有泡沫出现,泡沫量不断增大,有可能随沼气进入沼气收集管,导致沼气管出气不畅。

因此,在北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂设计中均采用了自动泡沫消除装置和手控泡沫消除装置,发挥了控制泡沫的作用。

但运行过程应注意保持池顶的泡沫感应器处于良好运行状态,并通过池顶观察窗进行观察,出现问题时及时采取措施。

2.2.3　消化池污泥连通跨越管

为灵活运行方式,在北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂消化系统的污泥管路上均尽量多设连通跨越管,如下。

（1在污泥热交换器的新鲜污泥进泥管上加连通管,与热交换器出泥管道连通,可实现单独对循环污泥加热或夏季不加热循环污泥和新鲜污泥。

（2消化池进泥管与排泥管连通,可实现超越消化池功能。

（3为保证消化池的污泥排放,在循环污泥泵出口管路上设置旁通管,以便当溢流排泥故障时,通过循环污泥泵将消化池内污泥排至池外。

（4池中部和底部均设排泥放空管,还可兼用作空池进泥时的进泥管。

2.2.4　污泥投配方式

污泥的投配可连续进入,亦可间歇投入。

连续投泥时各池由配套的污泥泵和单独的污泥管进行投配,污泥泵连续运行,污泥管路上的阀门处于开启状态,易于运行管理;间歇投泥时各池轮流进泥,每座消化池污泥管路需配置电动或气动阀门,定时开启,该方式可节省投泥泵数量和污泥管路,但运行较为复杂,需程序化控制,且气动阀门维护工作量增多。

设计中应根据具体消化池数量和投泥量选择投泥方式。

北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂均采用了连续投配方式。

2.2.5　排泥排砂排渣方式

消化池正常排泥时采用的是溢流排泥方式,但设计中还应考虑在消化池的不同高度设排泥管,底部设有排砂管,该管可兼有排空功能,排泥管（放空管管径应尽可能加大并有较大坡度。

根据北京市小红门污水处理厂运行情况,消化池池底沉砂量较大,正常情况下每周需排砂1次。

如需设置放空阀门井,为有利于安全操作,不宜很深;否则应考虑下井操作时的安全措施。

西安市第五污水处理厂采用了与北京市小红门污水处理厂相同的排砂方式。

2.2.6　污泥搅拌系统

消化池的污泥搅拌通常采用沼气循环搅拌和机械（螺旋桨搅拌两类。

沼气搅拌是利用消化池自身产生的沼气,经压缩机加压后送入消化池,以实现对池内污泥的搅拌;设计时压缩机的选型需保证气量和压力;需核算伸入消化池的沼气搅拌管的管径、流速、数量等,避免因流速太低导致消化池内污泥不能处于循环状态。

机械搅拌是在池中部安装1个竖向导流筒,在导流筒上部设置螺旋桨,螺旋桨通过轴与安装于池顶的驱动装置相连;当螺旋桨旋转时,将导流筒内污泥提升,形成循环搅拌;选择搅拌器时注意选用防爆电机。

北京市小红门污水处理厂污泥消化池采用了沼气搅拌形式,西安市第五污水处理厂污泥消化池采用了机械搅拌形式。

2.3　沼气系统

由于消化池内温度较高,沼气排出消化池后,沼气管内外温差较大,气体中的水分很快冷凝为水,聚集在沼气管的底部,影响沼气输送。

因此在北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂设计中均考虑设置足够的冷凝水收集装置。

沼气管出消化池后尽快设置冷凝水收集罐;在沼气管路的低点处设冷凝水罐,同时还在沼气进入各用户前的管路上设置冷凝水罐;埋地沼气管路的低点处必须设置冷凝水罐。

沼气管设置有一定的坡度,坡向与流向一致,便于排出沼气中的冷凝水。

沼气中含带一些杂质,因此设置过滤器进行过滤;沼气送入使用设备前端,设置过滤器。

沼气管路上并联安装两套阻燃器,互为备用。

在沼气管路上设跨越管,如跨越过滤器、各级脱硫装置等,为实现多种运行方式提供可行性

。

给水排水　Vol.39　No.10　201343　

超滤膜在水厂滤池反冲洗废水处理中的应用姚　左　钢

（北京市市政工程设计研究总院,北京　100082

　　摘要　北京市第九水厂应急扩建工程采用以超滤膜为核心的短流程工艺处理滤池反冲洗废水。

详细介绍了选址、流程选择、中试研究、主要设计参数等工程设计方案,以及工程系统优化方向和运行优化措施等内容。

该工程是国内首次采用超滤膜技术处理水厂滤池反冲洗废水的实践,已于2010年供水高峰期建成通水。

运行以来,系统运行平稳,出水水质合格。

关键词　滤池反冲洗废水　回用　超滤膜　工程设计

2009年夏,北京出现新的供水高峰,最高日供水278.8万m3/d（2009年7月3日。

由于规划建设的北京第十水厂和郭公庄水厂项目未能按原计划在2010年建成,中心城区当时的供水能力趋于饱和,面对2010年可能的供水高峰,必须增加供水能力,北京市第九水厂应急扩建工程即为增加供水能力的应急之举。

1　工程背景

1.1　第九水厂现状

北京市第九水厂设计总净水规模为150万m3/d,分三期建成,每期各50万m3/d。

其污泥处理设施主体工程与第九水厂二期工程同步建设。

第九水厂三期于1999年7月正式通水,与三期工程配套的污泥处理设备安装于2000年5月完工,自此实现了与第九水厂供水量150万m3/d相适应的污泥处理规模。

檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿第九水厂采用常规处理加颗粒活性炭吸附的净

2.4　上清液处理

对于有除磷要求的污水处理厂,污泥处理采用厌氧消化工艺,脱水后的滤液中含磷较高,如滤液排入厂区污水管,则将进入污水处理厂的污水处理系统前端,形成磷的循环和富集。

因此,设计时要考虑对滤液进行除磷处理。

目前对于含磷滤液的处理,大多采用化学方法,即通过投加铁系或铝系混凝剂,与滤液中的PO3-4形成难溶化合物,再经沉淀从污水中去除。

化学除磷方法简单可靠、易于控制。

北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂均采用了化学除磷方法对上清液中磷进行去除。

2.5　污泥输送管路

考虑污泥管的清洗,无论是埋地管道或是室内安装污泥管路,均可在管道的适当位置设置便于安装冲洗管的快速安装接头。

北京市小红门污水处理厂和西安市第五污水处理厂在埋地污泥管路上设置了冲洗管路的预留接口。

室内污泥输送管路上设置了盖堵,必要时可拆开并接通冲洗水。

前述设置冲洗管快速安装接头是参观国外污水处理厂所见,可供今后工程设计借鉴。

3　结语

污泥消化系统的设计应根据污泥量合理确定消化池池型;在消化系统的设计中,充分考虑污泥和沼气的特殊性,多设超越管路,控制好排渣、排砂、排泥;通过精心运行和及时维护,确保污泥消化系统处于良好的工作状态。

参考文献

1　张自杰,林荣忱,金儒霖.排水工程（下册.第4版.北京:

中国建筑工业出版社,1999.328~372

2　张中和.给水排水设计手册（第5册:

城市排水.北京:

中国建筑工业出版社,2004.494~535

3　金儒霖,刘永龄.污泥处置.北京:

中国建筑工业出版社,1982.56~93,277~282

　　♀E-mail:

chenyi@bmedi.cn

收稿日期:

2013-05-08

修回日期:

2013-07-2

6

44

　给水排水　Vol.39　No.10　2013