季節變化對污泥厭氧消化產氣量影響及應對措施

胡啟源 陶珺 陸崢嶸

摘 要：上海白龍港污水處理廠污泥厭氧消化系統設計處理量204tDS/d，為目前國內規模最大的污泥厭氧消化系統。通過對其日常運行數據的分析，探究污泥厭氧消化系統沼氣產量隨季節變化的規律及其可能的原因，并提出相應的措施。

關鍵詞：污水處理廠；污泥；厭氧消化；沼氣

1 工程概述

白龍港污水處理廠位于上海浦東新區，總處理量為200萬m3/d，采用多模式厭氧/缺氧/好氧（AAO）的污水處理工藝[1][2]，出水經過紫外線消毒后排入長江。污水處理過程中產生的污泥通過重力濃縮和機械濃縮后，進入污泥消化系統，部分消化污泥經過離心脫水后進入流化床干化，另一部分進入深度脫水。

白龍港污泥消化系統采用中溫厭氧消化工藝，采用國際先進的卵形消化池，共8座，單體容積12400m3，消化時間24.3天。設計處理量204tDS/d，日產沼氣為44152m3/d。其處理流程如圖1所示。

污水生物處理產生的初沉污泥與剩余污泥，在勻質池經過均勻混合后形成混合污泥，與循環污泥一起進入消化池內進行厭氧消化。消化池進泥方式為頂部連續進泥，出泥方式為底部連續出泥，使用導流管式螺旋槳攪拌器對消化液進行攪拌。污泥消化產生的沼氣經過脫硫后被鍋爐利用，為消化池進行加熱。

2 工藝運行控制

2.1 消化池進泥及排泥控制

經過濃縮后的初沉污泥與剩余污泥在勻質池混合，混合后進入集泥井，再由污泥螺桿泵將混合后的污泥泵送至消化池內。每座消化池配置一臺進泥螺桿泵，采用配以電磁流量計來控制進泥流量。

消化池正常運行時采用頂部進泥、底部出泥，通過套筒閥溢流式重力排泥，排出的消化污泥重力流至儲泥池。

2.2 污泥混合與攪拌

攪拌系統采用池內導流式和池外泵循環相結合的水力循環攪拌。池內導流式是在消化池內設有導流筒，在導流筒內安裝螺旋槳攪拌器，從而實現污泥的池內循環，攪拌機采用連續攪拌的攪拌方式。

池外泵循環是在消化池外設置污泥循環泵，生污泥與消化池排出的污泥通過接種器進行混合，混合后的污泥進入套管式換熱器，加熱后的污泥通過污泥循環泵泵入消化池。池外泵循環既可以達到生污泥與循環污泥混合的目的，也可以對消化池內的污泥進行攪拌。

2.3 消化池的溫度控制

消化池加熱系統包括：鍋爐、熱水交換器、余熱回收設施組成。為了使消化池內的溫度控制在35～36℃[3]，以及避免水溫太高造成熱水交換器內污泥板結、堵塞熱水交換器，熱水交換器的進口水溫控制在90℃，出口水溫控制在70℃。

另為配合能源循環節約利用的原則，本廠干化系統污泥冷卻水作為熱源回用，加熱消化生污泥，減少鍋爐沼氣用量，在一般情況下可使消化池進泥溫度較原溫度提高1-2攝氏度，有效降低了消化系統的加熱能耗。

2.4 沼氣處理及儲存系統

沼氣處理設施包括礫石過濾器、濕式脫硫塔和干式脫硫塔組成。沼氣經礫石過濾器去除其中大顆粒雜質及大部分水后，由濕式脫硫系統去除其中大部分H2S氣體。由于濕式脫硫系統處理效果良好，干式脫硫系統僅作為輔助脫硫設施使用[4]。

沼氣儲存系統由4座單體5000m3的無壓沼氣柜組成。經過脫硫處理的沼氣儲存在無壓沼氣柜的干式氣囊中，供后續的消化鍋爐及干化鍋爐作為能源使用。

3 污泥厭氧消化系統運行情況

圖2 所示為消化池日均沼氣產量與消化池進泥干基量關系圖。自6月起，消化池沼氣產量并未隨著進泥干基量的提高展示出上升趨勢，反而沼氣產量有所下降，這一趨勢直至9月份才得以終止，至10月起消化產氣量又顯現出上升趨勢。3月期間由于污水系統施工，消化池有長達15天以上處于未進泥狀態，亦對消化池運行情況造成影響。但根據運行表明，15天的未進泥對厭氧系統的工藝環境影響較小，恢復較為迅速。同時比對消化進泥有機份化驗數據，自6月起進泥VSS/SS開始出現下降趨勢，該月VSS/SS已降至60%，7月發生突降至52%，從而直接影響到了污泥厭氧消化系統的產氣效能。直到10月消化進泥VSS/SS才重新展現上升趨勢，消化池產氣效率逐步恢復，產氣量提高。此趨勢與2012年白龍港污水處理廠厭氧消化系統運行情況基本吻合，分析主要原因可能為，7至10月期間全廠進水有機物含量較低，從而造成污泥中有機質含量下降。

4 結束語

污泥厭氧消化系統在實際運行中，污泥性質及污泥產率等工藝運行情況展現出不同季節性變化，總體來說存在春季較高、秋季較低的季節性變化規律，這與廠區內污水系統運行情況有密切關系，進泥中VSS/SS含量、氨氮濃度存在變化。為了減小全年沼氣產量波動，可以采取在夏秋季節增加消化進泥干基量、提高進泥中有機質含量與降低氨氮對消化系統的抑制等措施，確保沼氣產量全年穩定，滿足污水處理廠對沼氣需求及沼氣的有效資源利用。具有污泥厭氧消化系統的污水處理廠也應加強污水污泥聯合運行經驗，保障在不同污泥性質情況下的消化系統及沼氣利用的正常進行。

參考文獻

[1]周振，孔卉，王英俊，等.污水廠運行監控與故障診斷專家系統的研發與運用[J].中國給水排水，2011，27（5）：1-5.

[2]蔣玲燕，楊彩鳳，等.白龍港污水處理廠污泥厭氧消化系統的運行分析[J].中國給水排水，2013，29（9）.

[3]尹守遷.污泥厭氧消化處理工程技術問題探討[J].鐵道勞動安全衛生與環保.2008，35（1）

[4]宋曉雅，楊向平，王東生-大型污泥厭氧消化系統的啟動與運行調控[J]..中國給水排水.2011，37（3）.

作者簡介：胡啟源（1986，8-），男，漢，無錫，城投污水處理有限公司白龍港污水處理廠，助理工程師，碩士研究生，污泥處理處置。