聯係亚洲线精品一区二区三区八戒
電話:
021-66126658
021-66126659
盧總：
139-1700-9455
昆山電話：
0512-5759 1865
郵箱:
sy.lu@cy-water.com
地址:上海市普陀區曹楊路1700號辰金高尚領域T9幢308室
水處理技術：汙水處理廠汙泥熱水解厭氧消化係統的啟動與調試
原標題：水處理技術：汙水處理廠汙泥熱水解厭氧消化係統的啟動與調試
目前，工業廢水處理中的高級厭氧消化主要有高溫消化、兩相消化、協同消化以及熱水解厭氧消化等技術形式。本文對北京某汙水處理廠熱水解厭氧消化係統的啟動及運行調試案例進行了總結。
汙水處理廠為新建，采用MBR工藝，設計汙水處理量60萬m3/d。自2016年10月開始投入運行，其汙泥處理工藝采用汙泥濃縮+汙泥預脫水+熱水解+厭氧消化+板框脫水，其工藝流程見圖1。廠內設計有4條熱水解線，最大處理能力為244 t DS/d，除本廠產泥可全部處理外，還可協同處置其他汙水處理廠產生的濕泥。消化池采用鋼製柱型結構，共5座，單座有效容積11 450 m3。消化池進泥全部為剩餘汙泥。
熱水解技術
熱水解技術是指汙泥在密閉容器中進行物理、化學反應，將微生物細胞壁進行破碎，加快固體有機物的溶解及水解速率，同時可殺滅汙泥中病原菌及蛔蟲卵，實現汙泥的無害化處理。
汙泥熱水解過程作為厭氧消化的預處理過程，首先汙泥進入漿化罐，利用工藝的廢熱對汙泥進行加熱，通常汙泥會加熱到90 ℃然後進入反應罐。
反應罐的數量根據處理規模大小而有所不同(廠內單條線設4個反應罐，每個反應罐有效容積12 m3，固相空間8 m3，氣相空間4 m3)，在反應罐內通過鍋爐產生的蒸汽將汙泥加熱到165 ℃左右，壓力維持在0.65 MPa，反應30 min左右;反應之後的汙泥通過壓差進入閃蒸罐進行閃爆，細胞壁大量破碎，釋放出細胞內的蛋白質、礦物質等，使之成為易降解的氨基酸、揮發性脂肪酸及碳水化合物等小分子物質。反應罐和閃蒸罐的廢氣返回漿化罐預熱下一批汙泥，閃蒸罐出泥溫度通常在110 ℃，需經過稀釋、冷卻後再進入消化池。
厭氧消化技術
厭氧消化技術可以分解有機物產生大量沼氣，同時可對沼氣進行回收再利用，可以實現汙泥的穩定化、減量化。因此，汙泥厭氧消化技術在世界各國得到廣泛應用。按照三階段理論，傳統厭氧消化需經曆水解、產酸、產甲烷3個階段，在水解階段，汙泥中有機物在微生物細胞壁的保護下，很難被水解酶水解，造成水解周期相對較長，使得汙泥停留時間相應增加。為解決傳統厭氧消化技術處理效率不高問題，國內外進行了大量研究，且發明了很多采用物理、化學、生物等細胞破壁技術方法，以提高汙泥厭氧消化處理效率。熱水解技術作為厭氧消化的預處理過程，可以有效提高厭氧消化效率。
熱水解厭氧消化係統啟動
該汙水處理廠厭氧消化係統為中溫厭氧消化，進排泥采用底部進泥、頂部溢流排泥方式;攪拌方式采用機械攪拌;前端設有兩級換熱係統，一級換熱為熱水解出泥經過一級板式換熱器進行水、泥換熱，將熱水解後汙泥降溫至60 ℃左右通過進泥泵注入消化池，二級換熱為消化池內汙泥經過二級板式換熱器進行自身內循環換熱，達到控製池內溫度目的;後端設有沼氣脫硫係統、沼氣存儲係統、沼氣利用係統，沼氣利用係統主要為沼氣鍋爐燃燒產生蒸汽供熱水解使用以及冬季采暖使用，為充分利用沼氣能源，後期會加入沼氣發電項目。
消化係統啟動方式
由於該汙水處理廠為新建廠，未經曆傳統厭氧消化向高級厭氧消化的轉換過程，采用汙泥接種培養直接啟動的方式。首先啟動1#、2#、5# 3座消化池，利用冷卻水泵向3座消化池各注入5 000 m3再生水，完成清水聯動以後，開始對3座消化池、氣櫃及沼氣管線氣相空間進行氮氣置換，直到消化池內氧氣含量降到5%以下。
在清水聯動及氮氣置換期間通過鍋爐采暖係統對3座消化池進行加熱，當池內溫度達到35 ℃時開始進行汙泥接種操作。3座消化池穩定運行後再啟第4座(3#)消化池，第4座啟動過程未經氮氣置換，采用現有3座消化池向其直接排泥的方式，使其迅速達到工作液位以最短時間避開沼氣爆炸極限區。第5座(4#)消化池啟動方式同第4座。
汙泥接種培養
本次汙泥接種培養采用北京某汙水處理廠熱水解厭氧消化後的汙泥進行接種，單池接種4 000m3，接種後繼續補水至工作液位，接種期間每天監測池內溫度、pH及甲烷含量變化，接種後第8天甲烷含量超過30%開始對沼氣管線進行並網操作，接種第10天沼氣管線內甲烷含量達到45%可燃燒狀態。曆經14天完成3座消化池接種培養工作。圖2為3座消化池接種期間甲烷含量變化情況。
熱水解係統啟動方式
汙泥接種培養工作結束後，啟動熱水解係統向消化池內進熱水解後汙泥，第1天熱水解處理泥量按照消化池內汙泥絕幹量的10%設置運行批次，第2天以後按照上一天進泥絕幹的5%增加負荷，並合理分配至3座消化池。首先啟動2條熱水解生產線，當2條生產線達到滿負荷運行後啟動第3條生產線。
係統穩定性分析
酸堿比即VFA/TAC和沼氣中CH4含量是判斷消化係統運行是否穩定重要指標，正常運行時，VFA/TAC一般<0.3。當VFA/TAC>0.3並繼續升高時，預示係統運行可能出現異常，VFA將會不斷增高，隨之pH出現下降。圖3為1#、2#、5# 3座消化池VFA/TAC變化情況。3座消化池VFA/TAC基本維持在0.1左右，未出現>0.3的情況，表明調試運行期間係統運行比較穩定。
沼氣中CH4含量變化也可預測係統運行是否穩定，當CH4含量突然下降時，說明進泥中存在有毒物質造成甲烷菌中毒，當CH4含量逐漸下降時，表明消化池進泥有機負荷超負荷。自消化係統投加熱水解汙泥後池內甲烷含量基本維持在50%~62%，表明池內微生物環境健康，熱水解厭氧消化係統整體運行穩定。
沼氣產量及速率
通過對消化係統沼氣產量隨消化池進泥量變化分析表明，如圖4所示，經過熱水解後的汙泥可以有效縮短水解周期，從而提高厭氧消化性能，使得消化池內產氣速率較快，隨著進泥負荷的提升，沼氣產量也隨之增加。目前，所產沼氣主要用於廠內沼氣鍋爐燃燒產生蒸汽供熱水解利用，多餘沼氣通過廢氣燃燒器處理。
調試階段數據對比分析
通過對調試階段運行數據的分析，各項數據基本符合設計要求，表明係統總體運行穩定，同時也存在後續在成本及係統穩定性、沼氣利用等方麵需改進優化的問題(見表1)
調試過程需注意問題
由於熱水解厭氧消化係統在國內運行穩定水廠相對較少，采用汙泥接種培養直接啟動的方式也是全國首例。因此，在啟動調試運行過程中難免會遇到一些問題，影響到係統的整體效率以及安全性和穩定性。
進泥泥質控製
由於熱水解係統是一套封閉的全自動係統，對進泥泥質要求較高，一旦泥中含有石子、螺旋襯板等堅硬雜質，將會造成進、出泥泵出現堵塞或損壞情況，嚴重影響熱水解工作效率。
熱水解係統對進泥含水率要求也較高，通常進泥含水率控製在83.5%為最佳運行工況，當含水率過低時會造成熱水解進泥管線壓力偏高甚至堵塞情況，當含水率過高會使得整個係統運行效率較低，成本相應增加。
溫度控製
消化池能否穩定運行，溫度控製至關重要。由於熱水解係統出泥溫度較高，需經過換熱器降溫至合適溫度再排至消化池內，才能避免消化池溫度上升過快。由於汙泥粘性較大會在換熱器內壁形成粘結，使得換熱器換熱效率下降，從而致使進入消化池內汙泥溫度偏高，池內溫度逐漸上升，不易於控製。
需定期對換熱器進行清洗，同時在設計階段對換熱器選型及換熱方式需重點考量。
熱水解工藝廢氣
熱水解在運行過程中會產生工藝廢氣從漿化罐排至消化池內，工藝氣內含有強烈刺激性氣味的有毒有害氣體，在排放過程工藝氣會形成冷凝水回收至冷凝水收集罐。在運行過程中可能會出現因工藝氣管線設計坡度、管徑不夠問題導致冷凝水不能順利回收至收集罐而存在管線內，造成工藝氣很難順利排放至消化池，從而使得漿化罐內壓力不斷升高，最終導致熱水解係統停機，影響係統工作效率。
結論
(1)通過汙泥接種的方式可以有效縮短熱水解厭氧消化係統啟動時間，產氣速率較快，可以迅速避開沼氣爆炸極限。
(2)熱水解技術可以有效縮短固體有機物水解周期，提高厭氧消化效率。
(3)分析了啟動調試過程需重點關注的問題並提出了改進措施。
上一個: 水處理技術：汙水處理工藝的可持續發展研究
下一個: 常見汙水處理脫氮除磷技術介紹
服務號
微信公眾號
地址:上海市普陀區曹楊路1700號辰金高尚領域T9幢308室
電話: 021-66126658 021-66126659
傳真: 021- 6507 1195
郵箱: 951970355@qq.com