卵形污泥消化池及其攪拌系統(tǒng)的選擇

1、    卵形污泥消化池及其攪拌系統(tǒng)的選擇            作者：牛學(xué)義時(shí)間：2007-11-24 17:43:00                     摘要：我國(guó)濟(jì)南污水處理廠首次于1993年底建成了單池容積為10535m3的三座

2、卵形消化池，池的結(jié)構(gòu)為雙向預(yù)應(yīng)力澆注鋼筋混凝土，內(nèi)壁防腐采用氯磺化聚乙烯防腐涂料，外壁保溫采用現(xiàn)場(chǎng)噴涂聚氨酯泡沫塑料，外裝飾板采用菱鎂掛板。但由于各方面的原因，該消化池一直沒有得到很好地運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：卵形消化池 沼氣 攪拌  1 國(guó)內(nèi)外概況 我國(guó)濟(jì)南污水處理廠首次于1993年底建成了單池容積為10535m3的三座卵形消化池，池的結(jié)構(gòu)為雙向預(yù)應(yīng)力澆注鋼筋混凝土，內(nèi)壁防腐采用氯磺化聚乙烯防腐涂料，外壁保溫采用現(xiàn)場(chǎng)噴涂聚氨酯泡沫塑料，外裝飾板采用菱鎂掛板。但由于各方面的原因，該消化池一直沒有得到很好地運(yùn)行。杭州四堡污水處理廠也正建設(shè)同樣體積的三座卵形消化池，上部和下部為圓臺(tái)體，中間部分由

3、半徑為24m、弧度為85°的圓弧旋轉(zhuǎn)而成，雙向無粘結(jié)鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池高29.3m，埋深13.6m，池壁外側(cè)掛100mm厚聚氨脂泡沫保溫材料和裝飾面板，池壁內(nèi)側(cè)涂刷無毒環(huán)氧防腐涂料。濟(jì)寧污水處理廠(20×10m/d)也正設(shè)計(jì)建設(shè)兩座單池體積13000m3的卵形消化池。從60年代初期起，德國(guó)就開始在大中型城市污水處理廠使用卵形消化池，單池體積多在550010000m3之間。奧坡(Bottrop)污水處理廠4個(gè)卵形消化池的單池體積為15000m3，并且正在設(shè)計(jì)建造單池體積為17000 m3的卵形池。在日本，從70年代末開始設(shè)計(jì)建造卵形消化池，到1995年底大約有55

4、座預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的卵形消化池，單池體積為160012800 m3，總體積約30×10m3以上；美國(guó)也是在70年代末開始設(shè)計(jì)和建造 卵形消化池，到1995年大約有61座卵形消化池，最大單池體積約11350m3。卵形消化池的大小與建造費(fèi)用存在著一定的關(guān)系。為了保證整個(gè)污水處理廠連續(xù)安全地運(yùn)行，一個(gè)廠至少要建2座中型或大型消化池。隨著卵形消化池單池體積的增大，建造的單位費(fèi)用也隨之降低。卵形消化池體積大小與建造費(fèi)用的關(guān)系見圖1，圖中V為單池體積，橫坐標(biāo)log(V總)為建造總?cè)莘e的對(duì)數(shù)值，縱坐標(biāo)Cn/C3為任一大小的卵型消化池每m3的建造費(fèi)用Cn與單池體積V=3 000m3的卵型消化池每

5、m3的建造費(fèi)用C3的比值。從圖1看出，如果一個(gè)單池體積12000m3的卵形消化池的建造費(fèi)用為100%，建造2個(gè)同樣形狀單池體積6000m3消化池的費(fèi)用即為103%，建3個(gè)單池體積4000m3的費(fèi)用為109%，建4個(gè)單池體積3000m3的費(fèi)用為112%。2 卵形消化池的攪拌系統(tǒng)消化池設(shè)計(jì)和運(yùn)行中另一重要問題是攪拌系統(tǒng)的選擇，良好的攪拌必須滿足下列要求： 維持進(jìn)料污泥和池內(nèi)活性生物菌落之間的均勻分配； 稀釋池內(nèi)產(chǎn)酸生物反應(yīng)的最終產(chǎn)物，防止對(duì)微生物生長(zhǎng)不利因素的出現(xiàn)； 有效稀釋污泥基質(zhì)中的有毒和抑制生物反應(yīng)的有害物質(zhì)； 消化池的體積能夠得到有效利用。為了達(dá)到這些目標(biāo)，人們多年來對(duì)攪拌系統(tǒng)和消化池的形

6、狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了廣泛的開發(fā)和研究。雖然有時(shí)不同的攪拌方式可產(chǎn)生同樣的攪拌效果，但是能耗和維修費(fèi)用有較大的差異。污泥消化池常用的三種攪拌方式是：沼氣攪拌、機(jī)械攪拌(包括常規(guī)的單純螺旋槳式攪拌和池中間帶一垂直導(dǎo)流管的機(jī)械攪拌)和污泥循環(huán)攪拌。沼氣攪拌是將在消化池上部收集的一部分沼氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，再經(jīng)消化池內(nèi)的噴嘴或氣體噴管從消化池底部噴入池內(nèi)，它的攪拌作用是通過氣體向上的流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。池中間帶一垂直導(dǎo)流管式機(jī)械攪拌系統(tǒng)，是在消化池頂部的回流管上安裝一攪拌器，攪拌器開啟時(shí)，消化污泥可以在導(dǎo)流管內(nèi)外向上或向下混合流動(dòng)，由于它特殊的結(jié)構(gòu)(如德國(guó)Halberg公司生產(chǎn)的MFS18系列型攪拌器)，攪拌效果好，

7、池面浮渣和泡沫少。污泥循環(huán)系統(tǒng)攪拌是從消化池上部和底部的某一位置引出污泥，然后從池內(nèi)的另一個(gè)位置將污泥重新打回池內(nèi)。根據(jù)國(guó)內(nèi)污水處理廠使用沼氣攪拌的經(jīng)驗(yàn)來看，沼氣攪拌設(shè)備多，工藝復(fù)雜，能耗高，接口 密封困難。卵形消化池獨(dú)特的形狀使其易于選擇簡(jiǎn)單的機(jī)械攪拌系統(tǒng)，因此國(guó)內(nèi)外大部分卵形消化池都使用機(jī)械攪拌。導(dǎo)流管式機(jī)械攪拌(見圖2)因其污泥流線形與卵形池結(jié)構(gòu)接近一致，更適合于卵形池的攪拌。3 實(shí)例3.1 洛杉磯終點(diǎn)島污水處理廠概況美國(guó)洛杉磯終點(diǎn)島污水處理廠位于洛杉磯南部32 km處，設(shè)計(jì)規(guī)模為114 000 m3/d，商業(yè)、生活污水和工業(yè)廢水各占50%左右。此污水處理廠水處理部分包括粗格柵、曝氣沉砂

8、池、初沉池、生物曝氣池、二沉池和過濾設(shè)備(1997年新增加)。從二沉池出來的活性污泥首先 在氣浮池內(nèi)氣浮濃縮，然后再與初沉池污泥混合進(jìn)入卵形中溫厭氧消化池，消化后的污泥經(jīng)離心脫水后最終處置。3.2 消化池與攪拌系統(tǒng)廠內(nèi)建有4座預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的卵形消化池(見表1)。每一消化池體積為5200m3，總高為31m，最大內(nèi)徑20m。通過變換進(jìn)泥閥門的位置可以實(shí)現(xiàn)單級(jí)消化或兩級(jí)消化；一般情況下，僅兩座消化池運(yùn)行，另外兩座備用。消化池的初級(jí)混合是通過周邊沼氣噴嘴噴射來實(shí)現(xiàn)的。來自消化池的沼氣經(jīng)壓縮后，通過28個(gè)位于距消化池底7 m的射流噴嘴噴入消化池的污泥中。氣體混合系統(tǒng)運(yùn)行和間歇的時(shí)間約各一半。二級(jí)混合

9、由一污泥循環(huán)泵來連續(xù)完成，它將污泥從池底打到池頂。此卵形消化池的進(jìn)排泥控制采用溢流方式。消化池內(nèi)的污泥液面可通過排泥閥的開啟保持恒定。一旦消化池內(nèi)的污泥液面達(dá)到排污的高度，消化池內(nèi)的加料量將與消化污泥從池底排到污泥槽的污泥量相同，排出消化污泥被輸送到污泥脫水離心機(jī)。但是，此廠內(nèi)的消化池運(yùn)行液面比實(shí)際設(shè)計(jì)的低，這主要有兩個(gè)原因：消化池和脫水離心機(jī)之間缺少一中間污泥貯存池，這迫使污水處理廠的操作人員通過改變污泥液面來彌補(bǔ)消化池進(jìn)泥量的波動(dòng)。在消化池中偶爾出現(xiàn)泡沫問題，沼氣管線與泡沫收集器和噴射器之間安裝位置不合適，泡沫和氣體 系統(tǒng)經(jīng)常使在線氣體處理設(shè)備(如：流量計(jì)和火焰撲滅器)產(chǎn)生問題，所以，必須

10、降低消化池 污泥液面以阻止泡沫流出氣體管線。由于卵形消化池沒采用內(nèi)導(dǎo)流循環(huán)管機(jī)械攪拌系統(tǒng)而采用了常規(guī)的氣體攪拌系統(tǒng)，因此池內(nèi)易于產(chǎn)生浮渣和泡沫。卵形消化池頂部形成的浮渣是由浮渣破碎裝置和沼氣攪拌來清除的。氣體攪拌不能有效去除浮渣；另外，由于以下幾個(gè)原因使排渣口也不能使用：打開此口時(shí)，空氣和沼氣的混合可能導(dǎo)致爆炸；沼氣和浮渣的氣味污染運(yùn)行環(huán)境；排渣口的橡膠密封不一定很嚴(yán)密，容易發(fā)生沼氣的泄露。從設(shè)備運(yùn)行時(shí)起，就沒有使用消化池上的排渣口，而使用U形管排出浮渣，給運(yùn)行帶來很大不便。3.3 運(yùn)行記錄卵形消化池總體上運(yùn)行情況良好。1996年使用兩座卵形消化池，每天消化約480m3的初級(jí)和預(yù)濃縮污泥，水力

11、停留時(shí)間18 d，可揮發(fā)性固體減少量在50%以上，沼氣產(chǎn)量大約為1.0m3/kg揮發(fā)性固體，消化污泥中揮發(fā)酸中和率在0.15以下。運(yùn)行幾年以后將其中一個(gè)消化池排空維修時(shí)，消化池沒有發(fā)現(xiàn)砂粒在池內(nèi)堆積，不需維修工像進(jìn)入常規(guī)柱形消化池內(nèi)那樣到池里面維修。由于污泥中存在機(jī)械處理段沒有除去的砂粒，污泥泵和脫水機(jī)內(nèi)存在一定程度的磨損，所以機(jī)械處理段對(duì)沉砂的有效去除是很重要的。由于浮渣不能通過浮渣口排出，氣體攪拌和浮渣破碎裝置也不能防止浮渣和泡沫的形成，使卵形消化池的浮渣達(dá)15cm高，所以操作工人不得不通過位于消化池邊上的人工浮渣排放口來移出浮渣。雖然如此，此浮渣層厚度比柱形消化池也要小得多(一般平底消化池內(nèi)浮渣厚度可達(dá)1m以上)。4 結(jié)語卵形池是今后發(fā)展的趨勢(shì)，與常規(guī)消化池相比，它可有效阻止砂粒的堆積和浮渣的形成，節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用；卵形消化池在需較少攪拌能耗的情況下，可達(dá)到同樣的污泥消化效果 。從國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)來看，卵形消化池內(nèi)的沼氣攪拌系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行上的許多問題，為了減少投資和增加運(yùn)行的可靠性，卵形消化池可考慮采用帶內(nèi)導(dǎo)流循環(huán)管的機(jī)械攪拌方式。參考文獻(xiàn)：1 Hi Sang KIM,Shao Y J.Egg-shaped digesters-after 16 years of operat io