陜西西安(an)市第五污(wu)(wu)水處理(li)廠(chang)卵(luan)形消(xiao)化池采(cai)用單級中溫厭(yan)氧消(xiao)化工藝,具(ju)有攪拌水力條件好(hao)、能耗低、消(xiao)化效率(lv)高和運(yun)行(xing)(xing)成(cheng)本較低等特點。該廠(chang)消(xiao)化池于2013年8月啟動(dong)(dong)調試(shi)(shi)，迄(qi)今已進入穩(wen)定運(yun)行(xing)(xing)期。介(jie)紹(shao)了卵(luan)形消(xiao)化池的(de)啟動(dong)(dong)調試(shi)(shi)過程，統計分析了卵(luan)形消(xiao)化池的(de)主(zhu)要運(yun)行(xing)(xing)數據和試(shi)(shi)運(yun)行(xing)(xing)期間出現的(de)問題及解決方案，以供其他類似污(wu)(wu)水處理(li)廠(chang)污(wu)(wu)泥消(xiao)化系統設計和運(yun)行(xing)(xing)管理(li)時參考(kao)。

1、工程概況

西安市(shi)第五(wu)污水處(chu)理(li)(li)廠一(yi)期工程設計規模為20×104m3/d，采(cai)用(yong)改良A2/O二級生物處(chu)理(li)(li)工藝，污泥處(chu)理(li)(li)采(cai)用(yong)濃縮、中溫(wen)厭(yan)氧消化和(he)機械(xie)脫(tuo)水工藝(見圖1)。其(qi)中厭(yan)氧消化采(cai)用(yong)單池容量為12000m3的(de)雙曲線、無粘(zhan)結預應(ying)力張拉結構的(de)卵形消化池，共3座，其(qi)總高為53m，地下部分(fen)深為4m，最大內徑(jing)為43m。

該(gai)工程于2012年5月建成，2013年8月正式(shi)啟動調試。

圖(tu)1污(wu)泥(ni)處(chu)理工藝流(liu)程

2、調試階段

2.1單機調試(shi)

包括攪拌(ban)器(qi)調試(shi)、燃燒器(qi)調試(shi)、沼氣鍋爐系統(tong)調試(shi)、干式(shi)脫硫和濕式(shi)脫硫系統(tong)調試(shi)等(deng)。

2.2消化池系統整(zheng)體調試

2013年8月(yue)1日，在消(xiao)化池(chi)保持一半清(qing)水的情況(kuang)下，開(kai)始(shi)(shi)對1#消(xiao)化池(chi)進行加熱(以柴油(you)為燃料)。待水溫達到35℃后(hou)，于(yu)8月(yue)7日開(kai)始(shi)(shi)進泥(ni)。至進泥(ni)液位(wei)達到池(chi)頂溢流位(wei)置，于(yu)8月(yue)25日開(kai)啟(qi)攪拌器(qi)。這樣可縮(suo)短投(tou)泥(ni)時間，減少爆炸性(xing)氣體存在時間。

因1#消化(hua)池(chi)已經(jing)有污(wu)泥外溢，為(wei)最大(da)限度節約能(neng)量，直接將(jiang)此(ci)部(bu)分污(wu)泥接入到2#消化(hua)池(chi)，同時(shi)因天氣(qi)溫度適宜，9月1日2#消化(hua)池(chi)開(kai)始(shi)進生泥。

經(jing)對消化池所產(chan)(chan)生(sheng)沼氣進行持續分析，8月17日1#消化池所產(chan)(chan)生(sheng)的沼氣已(yi)經(jing)可(ke)以滿(man)足(zu)燃燒條(tiao)件(jian)，但是產(chan)(chan)氣量不足(zu)以供應(ying)沼氣鍋爐，同時干式(shi)脫(tuo)硫塔的脫(tuo)硫效果還在檢測中。

9月(yue)3日(ri)(ri)已初步認為1#及2#消(xiao)化(hua)池(chi)沼氣(qi)(qi)達(da)到燃燒條件(jian)，干(gan)式(shi)脫硫(liu)塔后的(de)氣(qi)(qi)體含硫(liu)量也減少到滿(man)足(zu)鍋(guo)(guo)爐(lu)運行(xing)的(de)條件(jian)。9月(yue)17日(ri)(ri)，沼氣(qi)(qi)鍋(guo)(guo)爐(lu)順(shun)利投入運行(xing)，并持(chi)續給進泥(ni)加熱。9月(yue)18日(ri)(ri)1#消(xiao)化(hua)池(chi)的(de)溢流污(wu)泥(ni)不再進入2#消(xiao)化(hua)池(chi)，而是進入3#消(xiao)化(hua)池(chi)。9月(yue)25日(ri)(ri)2#消(xiao)化(hua)池(chi)液位達(da)到溢流液位，溢流污(wu)泥(ni)直接(jie)接(jie)入3#消(xiao)化(hua)池(chi)，同時2#消(xiao)化(hua)池(chi)頂部的(de)攪拌器開始運行(xing)。9月(yue)28日(ri)(ri)開始對3#消(xiao)化(hua)池(chi)進行(xing)循環(huan)加熱。

10月7日(ri)3#消(xiao)化池(chi)(chi)進(jin)生泥。10月12日(ri)，1#、2#消(xiao)化池(chi)(chi)的溢流(liu)污泥不再(zai)進(jin)入3#消(xiao)化池(chi)(chi)，而是直接溢流(liu)到(dao)2#儲泥池(chi)(chi)，經污脫(tuo)車間離(li)心機脫(tuo)水(shui)后運出。10月15日(ri)3#消(xiao)化池(chi)(chi)的攪拌(ban)器開啟。

沼(zhao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中的(de)甲烷(wan)(CH4)與空氣(qi)(qi)(qi)(qi)混合濃(nong)度達到(dao)5%~15%(體積分數)時，遇明火(huo)或700℃以(yi)(yi)上的(de)熱源即發生爆炸。在(zai)消化池的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)相、沼(zhao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)柜以(yi)(yi)及(ji)沼(zhao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)管道中，隨著消化污(wu)泥的(de)培養，甲烷(wan)從(cong)無到(dao)有，濃(nong)度從(cong)低到(dao)高，必然會經(jing)過5%~15%這一(yi)濃(nong)度區間(常稱“爆炸區間”),所(suo)以(yi)(yi)在(zai)消化污(wu)泥培養之前應(ying)進行(xing)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)置換。對于第五污(wu)水處理廠的(de)規模，應(ying)采用液氮(dan)罐車進行(xing)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)置換，并采用連(lian)續置換的(de)方式，沿沼(zhao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)藝流程順(shun)向吹(chui)入氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，將系統(tong)中的(de)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)推出。

3、監測化驗項目及測試方法

對2013年8月—2014年4月的實際運行(xing)數據進行(xing)統計和取樣檢測(ce)(ce)(ce)分析(xi)。主要監測(ce)(ce)(ce)項(xiang)目：消(xiao)化池(chi)進泥(ni)有機分;消(xiao)化池(chi)內泥(ni)樣的揮(hui)發(fa)性脂肪酸、總堿度(du)、pH、溫(wen)度(du);消(xiao)化池(chi)內氣(qi)體(ti)(ti)含量(liang)(liang)，如(ru)CH4、CO2等。VFA采(cai)(cai)用(yong)蒸餾后滴定(ding)法(fa)測(ce)(ce)(ce)定(ding)，堿度(du)采(cai)(cai)用(yong)指(zhi)(zhi)示劑滴定(ding)法(fa)測(ce)(ce)(ce)定(ding)，pH和溫(wen)度(du)采(cai)(cai)用(yong)玻(bo)璃(li)電極法(fa)測(ce)(ce)(ce)定(ding)，氣(qi)體(ti)(ti)含量(liang)(liang)采(cai)(cai)用(yong)四(si)合(he)一氣(qi)體(ti)(ti)分析(xi)儀測(ce)(ce)(ce)定(ding)法(fa)測(ce)(ce)(ce)定(ding)。正(zheng)常指(zhi)(zhi)標見表1。

表1消化池內污泥分析檢測指標

4、調試及運行期間監測數據分析

4.1pH值及進泥量(liang)

圖2為監測分析期間卵(luan)形消化(hua)(hua)(hua)池pH值及進泥量的變化(hua)(hua)(hua)曲線。pH值是污泥厭氧(yang)消化(hua)(hua)(hua)過程中的一個(ge)重(zhong)要控制(zhi)參數，其變化(hua)(hua)(hua)對產氣有極大影響(xiang)。

圖2污水廠(chang)卵(luan)形消化(hua)池pH值及進泥量的(de)變化(hua)曲線

4.2酸度和堿(jian)度

圖3為監(jian)測分析(xi)期間卵形消化池VFA和堿(jian)度的變化曲線。

圖3卵形消化池(chi)VFA和堿度(du)的(de)變化曲線

由圖3可知,從消(xiao)化池調試開(kai)始VFA多數集中在20~250mg/L，低于(yu)相(xiang)關文獻(50~500mg/L)，但(dan)消(xiao)化反應后的產(chan)氣(qi)量(liang)(liang)(平(ping)(ping)均為(wei)(wei)7m3/m3)和甲烷含(han)量(liang)(liang)(平(ping)(ping)均為(wei)(wei)60%)都很正常(chang)。該廠進(jin)泥量(liang)(liang)設計值為(wei)(wei)單池600m3/d，而進(jin)泥量(liang)(liang)的實(shi)際(ji)值與(yu)設計值相(xiang)比(bi)偏離(li)較(jiao)大，污(wu)泥負荷較(jiao)低，導致揮發酸濃度(du)較(jiao)低。

8月7日開始進泥(ni)，堿度(du)隨著(zhu)進泥(ni)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)不斷(duan)增(zeng)加(jia)，8月26日消化(hua)池高位排泥(ni)，堿度(du)值(zhi)(zhi)達到1293.75mg/L，直到11月13日穩(wen)定在2000mg/L左右。堿度(du)一般(ban)控制在1500~3000mg/L。由于VFA一直較(jiao)低，導致酸堿比也遠低于理論值(zhi)(zhi)(0.1~0.3)，實際為0.025~0.12。在正常(chang)運行時(shi)，酸堿比一般(ban)小于0.3，當酸堿比>0.3時(shi)，預示著(zhu)系統出現(xian)異常(chang)，造成VFA的(de)積累，并將導致pH值(zhi)(zhi)<6.5。

4.3TS和VSS

圖4為卵形消化(hua)池TS和VSS的變(bian)化(hua)曲線。

圖4卵形消(xiao)化(hua)池TS和VSS的變(bian)化(hua)曲線

由圖4可(ke)以看出,污水(shui)廠卵(luan)形消化(hua)反應1#池(chi)(chi)TS為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)10.17~45.73mg/L，平(ping)(ping)均值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)17.40mg/L;2#池(chi)(chi)TS為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)5.49~28.8mg/L，平(ping)(ping)均值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)14.99mg/L;3#池(chi)(chi)TS為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)6.46~29.09mg/L，平(ping)(ping)均值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)15.25mg/L。1#池(chi)(chi)VSS最大值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)64.93mg/L，最小(xiao)值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)30.8mg/L，平(ping)(ping)均值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)46.86mg/L;2#池(chi)(chi)VSS最大值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)64.59mg/L，最小(xiao)值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)28.86mg/L，平(ping)(ping)均值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)46.13mg/L;3#池(chi)(chi)VSS最大值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)61.55mg/L，最小(xiao)值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)38.02mg/L，平(ping)(ping)均值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)46.03mg/L。

4.4氣(qi)體成分

卵形消化池氣體成分變化曲線見圖5。

圖5卵形消化(hua)池氣(qi)體成分變化(hua)曲線(xian)

由圖5可以看(kan)出(chu),在消化池運行穩定期間，甲烷含(han)量(liang)為(wei)55%~70%，二氧(yang)化碳含(han)量(liang)為(wei)28%~36%，氧(yang)氣(qi)含(han)量(liang)保持在1%左右。該(gai)廠卵形消化池的沼氣(qi)成分(fen)比(bi)較正常和穩定。

在(zai)卵(luan)形消(xiao)化池(chi)運行期(qi)間，污泥負荷較低，對于厭(yan)氧(yang)產甲烷過程，重(zhong)要的是(shi)揮(hui)發酸濃度(du)，因為揮(hui)發酸濃度(du)基(ji)本(ben)在(zai)正常(chang)范(fan)圍內，所以產氣比(bi)較正常(chang)。

5、存在的問題以及對策

5.1進水水質

第(di)五(wu)污水(shui)(shui)處理(li)廠實際進水(shui)(shui)水(shui)(shui)質見表2。

表2進水水質對比

由表(biao)2可(ke)以看出：實際(ji)進水BOD5/COD與設計(ji)值相差較大(da)，可(ke)生化性(xing)能有所下(xia)降，同時也是導致污泥(ni)有機分相對較低的直(zhi)接原因。SS遠(yuan)遠(yuan)高于(yu)設計(ji)指(zhi)標，如果(guo)除(chu)砂效(xiao)果(guo)不好，必將加劇設備(bei)的磨損。

5.2污(wu)泥有機物

第五(wu)污(wu)水處理廠實際運行(xing)檢測的(de)污(wu)泥(ni)(ni)有機質含量(liang)(liang)(liang)總體較(jiao)低，初沉污(wu)泥(ni)(ni)有機物(wu)占(zhan)39.4%,剩(sheng)余(yu)污(wu)泥(ni)(ni)有機物(wu)占(zhan)43.4%，混合污(wu)泥(ni)(ni)有機物(wu)僅(jin)占(zhan)41.9%,這將(jiang)直接影響沼氣產量(liang)(liang)(liang)。為(wei)了提高(gao)產氣量(liang)(liang)(liang)，應考慮提高(gao)進池污(wu)泥(ni)(ni)有機物(wu)含量(liang)(liang)(liang)。

5.3影響產氣量的原(yuan)因以及對(dui)策

污泥厭(yan)氧消化運行的好壞，最直觀地(di)體現在產(chan)氣量上，當產(chan)氣量減少時，說明(ming)系統(tong)可(ke)能(neng)出現了(le)問題，主要原因可(ke)能(neng)有：

①pH值(zhi)降(jiang)低或升高

進泥量過大(da)，VFA大(da)量積累(lei)，pH值降(jiang)低，產(chan)(chan)甲烷菌活性降(jiang)低，產(chan)(chan)氣量自然下降(jiang)。對策:減少進泥量或不進泥，必要時(shi)可向系統注水。進泥量過小，污泥停留時(shi)間(jian)過長，堿度增(zeng)大(da)，pH值升高，產(chan)(chan)氣量降(jiang)低。對策是在一定的負荷內(nei)適當增(zeng)大(da)進泥量。

②有機物投(tou)配負荷太低(di)

 由于濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)池(chi)運行不佳(jia)，濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)效(xiao)果較(jiao)差(cha)，大量有(you)(you)機固體(ti)(ti)隨(sui)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)池(chi)上清(qing)液流失，導致(zhi)進入消化(hua)池(chi)的污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)度降低，即相同體(ti)(ti)積進泥(ni)的情(qing)況下有(you)(you)機物數量減少(shao)。此時可(ke)通過(guo)加強對(dui)污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)工藝的控制，保(bao)證達(da)到(dao)合格的濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)效(xiao)果。

③甲(jia)烷(wan)菌(jun)活(huo)性降(jiang)低

水力負荷過(guo)(guo)大、有機(ji)物投配(pei)負荷過(guo)(guo)大、溫度波動過(guo)(guo)大、攪拌不均(jun)(jun)勻、進水存(cun)在毒(du)物等因素均(jun)(jun)可使甲烷菌活性降低，要(yao)分析具(ju)體原(yuan)因，采取相應的對策。

④消化池有效容(rong)積減少(shao)

由(you)于池(chi)內液面(mian)浮(fu)渣(zha)的(de)積累(lei)和(he)池(chi)底泥(ni)沙的(de)堆積使消(xiao)化(hua)池(chi)有效(xiao)容積減小，整體(ti)消(xiao)化(hua)效(xiao)果下降(jiang)，產氣量也隨(sui)之降(jiang)低。此時(shi)應排空(kong)消(xiao)化(hua)池(chi)進行清(qing)理，同時(shi)檢查浮(fu)渣(zha)消(xiao)除設(she)施的(de)運行情(qing)況和(he)預處理設(she)施沉(chen)砂池(chi)的(de)除砂效(xiao)率，對存在(zai)的(de)故障及時(shi)消(xiao)除。

⑤沼氣泄漏

消(xiao)化池(chi)和輸(shu)氣(qi)系統的(de)(de)管道或設(she)施出現(xian)漏氣(qi)現(xian)象(xiang),使計量到的(de)(de)產(chan)氣(qi)量比實際產(chan)氣(qi)量小，此時應立(li)即查(cha)找漏點并予以修補，以防止出現(xian)沼氣(qi)爆炸(zha)等重大事故。

⑥消化(hua)池內(nei)溫度降(jiang)低或(huo)升高

進(jin)(jin)泥(ni)(ni)(ni)(ni)量(liang)過(guo)大或(huo)加(jia)熱設施出現故障使消(xiao)化池內(nei)溫度下(xia)降(jiang)，產氣量(liang)也隨之降(jiang)低。此時對策是(shi)把消(xiao)化池內(nei)的(de)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)加(jia)熱到規定的(de)溫度，同(tong)時減少(shao)進(jin)(jin)泥(ni)(ni)(ni)(ni)量(liang)和排泥(ni)(ni)(ni)(ni)量(liang);進(jin)(jin)泥(ni)(ni)(ni)(ni)量(liang)過(guo)小或(huo)加(jia)熱設施出現故障，產氣量(liang)下(xia)降(jiang)。解決方法(fa)是(shi)檢查加(jia)熱設施恢復正(zheng)常(chang)，同(tong)時加(jia)大進(jin)(jin)泥(ni)(ni)(ni)(ni)量(liang)。

⑦攪拌不(bu)均或攪拌過度

攪(jiao)(jiao)(jiao)拌未能使污泥(ni)顆粒(li)與厭氧微生物均勻地混合(he)接(jie)觸，造成(cheng)產(chan)氣量下(xia)降。對策是攪(jiao)(jiao)(jiao)拌設(she)計(ji)是否合(he)理，延長(chang)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌時間，增設(she)水力攪(jiao)(jiao)(jiao)拌或沼(zhao)氣攪(jiao)(jiao)(jiao)拌;污泥(ni)顆粒(li)在(zai)高強度的(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌下(xia)破(po)(po)裂(lie)，甲烷菌群受到(dao)破(po)(po)壞，氣量下(xia)降。對策是縮(suo)短攪(jiao)(jiao)(jiao)拌時間，改機械攪(jiao)(jiao)(jiao)拌為水力或沼(zhao)氣攪(jiao)(jiao)(jiao)拌。

⑧營養物和微量元素不足

消(xiao)化污泥(ni)菌群缺少必要的(de)營(ying)(ying)養(yang)物(wu)和微量(liang)元素，造成(cheng)(cheng)菌種(zhong)間的(de)中間產(chan)物(wu)不能生成(cheng)(cheng)，影響后續反應，導致(zhi)氣量(liang)下降。對策是增加營(ying)(ying)養(yang)物(wu)和微量(liang)元素(Fe、Co、Ni)。

作(zuo)者：馬明華，李(li)立(li)軍，石鑫(xin)，程曉(xiao)波，張文婷，盧江畔，夏(xia)靜，劉曉(xiao)鵬(peng)，武少華，杜欣(xin)

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