污泥的好氧消化是在不投加有機(jī)物的條件下，對(duì)污泥進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的曝氣，使污泥中的微生物處于內(nèi)源呼吸階段，在進(jìn)行自身氧化消耗過程中不斷減少。好氧消化可以使污泥中的可生物降解部分(約占污泥總量的80%)被氧化去除，消化程度髙、剩余污泥量少，處理后的污泥容易脫水。好氧消化比厭氧消化所需時(shí)間要少得多，當(dāng)消化污泥為剩余活性污泥時(shí)，好氧消化水力停留時(shí)間一般為10?15d，當(dāng)消化污泥為剩余活性污泥和初沉污泥的混合物時(shí)，好氧消化水力停留時(shí)間一般為15~25d,主要用于污泥產(chǎn)量較小的場(chǎng)合。好氧消化污泥負(fù)荷一般為0.04~0.05kgBOD5/(kgMLSS-d),BOD5的去除率約50%。
1.工藝原理及過程
好氧消化類似于活性污泥法，當(dāng)污泥中的有機(jī)物耗盡時(shí)，微生物開始消耗其本身的原生質(zhì)，以獲得細(xì)胞反應(yīng)所需的能量，細(xì)胞組織被好氧氧化為二氧化碳、水和氨氮，氨氮隨著消化作用的進(jìn)行而逐步被氧化為硝酸鹽。
好氧消化上清液的BOD5、SS、COD&和氨氮等濃度較低，消化污泥量少、無臭味、容易脫水。好氧
消化池構(gòu)造簡(jiǎn)單、容易管理，沒有甲烷爆炸的危險(xiǎn)。好氧消化不能回收利用沼氣能源，運(yùn)行費(fèi)用高、能耗大，而且不采取加熱措施，所以污泥有機(jī)物分解程度隨溫度波動(dòng)大。
2.工藝控制
(1)好氧消化系統(tǒng)中堿度不足以對(duì)混合液起到緩沖作用時(shí)，pH值將下降，影響消化效果，因此，應(yīng)確保好氧消化池內(nèi)PH值維持在7左右，如pH值太低，可投加堿源補(bǔ)充堿度。
(2)好氧消化池內(nèi)的溶解氧含量不能低于2mg/L,而且污泥必須保持懸浮狀態(tài)，因此必須提供足夠的攪拌強(qiáng)度，為便于攪拌，污泥的含水率應(yīng)在95%左右。
(3)好氧消化為放熱反應(yīng)，池內(nèi)溫度稍高于人池污泥溫度，普通好氧消化一般為20?251。當(dāng)溫輿低于20t時(shí)，水力停留時(shí)間將大為延長(zhǎng)，pH值也隨之下降，因此，運(yùn)行時(shí)應(yīng)密切監(jiān)測(cè)好氧消化池池內(nèi)溫度。
工、皮氧消化
污泥的厭氧消化是利用兼性菌和厭氧菌進(jìn)行水解、酸化、產(chǎn)甲烷等厭氧生化反應(yīng)，將污泥中的大部分固體有機(jī)物水解、液化后并終分解掉的一種污泥處理工藝。首先，有機(jī)物被厭氧消化分解，可使污泥穩(wěn)定化，使之不易腐敗。其次，通過厭氧消化，大部分病原菌或蛔蟲卵被殺死或作為有機(jī)物被分解，使污泥無害化。第三，隨著污泥被穩(wěn)定化，不僅是一種減量過程，而且將產(chǎn)生大量高熱值的沼氣，作為能源利用，使污泥資源化。另外，污泥經(jīng)消化以后，其中的部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成了氨氮，提高了污泥的肥效。一般污水處理場(chǎng)生污泥約含65%的有機(jī)物和35%的無機(jī)物，通過厭氧消化處理后，污泥中的有機(jī)物約有1/2~1/3被分解，消化污泥的體積減少60%~70%。
大型污水處理廠的污泥厭氧消化一般采用中溫消化（30~37t：)o
1.工客原理及過程
有機(jī)物質(zhì)厭氧消化產(chǎn)生沼氣，是一個(gè)由多種細(xì)菌參與的多階段生化反應(yīng)過程，每一種反應(yīng)階段都以某類細(xì)菌為主，其產(chǎn)物供下一階段的細(xì)菌利用，反應(yīng)過程主要分為以下三個(gè)階段：
(1)水解階段
污泥中的有機(jī)物成分很復(fù)雜，主要包括碳水化合物（主要是淀粉和纖維素）、類脂化合物（主要為脂肪）和蛋白質(zhì)。以上物質(zhì)在污泥液中基本上都以固態(tài)或膠態(tài)存在，細(xì)菌無法將其直接吸收至體內(nèi)。但一些兼性細(xì)菌可以向體外分泌胞外酶，將以上大分子的固態(tài)和膠態(tài)物質(zhì)水解成細(xì)菌可吸收的溶解性物質(zhì)，產(chǎn)物如下：
脂肪甘油+脂肪酸蛋白質(zhì)u氨基酸+脂肪酸
(2)產(chǎn)酸階段
進(jìn)行水解的兼性菌完成水解以后，可將水解產(chǎn)物吸人細(xì)胞內(nèi)，繼續(xù)進(jìn)行分解代謝，代謝產(chǎn)物主要為揮發(fā)性脂肪酸、揮發(fā)醇及一些醛酮物質(zhì)。消化液中的揮發(fā)性脂肪酸則主要為乙酸、丙酸和丁酸，其中又以乙酸為主，占總量的65%~75%。揮發(fā)醇主要為甲醇和乙醇。能夠進(jìn)行水解和酸性消化的細(xì)菌統(tǒng)稱為產(chǎn)酸菌，一般都為兼性菌。
(3)產(chǎn)甲烷階段
在該階段，起主要作用的為產(chǎn)甲烷細(xì)菌。但由于該類細(xì)菌繁殖速度慢，代謝活力不強(qiáng)，只能利用揮發(fā)性脂肪酸這樣一些易降解物質(zhì)進(jìn)行代謝，產(chǎn)生甲烷。而揮發(fā)性脂肪酸正是產(chǎn)酸階段的主要產(chǎn)物，因此，產(chǎn)酸階段是產(chǎn)甲烷階段的前提。大部分甲烷細(xì)菌將產(chǎn)酸階段產(chǎn)生的乙酸吸人胞內(nèi)進(jìn)行代謝，產(chǎn)生甲烷，也有少量甲烷細(xì)菌能將H2和C02直接還原為CH4。甲烷細(xì)菌為專性厭氧菌，氧的存在能使之中毒，失去活性。
2.厭氧消化系統(tǒng)
(1)消化池
常見的是圓柱形固定蓋式消化池，由集氣罩、池蓋、池體與下錐體四部分組成，見圖4-3。
(2)進(jìn)、排泥系統(tǒng)
消化池的進(jìn)泥與排泥形式有多種，包括上部進(jìn)泥下部直排、上部進(jìn)泥下部溢流有的消化池同時(shí)設(shè)有三種進(jìn)排泥方式，可任意選擇，并安裝了溢流排泥器。在運(yùn)行管理上，當(dāng)采用下部直接排泥時(shí)，需要嚴(yán)格控制進(jìn)排泥平衡，稍有差別，時(shí)間長(zhǎng)了即引起工作液位的變化。如果排泥量大于進(jìn)泥量，工作液位將下降，池內(nèi)氣相有產(chǎn)生真空的危險(xiǎn)；如果排泥量小于進(jìn)泥量，工作液位將上升，導(dǎo)致氣相容積縮小或污泥從溢流管流走。當(dāng)采用上部溢流排泥時(shí)，會(huì)降低消化效果。因?yàn)榻?jīng)充分消化的污泥，其顆粒密度增大，當(dāng)停止攪拌會(huì)沉至下部，而未經(jīng)充分消化的污泥會(huì)浮至上部被溢流排走。上部進(jìn)泥下部溢流排泥能克服以上兩種排泥方式的不足，既不需控制排泥，也不會(huì)將未經(jīng)消化的污泥排走。
(3)攪拌系統(tǒng)
消化池內(nèi)需保持良好的混合攪拌，沒有攪拌的厭氧消化池，池內(nèi)料液必然存在分層現(xiàn)象。攪拌能使污泥顆粒與厭氧微生物均勻混合，使消化池各處的污泥濃度、pH、微生物種群等保持均勻一致，并及時(shí)將熱量傳遞至池內(nèi)各部位，使加熱均勻且大大降低池底泥砂的沉積與池面浮渣的形成。在出現(xiàn)有機(jī)物沖擊負(fù)荷或有毒物質(zhì)進(jìn)人時(shí)，均勻地?cái)嚢杌旌峡墒蛊錄_擊或毒性降至低。攪拌良好的消化池容積利用率可達(dá)到70%,而攪拌不合理的消化池的容積利用率會(huì)降到50%以下。
常用的攪拌方式有機(jī)械攪拌、水力循環(huán)攪拌、水泵循環(huán)消化液攪拌和沼氣攪拌四種。機(jī)械攪拌是在消化池內(nèi)裝設(shè)攪拌漿或攪拌渦輪，通過池外電機(jī)驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)從而對(duì)消化混合液進(jìn)行攪拌，如圖4-5所示。機(jī)械攪拌攪拌強(qiáng)度一般為10~20W/m3池容，所需能耗約為0.0065kW/m3。每個(gè)攪拌器的佳攪拌半徑為3~6m,如果消化池直徑較大，可以設(shè)置多個(gè)攪拌器，呈等邊三角形等均勻方式布置，適用于大型消化池。機(jī)械攪拌的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)消化污泥的泥水分離影響較小，缺點(diǎn)是傳動(dòng)部分容易磨損，通過消化池頂?shù)妮S承密封的氣密性問題不好解決。密封可以采用在攪拌軸上焊接水封罩、消化池頂蓋上設(shè)水封槽的方式，水封罩在水封槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)可起到密封作用，水封槽內(nèi)的水深可以根據(jù)消化池內(nèi)氣相壓力而定。
圖4-5機(jī)械攪拌示意圖
水力循環(huán)攪拌是在消化池內(nèi)設(shè)導(dǎo)流筒，在筒內(nèi)安裝螺旋推進(jìn)器，使污泥在池內(nèi)實(shí)現(xiàn)循環(huán)，如圖4-6所示。
圖4-6水力循環(huán)攪拌示意圖
水泵循環(huán)消化液攪拌（見圖4-6)通常是在池內(nèi)設(shè)射流器，由池外水泵壓送的循環(huán)消化液經(jīng)射流器噴射，從喉管真空處吸進(jìn)?
一部分池中的消化液或熟污泥，污泥和消化液一起進(jìn)人消化池的中部形成較強(qiáng)烈的攪拌，所需能耗約為0.005kW/m3,用污泥泵抽取消化污泥進(jìn)行攪拌可以結(jié)合污泥的加熱一起進(jìn)行。水泵循環(huán)攪拌設(shè)備簡(jiǎn)單，維修方便，為了使混合液混合完全，需要的循環(huán)量較大，lm3有效池容積攪拌所需能耗一般為0.005kW。采用水泵循環(huán)消化液攪拌時(shí)，由于經(jīng)過水栗葉輪的劇烈攪動(dòng)和水射器噴嘴的高速射流，會(huì)將污泥打得粉碎，對(duì)消化污泥的泥水分離非常不利，有時(shí)會(huì)引起上清液SS過大。因此，這種攪拌方式比較適用于小型消化池。
沼氣攪拌是將消化池氣相的部分沼氣抽出，經(jīng)壓縮后再通回池內(nèi)對(duì)污泥進(jìn)行攪拌。沼氣攪拌有利于使沼氣中的0)2作為產(chǎn)甲烷的底物被產(chǎn)甲烷細(xì)菌利用，攪拌強(qiáng)度一般為i?2m3沼氣/(㎡池面_h),所需能耗為0.005?0.008kW/m3，有自由釋放和限制性釋放兩種形式，如圖4-7所示。
圖4-7沼氣攪拌示意圖
(4)加熱系統(tǒng)
要使消化液保持在所要求的溫度，就必須對(duì)消化池進(jìn)行加熱。加熱方法分池內(nèi)加熱和池外加熱兩類。
池內(nèi)加熱是將熱量直接通人消化池內(nèi)，對(duì)污泥進(jìn)行加熱，有熱水循環(huán)和蒸氣直接加熱兩種方式，如圖4-8所示。前一種方法的缺點(diǎn)是熱效率較低，循環(huán)熱水管外層易結(jié)泥殼，使熱傳遞效率進(jìn)一步降低；后一種方法熱效率較高，但過高的溫度會(huì)殺死噴口處的厭氧微生物，且能使污泥的含水率升高，增大污泥量。兩種方法一般均需保持良好的混合攪拌。
池外加熱是指將污泥在池外進(jìn)行加熱，有生污泥預(yù)熱和循環(huán)加熱兩種方法，如圖4-9所示。前者是將生污泥在預(yù)熱池內(nèi)首先加熱到所要求的溫度，再進(jìn)入消化池；后者是將池內(nèi)污泥抽出，加熱至要求的溫度后再打回池內(nèi)。
圖4-8消化液池內(nèi)加熱示意圖
生污泥預(yù)熱法循環(huán)加熱法
圖4-9消化液池外加熱示意圖
(5)集氣系統(tǒng)
集氣系統(tǒng)包括氣柜和管路。氣柜常采用低壓浮蓋式濕式氣柜，如圖4-10所示，其儲(chǔ)氣容量一般為消化系統(tǒng)6~10h的產(chǎn)氣量。沼氣管路系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置壓力控制及安全、取樣、測(cè)濕、測(cè)壓、除濕、脫硫、水封阻火、逸氣報(bào)警等裝置。
3.工藝控制
厭氧消化效果具體體現(xiàn)在較高的有機(jī)物分解率、較高的沼氣產(chǎn)量、沼氣中較高的甲烷含量和較高的病原菌及蛔蟲卵殺滅率等四個(gè)方面。
對(duì)于中溫厭氧消化，有機(jī)物分解率應(yīng)控制在35%以上；當(dāng)消化時(shí)間為20~30d時(shí)，分解每公斤有機(jī)物的沼氣產(chǎn)量應(yīng)大于0.75m3,沼氣中甲烷含量應(yīng)在55%以上；對(duì)大腸菌群可獲得99%以上的殺滅效果，使衛(wèi)生指標(biāo)大大提高。
為達(dá)到以上消化效果，應(yīng)對(duì)消化系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制，其中包括進(jìn)排泥控制、pH值與堿度控制、加熱及攪拌系統(tǒng)的控制、毒物控制等方面。
(1)進(jìn)、排泥控制
進(jìn)泥是為消化池內(nèi)的微生物提供營(yíng)養(yǎng)源，在實(shí)際運(yùn)行中，進(jìn)泥量不能超過系統(tǒng)的消化能力，也不能太少。要使有機(jī)物分解率大于35%、產(chǎn)氣量大于0.75mVkg，系統(tǒng)的短允許消化時(shí)間一般應(yīng)大于20d,大允許有機(jī)負(fù)荷應(yīng)小于3.0kg/(m3*d)，每個(gè)污水處理廠的佳短允許消化時(shí)間和大允許有機(jī)負(fù)荷存在差別。
一般來說，中溫消化每日的進(jìn)泥中的固體量不能超過池內(nèi)固體總量的5%，而且進(jìn)泥中的固體濃度應(yīng)盡量高一些(一般為4%左右）。為避免泵和輸泥管道的堵塞，一般都采用間歇進(jìn)泥方式，即大流量、短時(shí)間內(nèi)進(jìn)泥。為使消化池進(jìn)泥均勻，每日的進(jìn)泥次數(shù)盡可能多，而且每次的進(jìn)泥量要盡可能相同。
由于計(jì)算消化池進(jìn)泥的固體量比較繁瑣，實(shí)際操作上可以用進(jìn)泥的體積來對(duì)進(jìn)泥量進(jìn)行控制。投配率是消化池每天投加新鮮污泥體積占消化池有效容積的百分率，投配率與污泥齡互為倒數(shù)。在不計(jì)排出消化液的情況下，消化池的固體停留時(shí)間與水力停留時(shí)間相同，也就是污泥的消化時(shí)間。例如污泥投配率為5%時(shí)，生污泥在消化池中的停留時(shí)間即泥齡為20d，污泥體積投配率為0.05mV(m3*d)。投配率高，消化速度慢，可能造成消化池內(nèi)脂肪酸的積累，使PH值下降，
污泥消化不完全，產(chǎn)氣量下降，污泥削減量減少。為保證消化池內(nèi)微生物的數(shù)量與污泥有機(jī)物!的比率即污泥負(fù)荷穩(wěn)定，污泥的投配率與污泥的含水率也有關(guān)系，含水率高的污泥投配率應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小，含水率低時(shí)污泥的投290
配率可以適當(dāng)加大。
排泥和上清液的排放直接關(guān)系到消化池運(yùn)行效果的好與壞，排泥量和上清液排放量的比值以維持消化池內(nèi)污泥濃度穩(wěn)定和產(chǎn)氣量大為原則，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。排泥和排放上清液一般都間歇進(jìn)行，每天數(shù)次。而且好是先排上清液、再排泥，以保證排泥濃度不小于30g/L,否則消化很難進(jìn)行。
(2)消化液pH值控制
在正常運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)酸菌和甲烷菌會(huì)自動(dòng)保持平衡，并將消化液的pH值自動(dòng)維持在6.5~7.5的近中性范圍內(nèi)。此時(shí)，堿度(以CaC03計(jì)）一般在1000~5000mg/L之間，典型值在2500~3500mg/L之間。正常運(yùn)行時(shí)，揮發(fā)性脂肪酸VFA濃度隨堿度而變化，一般在50?500mg/L范圍內(nèi)。當(dāng)堿度超過4000mg/L時(shí)，VFA超過1200mg/L也能正常運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)，消化液的氧化還原電位ORP—般在-490~-550mV之間。
但消化過程中經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段失去平衡、pH值降至6.5以下的情況，其原因主要有以下幾個(gè)方面：
①溫度波動(dòng)太大。甲烷菌對(duì)溫度波動(dòng)極其敏感，溫度波動(dòng)較大時(shí)，可降低甲烷菌的活性，使其分解揮發(fā)性脂肪酸的速率下降。而產(chǎn)酸菌受溫度影響較小，此時(shí)產(chǎn)酸菌仍會(huì)源源不斷地將有機(jī)物分解成揮發(fā)性脂肪酸。這樣，在消化液內(nèi)便會(huì)造成揮發(fā)性脂肪酸積累，積累的揮發(fā)性脂肪酸會(huì)與消化液中的堿度發(fā)生反應(yīng)，將堿度逐漸消耗掉。當(dāng)堿度完全被消耗光以后，揮發(fā)性脂肪酸發(fā)生電離，產(chǎn)生大量H+離子，使消化液的pH值逐漸下降。當(dāng)VFA積累至2000mg/l以上時(shí)，PH可降至4.43，此后一般不再下降。而此時(shí)甲烷細(xì)菌早已完全失去了活性，不再產(chǎn)生甲烷，消化系統(tǒng)被完全破壞。
②投人的有機(jī)物超負(fù)荷。進(jìn)泥量突然增多或進(jìn)泥中含固量升高時(shí)，可導(dǎo)致有機(jī)物超負(fù)荷。由于消化液中有機(jī)物增多，產(chǎn)酸菌的活性將增大，會(huì)產(chǎn)生出較多的揮發(fā)性脂肪酸VFA。而甲烷菌增殖速度很慢，不能立即將增多的VFA分解掉，因此會(huì)造成
VFA積累，使pH值降至6.5以下。
③水力超負(fù)荷。水力超負(fù)荷是指投泥的體積量突然增多，使消化時(shí)間縮短。由于甲烷菌世代期長(zhǎng)，消化時(shí)間縮短會(huì)因排放量大而使池內(nèi)甲烷菌的總數(shù)量減少。這樣必然也會(huì)造成VFA積累，使pH值降至6.5以下。
④甲烷菌中毒。進(jìn)泥中含有有毒物質(zhì)時(shí)會(huì)使甲烷菌中毒而受到抑制或完全失去活性。此時(shí)往往產(chǎn)酸菌并沒中毒，仍在產(chǎn)生VFA，因此必然導(dǎo)致VFA積累，使pH降至6.5以下。
對(duì)于以上情況，應(yīng)及時(shí)采取控制措施，否則將使消化系統(tǒng)徹底破壞、?不得不重新培養(yǎng)消化污泥，而消化污泥培養(yǎng)期一般要2~3個(gè)月�？刹扇〉目刂拼胧┌▋蓚�(gè)方面，一方面可立即外加堿源，增加消化液中的堿度,將積累的VFA中和掉；另一方面應(yīng)尋找pH下降的原因并針對(duì)原因采取相應(yīng)的控制措施，待恢復(fù)正常運(yùn)行以后，再停止加堿。在實(shí)際運(yùn)行中，要及早采取措施，因?yàn)楫?dāng)發(fā)現(xiàn)PH值低于6.5時(shí)，消化系統(tǒng)已經(jīng)處于嚴(yán)重的酸化狀態(tài)，甲烷菌已經(jīng)受到抑制，產(chǎn)氣量已經(jīng)大大降低。VFA升高，總堿度ALK降低，VFA/ALK大于3.0并繼續(xù)升高，沼氣中甲烷產(chǎn)量突然變化等任一現(xiàn)象出現(xiàn)均預(yù)示著pH將降低，其中甲烷產(chǎn)量突然降低說明進(jìn)泥中存在有毒物質(zhì)；甲烷產(chǎn)量逐漸下降說明水力超負(fù)荷；如果甲烷產(chǎn)量先上升后逐漸下降，說明進(jìn)泥有機(jī)物超負(fù)荷。
(3)控制消化液PH值的程序
①密切觀察VFA、ALK、VFA/ALK、CH(含量等指標(biāo)的變化，如發(fā)現(xiàn)異常，則應(yīng)開始pH控制。
②判斷是否需加堿a當(dāng)消化系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，消化液中揮發(fā)性脂肪酸鹽堿度ALKa與碳酸氫鹽堿度ALKb之比一般在0.1~
0.3范圍內(nèi)；如果其值大于0.3,則說明系統(tǒng)應(yīng)外加堿源。
③根據(jù)具體情況加堿。常用的堿劑有石灰、NaHC03、無水氨、NH40H、NHtHCOp有時(shí)也投加NaOH或Na2C03等。還可向消化池加人大量消化種污泥，將積累的VFA分解掉，從而使pH回升。
④尋找出現(xiàn)異常的原因，并針對(duì)原因采取相應(yīng)的排除措施。
⑤采取措施后，各項(xiàng)指標(biāo)會(huì)逐漸恢復(fù)正常。待完全恢復(fù)后，方可停止加堿。
(4)毒物控制
工業(yè)廢水成分較多的污水處理廠，其污泥消化系統(tǒng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)中毒問題。由于多數(shù)污水處理廠不經(jīng)常分析污泥中的有毒物質(zhì)濃度，中毒問題常常不被察覺。當(dāng)出現(xiàn)重金屬類型的中毒問題時(shí)，根本的解決方法是控制上游有毒物質(zhì)的排放，加強(qiáng)污染源管理，也可采取臨時(shí)投加Na2S，利用S2_能與重金屬離子反應(yīng)形成不溶性的沉淀物的特性將毒性去除。
(5)加熱系統(tǒng)的控制
甲烷菌對(duì)溫度的波動(dòng)非常敏感，一般應(yīng)將消化液的溫度波動(dòng)控制在il.OT范圍之內(nèi)，如果條件許可，好控制在±0.5t范圍之內(nèi)。要使消化液溫度嚴(yán)格保持穩(wěn)定，就應(yīng)嚴(yán)格控制加熱量。
(6)攪拌系統(tǒng)的控制
攪拌可以連續(xù)進(jìn)行，也可以間歇操作，多數(shù)污水廠采用間歇攪拌方式。一般每隔2~4h攪拌1次，攪拌時(shí)間不應(yīng)超過lh。通常在進(jìn)泥和蒸汽加熱時(shí)同時(shí)進(jìn)行攪拌，而在排放消化液時(shí)應(yīng)停止攪拌，使上清液經(jīng)靜止沉淀分離后排出。采用底部排泥方式時(shí)排泥過程中可停止攪拌，而在采用上部排泥方式時(shí)在排泥過程中必須同時(shí)進(jìn)行攪拌。
(7)操作順序與操作周期控制
污泥厭氧消化池的正常運(yùn)行過程中除了收集沼氣外，由進(jìn)泥、排泥、排上清液、加熱和攪拌五個(gè)主要操作環(huán)節(jié)組成。
進(jìn)泥、排泥、排上清液、加熱和攪拌這五個(gè)操作不可能同時(shí)進(jìn)行，但操作順序的不同會(huì)對(duì)消化效果有很大的影響。如何確保佳運(yùn)行效果，確定合理的操作順序，需要借鑒實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。一般采用溢流排泥、內(nèi)蒸汽加熱的單級(jí)污泥消化池，其合理的操作順序?yàn)檫M(jìn)泥、排泥、排上清液、加熱、攪拌。而采用非溢流排泥、
池外熱交換器加熱時(shí)，合理的操作順序是排上清液、排泥、進(jìn)泥、加熱、攪拌。另外，五個(gè)操作環(huán)節(jié)的循環(huán)周期越短，越接近連續(xù)運(yùn)行，消化效果越好。采用人工操作時(shí)，操作周期一般為8h,能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動(dòng)控制操作時(shí)，操作周期可以采用2~4h。
4.系統(tǒng)啟動(dòng)
污泥厭氧消化系統(tǒng)的啟動(dòng)，就是完成厭氧消化污泥即厭氧活性污泥或甲烷菌的培養(yǎng)過程。厭氧消化污泥的培養(yǎng)方法有兩種：
(1)逐步培養(yǎng)法：即向厭氧消化池內(nèi)逐步投人生污泥，使生污泥自行逐漸轉(zhuǎn)_化為厭氧消化污泥的方法。此法使活性污泥經(jīng)歷.一個(gè)由好氧到厭氧的轉(zhuǎn)變過程，加上厭氧微生物的生長(zhǎng)速率比好氧微生物要低很多，因此逐步培養(yǎng)過程耗時(shí)很長(zhǎng)，一般需要6個(gè)月到10個(gè)月左右才能完成。
(2)接種培養(yǎng)法：即向污泥厭氧消化池內(nèi)投入總?cè)莘e10%~30%的厭氧接種污泥的方法。接種污泥一般取自正在運(yùn)行的城市污水處理廠的污泥厭氧消化池，當(dāng)液態(tài)消化污泥運(yùn)輸不便時(shí)，可使用經(jīng)過機(jī)械脫水的干污泥。在缺乏厭氧消化污泥的地方，可以從坑塘中取腐化的有機(jī)底泥，或以人糞、豬糞、牛糞、酒糟或
初沉池污泥來作為菌種。將污泥先用水溶化，再用2x2_的濾網(wǎng)過濾除去大塊雜質(zhì)，再進(jìn)行靜置沉淀去掉部分上清液后，將固體濃度為3%~5%的污泥作為接種污泥投人消化池。在厭氧消化啟動(dòng)過程中，需要注意以下事項(xiàng)：
①污泥厭氧消化池處理的對(duì)象是活性污泥，一般不存在毒性問題。但為了加快培養(yǎng)啟動(dòng)過程，除了投入接種污泥外，還應(yīng)做好加熱保溫工作。
②充分?jǐn)嚢柘貎?nèi)的接種污泥加熱至規(guī)定溫度后，再逐漸投加濃縮污泥，同時(shí)繼續(xù)做好加熱和攪拌工作，使消化池內(nèi)的溫度始終處于佳狀態(tài)。
③采用接種培養(yǎng)法時(shí)，初期生污泥的投加量與接種消化污泥的數(shù)量和培養(yǎng)時(shí)間有關(guān)，早期可按設(shè)計(jì)進(jìn)泥量的30%~50%投加，一般培養(yǎng)到60d后，再逐漸增加投泥量。
④經(jīng)常測(cè)定產(chǎn)氣量和池內(nèi)消化液VFA的濃度及PH值，如果由監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)消化進(jìn)行得很不正常，應(yīng)立即減少進(jìn)泥量，或再投加其他類型的消化污泥作為接種污泥重新培養(yǎng)。
⑤為防止發(fā)生爆炸事故，接種前應(yīng)使用氮?dú)鈱⑾睾洼敋夤苈废到y(tǒng)中的空氣置換出來，產(chǎn)生沼氣后，再逐漸把氮?dú)庵脫Q出去。
⑥污泥厭氧消化池處理的對(duì)象是活性污泥，其中的碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一般是均衡的，能夠適應(yīng)厭氧微生物生長(zhǎng)繁殖的需要。因此，在消化污泥的培養(yǎng)過程中，不必像處理高濃度工業(yè)廢水那樣需要加人營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
5.曰常維護(hù)管理
(1)經(jīng)常通過進(jìn)泥、排泥和熱交換器管道上設(shè)置的活動(dòng)清洗口，利用高壓水沖洗管道，以防止泥垢的增厚。當(dāng)結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)當(dāng)停止運(yùn)行，用酸清洗除垢。
(2)定期檢查并維護(hù)攪拌系統(tǒng)：沼氣攪拌立管經(jīng)常有被污泥及其他污物堵塞的現(xiàn)象，可以將其余立管關(guān)閉，使用大氣量沖洗被堵塞的立管。機(jī)械攪拌槳被長(zhǎng)條狀雜物纏繞后，可使機(jī)械攪拌器反轉(zhuǎn)甩掉纏繞雜物。另外，必須定期檢查軸穿過頂板處的氣密性。
(3)定期檢查并維護(hù)加熱系統(tǒng)：蒸汽加熱立管也經(jīng)常有被污泥及其他污物堵塞的現(xiàn)象，可以將其余立管關(guān)閉，使用大汽量吹開堵塞物。當(dāng)采用池外熱交換器加熱、泥水熱交換器發(fā)生堵塞時(shí)，換熱器前后的壓力表顯示的壓差會(huì)升高很多，此時(shí)可用高壓水沖洗或拆開清洗。
(4)污泥厭氧消化系統(tǒng)的許多管道和閥門為間歇運(yùn)行，因而冬季必須注意防凍，在北方寒冷地區(qū)必須定期檢查消化池和加熱管道的保溫效果，如果保溫不佳，應(yīng)更換保溫材料或保溫方法。
(5)消化池應(yīng)定期進(jìn)行清砂和清渣：池底積砂過多不僅會(huì)造成排泥困難，而且會(huì)縮小有效池容，影響消化效果；池內(nèi)液面積渣過多會(huì)阻礙沼氣由液相向氣室的轉(zhuǎn)移。如果運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，污
泥消化池就積累很多泥砂或浮渣，則應(yīng)當(dāng)檢查
沉砂池和
格柵的除污效果，加強(qiáng)對(duì)預(yù)處理設(shè)施的管理。一般來說，污泥厭氧消化池運(yùn)行5年后應(yīng)清砂一次。
(6)污泥消化池運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)停止運(yùn)行并放空對(duì)消化池進(jìn)行檢查和維修：對(duì)池體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，如果有裂縫必須進(jìn)行專門的修補(bǔ)；檢查池內(nèi)所有金屬管道、部件及池壁防腐層的腐蝕程度，并對(duì)金屬管道、部件進(jìn)行重新防腐處理，對(duì)池壁進(jìn)行防滲、防腐處理；維修后重新投運(yùn)前，必須進(jìn)行滿水試驗(yàn)和水密性試驗(yàn)。此項(xiàng)工作可以和清砂結(jié)合在一起進(jìn)行。
(7)沼氣中的甲烷為易燃易爆氣體，因此，在厭氧消化系統(tǒng)運(yùn)行中，尤座注意防爆問題。首先所有電氣設(shè)備均應(yīng)采用防爆型；其次，嚴(yán)禁人為明火，例如吸煙、帶釘鞋與混凝土地面的摩擦、鐵器工具相互撞擊、電氣焊均可產(chǎn)生明火，導(dǎo)致爆炸危險(xiǎn)。另外，沼氣中含有的H2S能導(dǎo)致中毒，且沼氣含量大的空間含氧少，容易導(dǎo)致窒息。因此，應(yīng)安裝并定期校驗(yàn)值班室或操作巡檢位置設(shè)置的甲烷濃度檢fii和報(bào)警裝置及氧虧報(bào)警裝置，保證儀表的完好和準(zhǔn)確性。
6.異常現(xiàn)象的原因和解決的對(duì)策
(1)污泥厭氧消化池內(nèi)VFA/ALK值升高
①進(jìn)泥量過大，污泥在消化池中的水力停留時(shí)間較少，使消化時(shí)間變短，消化液中的甲烷菌和堿度造成過度沖刷，進(jìn)而導(dǎo)致VFA/ALK值升高。對(duì)策是首先將投泥量降到正常值，并減少排泥量，如果條件許可，還可將消化池部分污泥回流到一級(jí)消化池。
②進(jìn)泥的含固率或有機(jī)物含量升髙，導(dǎo)致消化池有機(jī)物投配超負(fù)荷，大量的有機(jī)物進(jìn)人消化液，使消化液中的VFA含量升高，而ALK濃度卻不變，因此導(dǎo)致VFA/ALK值升高。此時(shí)應(yīng)減少投泥量或適當(dāng)補(bǔ)充一部分二沉池出水，稀釋進(jìn)泥中的有機(jī)物負(fù)荷，或加強(qiáng)上游管理以降低進(jìn)泥中的有機(jī)物含量。
③進(jìn)泥中有毒物質(zhì)含量增多，使甲烷菌的活性降低，VFA [#]96
的分解速率下降，使VFA出現(xiàn)積累，導(dǎo)致VFA/ALK值升高。此時(shí)應(yīng)分析明確有毒物質(zhì)的種類，如果是重金屬類中毒，可加入Na2S降低有毒物濃度；如果是硫化物中毒，可以加人鐵鹽降低 s2_濃度。解決有毒物質(zhì)影響消化效果的根本措施是加強(qiáng)上游排污單位的預(yù)處理效果，降低污水處理廠進(jìn)水中有毒物質(zhì)的含量，以避免有毒物質(zhì)在污泥中的積累c
④消化池內(nèi)溫度波動(dòng)太大，使甲烷菌活性降低，VFA的分解速率下降，使VFA出現(xiàn)積累，導(dǎo)致VFA/ALK值升高。如果溫度波動(dòng)是因?yàn)檫M(jìn)泥量突變所致，則應(yīng)當(dāng)增加進(jìn)泥次數(shù)，減少每次進(jìn)泥量，使進(jìn)泥均勻。如果是因?yàn)榧訜崃靠刂撇划?dāng)，則應(yīng)加強(qiáng)供熱系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)。
⑤攪拌系統(tǒng)出現(xiàn)故障使攪拌效果不佳，導(dǎo)致消化池內(nèi)局部過熱或局部溫度偏低、或者有機(jī)物負(fù)荷不均勻，均會(huì)導(dǎo)致局部甲烷菌活性降低，導(dǎo)致VFA來不及分解而積累廠使VFA/ALK值升高。此時(shí)應(yīng)立即消除攪拌系統(tǒng)故障，提高全池的攪拌均勻性。
在進(jìn)行分析并采取以上措施后，如果VFA/ALK值仍上升并超過0.5，說明工藝調(diào)整措施不力，應(yīng)立即投加少量堿源，保證消化液的pH值和堿度正常，并進(jìn)一步尋找原因和采取控制措施，使消化液的pH值和VFA/ALK值盡快恢復(fù)正常。
在投加少量堿源的情況下，如果VFA/ALK值繼續(xù)升高超過0.8,PH值持續(xù)下降到6.4以下，沼氣中甲烷的含量往往低于 [#]2%,難以燃燒，此時(shí)必須大量投加堿源，抵消已經(jīng)積累的VFA,控制pH值的下降并使之回升。如果pH值繼續(xù)降到5以下，甲烷菌就有可能失去活性，需要放空消化池重新培養(yǎng)消化污泥。
(2)污泥厭氧消化池產(chǎn)氣量下降
以城市污水處理廠污泥中溫厭氧消化為例，生污泥含水率為 [#]6%左右、投配率為6%~ [#]%時(shí)，每m3生污泥的產(chǎn)氣量為10~ [#]2m3。如果采用高溫消化，同樣的條件下，每m3生污泥的產(chǎn)氣量可達(dá)到22~ [#]3m3，投配率為13%~ [#]5%時(shí)每m3生污泥的的產(chǎn)
氣量為13~ [#]5m3。產(chǎn)氣量下降的原因和解決的對(duì)策如下：
①有機(jī)物投配負(fù)荷太低：在其他條件正常時(shí)，沼氣產(chǎn)量與投人的有機(jī)物成正比，投人的有機(jī)物越多，沼氣產(chǎn)量越多。反之，投人的有機(jī)物越少，則沼氣產(chǎn)量越少。出現(xiàn)產(chǎn)氣量下降的原因，往往是由于濃縮池運(yùn)行不佳，濃縮效果較差，大量有機(jī)固體隨濃縮池上清液流失，導(dǎo)致進(jìn)人消化池的污泥濃度降低，即相同體積進(jìn)泥的情況下有機(jī)物數(shù)量減少。此時(shí)可通過加強(qiáng)對(duì)污泥濃縮工藝的控制，保證達(dá)到合格的濃縮效果。
②甲烷菌活性降低：由于某種原因?qū)е录淄榫钚越档停纸釼FA速率降低，因而沼氣產(chǎn)量也隨之降低。水力負(fù)荷過大、有機(jī)物投配負(fù)荷過大、溫度波動(dòng)過大、攪拌效果不均勻、進(jìn)水存在毒物等因素均可使甲烷菌活性降低，要分析具體原因，采取相應(yīng)的對(duì)策。
③排泥量過大：使消化池內(nèi)厭氧微生物的數(shù)量減少，破壞了微生物量與營(yíng)養(yǎng)量的平衡，使產(chǎn)氣量隨之降低，對(duì)策自然是減少排泥量。
④消化池有效容積的減少：由于池內(nèi)液面浮渣的積累和池底泥沙的堆積使消化池有效容積減小，整體消化效果下降、產(chǎn)氣量也隨之降低。此時(shí)應(yīng)排空消化池進(jìn)行清理，同時(shí)檢查浮渣消除設(shè)施的運(yùn)行情況和預(yù)處理設(shè)施沉砂池的除砂效率，對(duì)存在的故障及時(shí)消除。
⑤沼氣泄漏：消化池和輸氣系統(tǒng)的管道或設(shè)施出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象使計(jì)量到的產(chǎn)氣量比實(shí)際產(chǎn)氣量小，此時(shí)應(yīng)立即查找漏點(diǎn)并予以修補(bǔ)，以防止出現(xiàn)沼氣爆炸等更大的事故。
⑥消化池內(nèi)溫度下降：進(jìn)泥量過大或加熱設(shè)施出現(xiàn)故障使消化池內(nèi)溫度下降，產(chǎn)氣量也隨之降低。此時(shí)對(duì)策是把消化池內(nèi)的污泥加熱到規(guī)定的溫度，同時(shí)減少進(jìn)泥量和排泥量。
(3)上清液含固量升高
消化池排放的上清液含固量升高，會(huì)使出水水質(zhì)下降，回流到污水處理系統(tǒng)增加污水處理的負(fù)荷，同時(shí)還會(huì)使排放的消化污 [#]98泥濃度降低，其原因和控制對(duì)策可以歸納如下：
①上清液排放量過大導(dǎo)致其含固量升高。如果每次排放上清液時(shí)量太多，排放的上清液中會(huì)帶有許多污泥，因而含固量升高，因此必須將上清液排放量控制在每次相應(yīng)進(jìn)泥量的1/4以下。
②排放上清液時(shí)速度過快，導(dǎo)致排放管道內(nèi)流速太大，將消化池內(nèi)大量的固體污泥顆粒一起攜帶排走，因而含固量升高，所以每次排放上清液時(shí)要緩慢進(jìn)行，且排放量不宜過大。
③上清液排放口與進(jìn)泥口距離太緊，進(jìn)人的污泥發(fā)生短路，污泥未經(jīng)充分消化即被直接排出，因而含固量升高。對(duì)于這種情況必須進(jìn)行改造，使上清液排放口遠(yuǎn)離進(jìn)泥口。
④進(jìn)泥量過大或進(jìn)泥中固體負(fù)荷過大，使得消化不完全，有機(jī)物的分解率即消化率降低，使得上清液中含固量升高，此時(shí)的對(duì)策是減少進(jìn)泥量。
⑤排泥量太少使消化池內(nèi)消化污泥積聚太多、攪拌過度、浮渣混人等原因也都可以導(dǎo)致上清液含固量升高，可通過加大排泥量、減小攪拌力度、排上清液時(shí)暫停消除浮渣等措施予以解決。
(4)消化液的溫度下降
①用于加熱的蒸汽或熱水供應(yīng)不足或熱交換器出現(xiàn)故障，解決的辦法是加大蒸汽或熱水的供應(yīng)量或修理熱交換器。
②投泥的頻率較低，一次投泥量過大，導(dǎo)致加熱系統(tǒng)的負(fù)荷不夠，即加熱量不足導(dǎo)致溫度降低，此時(shí)應(yīng)縮短投配周期，減少每次的投泥量。
③混合攪拌不均勻會(huì)導(dǎo)致消化池內(nèi)局部過熱，局部由于熱量不足而溫度降低，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)攪拌混合作用，提高混合效果。
(5)氣相壓力增大
污泥厭氧消化池氣相壓力增大過多，會(huì)使沼氣自壓力安全閥逸入大氣，不僅損失沼氣量，而且可能因沼氣的易燃易爆帶來危險(xiǎn)。其原因和控制對(duì)策可以歸納如下：
①產(chǎn)氣量大于用氣量，而剩余的沼氣又沒有暢通的去向時(shí)，會(huì)導(dǎo)致消化池氣相壓力的增大。此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)度，增大用氣量或提高沼氣貯存柜容氣量。
②由于水封罐液位太高或不及時(shí)排放冷凝水等原因?qū)е抡託夤艿雷枇υ龃�，結(jié)果使消化池壓力增大。此時(shí)首先要分析沼氣管道阻力增大的原因，并及時(shí)予以排除。
③進(jìn)泥量大于排泥量而溢流管又排放不暢時(shí)或進(jìn)泥時(shí)速度過快，都會(huì)導(dǎo)致消化池液位升高，結(jié)果使消化池壓力增大。此時(shí)要加強(qiáng)進(jìn)泥和排泥的控制和管理，設(shè)法保證消化池工作液位的穩(wěn)定。；
(6)氣相出現(xiàn)負(fù)壓
污泥厭氧消化池氣相出現(xiàn)負(fù)壓，會(huì)使空氣自真空安全閥進(jìn)人消化池，破壞消化池內(nèi)的厭氧狀態(tài)。其原因和控制對(duì)策可以歸納如下：
①排泥量大于進(jìn)泥量或排泥時(shí)速度過快，會(huì)使消化池液位降低，產(chǎn)生真空。此時(shí)要加強(qiáng)進(jìn)泥和排泥的控制和管理，使進(jìn)泥量和排泥量嚴(yán)格相同，設(shè)法保證消化池工作液位的穩(wěn)定。
②投加氨水、熟石灰、氫氧化鈉等藥劑補(bǔ)充堿度調(diào)整pH值時(shí)，如果投加過量也會(huì)因消耗混合液中的C02使氣相中的C02大量向混合液轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致消化池氣相出現(xiàn)負(fù)壓，因此必須嚴(yán)格控制堿源的投加量。
③用于沼氣攪拌的壓縮機(jī)的出氣管道出現(xiàn)泄漏時(shí)，因排氣量大于產(chǎn)氣量會(huì)導(dǎo)致消化池氣相出現(xiàn)負(fù)壓，及時(shí)修復(fù)泄漏點(diǎn)即可解決。
④用風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)將沼氣抽送到較遠(yuǎn)的使用點(diǎn)時(shí)，如果抽氣量大于產(chǎn)氣量，也可導(dǎo)致消化池氣相出現(xiàn)負(fù)壓，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)抽氣量與產(chǎn)氣量的平衡調(diào)度。
⑤消化池內(nèi)產(chǎn)甲烷菌的活性下降等原因?qū)е庐a(chǎn)氣量突然減少，而排氣等設(shè)施未能及時(shí)反應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致消化池氣相出現(xiàn)負(fù)壓，此時(shí)要完善產(chǎn)氣與抽氣或用氣之間的自控管理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。
7.分析測(cè)量與記錄
污泥厭氧系統(tǒng)每班應(yīng)定時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄的項(xiàng)目有：①進(jìn)泥量、排泥量、上清液排放量、熱水或蒸汽用量；②進(jìn)泥、排泥、消化液和上清液的VFA和ALK值；③進(jìn)泥、消化液和上清液的pH值；④消化液溫度，而且要多點(diǎn)檢測(cè)觀察各點(diǎn)之間的溫差大��；
⑤沼氣產(chǎn)量。以上項(xiàng)目中除了VFA和ALK外，其余項(xiàng)目都可以用在線儀表隨時(shí)監(jiān)測(cè)并在控制室集中顯示。
污泥厭氧消化系統(tǒng)應(yīng)每日檢測(cè)的項(xiàng)目有：①進(jìn)泥、排泥、消化液和上清液的總懸浮固體SS、有機(jī)分、氨氮和總氮；②進(jìn)泥、排泥和消化液的灼燒減重和灰分，即測(cè)定污泥中有機(jī)物的含量的變化；③上清液中的BOD5、COD&和TP;④沼氣中CH4、C02、H2S等組分的含量。
污泥厭氧消化系統(tǒng)應(yīng)每周檢測(cè)的項(xiàng)目有：進(jìn)泥和排泥中的大腸菌群、蛔蟲卵數(shù)量。
通過以上監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)定時(shí)計(jì)算的指標(biāo)有：VFA/ALK值、消化時(shí)間（或水力停留時(shí)間）、水力負(fù)荷和有機(jī)物投配負(fù)荷、單位體積污泥或投人污泥中單位重量有機(jī)物的產(chǎn)氣率、有機(jī)物分解率(消化率，即投人污泥中的有機(jī)成分進(jìn)行氣化和無機(jī)化的比例）。
相關(guān)產(chǎn)品
