白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的运行分析 5页

第29卷第9期中国给水排水Vo1．29NO．92013年5月CHINAWATER＆WASTEWATERMav2013白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的运行分析蒋玲燕，杨彩凤，胡启源，李震，郭志义(上海城投污水处理有限公司白龙港污水处理厂，上海201201)摘要：对目前国内规模最大的上海市白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的运行情况进行了系统分析。该污泥厌氧消化系统的设计规模为204tDS／d，于2011年5月完成启动调试，稳定运行后的产气量受进泥流量和性质的影响呈现较为规律的季节性变化，单位污泥实际年均产气量为10．73m／m污泥，沼气产率为0．82m／kgVSS。厌氧消化系统运行中存在的较为突出的问题包括浮渣泡沫、鸟粪石结晶、池内积砂等，分析了其产生原因，并给出了相应的解决措施。关键词：污水处理厂；污泥；厌氧消化；运行分析中图分类号：X705文献标识码：A文章编号：1000—4602(2013)09—0033—05OperationAnalysisofSludgeAnaerobicDigestionSystematBailonggangWastewaterTreatmentPlantJIANGLing—yan，YANGCai—feng，HUQi-yuan，LIZhen，GUOZhi—yi(BailonggangWastewaterTreatmentPlant，ShanghaiChengtouWastewaterTreatmentCo．Ltd．，Shanghai201201，China)Abstract：TheoperationofthesludgeanaerobicdigestionsysteminBailonggangWWTP，whichhasthelargesttreatmentcapacity(204tDS／d)inChina，wasanalyzed．Afterasuccessfulcommissio—ninginMay2011，thebiogasproductionofthesludgeanaerobicdigestionsystemshowedregularseasonalvariationowingtothefluctuationofincomingsludgeflowrateandsludgecharacteristics．Theactualan-nualaveragebiogasproductionandbiogasyieldwere10．73m／msludgeand0．82m／kgVSS，respec·tively．Scumandfoam，struvitescalingandsandaccumulationweremajorproblemsaffectingtheopera—tionofthesludgeanaerobicdigestionsystem．Thecorrespondingrecommendationsweregivenbasedonanalyzingthecausesoftheproblems．Keywords：wastewatertreatmentplant；sludge；anaerobicdigestion；operationanalysis污泥厌氧消化工艺具有投资经济合理、运行能的借鉴意义。耗低、处理效率高的优势，并能同时实现污泥减量1工程概况化、无害化和资源化的处理目标，在城市污水处理厂白龙港污水处理厂位于上海市浦东新区，总占中得到了较为普遍的应用J。目前污泥厌氧消化地面积约165hm，服务区域包括浦西截流系统的的报道多集中于试验研究、工程设计和启动调徐汇、静安、黄浦、闵行地区以及浦东新区。试_5J，而鲜见工程运行数据的报道。上海市白龙该厂的污水处理采用多模式厌氧／缺氧／好氧港污水处理厂污泥厌氧消化工程的设计规模为204(AAO)工艺J，总处理能力为200×10m／d。污tDS／d，是目前国内最大的污泥厌氧消化工程。该工水经泵站提升后以重力流进入总配水井，经8组粗程于2011年5月完成启动调试，其工程运行数据对细格栅和旋流沉砂池预处理后，进人多模式AAO处污泥厌氧消化系统的设计与调试运行具有非常重要理单元，二沉池出水采用紫外线消毒。当峰值流量·33·\n第29卷第9期中国给水排水超过生物处理能力时，超出部分污水进入一级强化提高进泥负荷。启动35d后，CO，已达到28％～高效沉淀池处理，然后与生物处理出水}昆合，最终由30％，此时沼气已符合接入系统的要求。随后开始出口泵站通过深水排放管排人长江。置换沼气处理及储存系统中的空气。污水处理过程产生的剩余污泥首先通过重力和第二批启动的消化池为2和4，通过接种l和机械作用降低含水率，然后进入污泥厌氧消化系统3消化池内厌氧污泥进行启动，接种量为1000～使污泥中的部分有机物降解并产生沼气。一部分厌2000m，启动时投泥量较低，之后根据池内工艺情氧消化污泥进入深度脱水环节，与上海市其他污水况，投泥量逐日增加到设计值(510m／d)。该启动处理厂的脱水污泥混合后加药调理，进入板框压滤模式较原污泥培养法的启动时间有明显缩短，由35机使含水率降至60％以下；另一部分厌氧消化污泥d降低至16d。则通过离心脱水使含水率降至80％以下，然后进入剩余4组消化池(5～8)采用与第二批同样的流化床干化至含水率低于10％，经深度脱水和干化方法启动，当接种污泥量增大时，启动时间相应缩后的污泥外运填埋。短。厌氧消化系统工艺流程见图1。该厌氧消化系3运行控制措施统的设计处理量为204tDS／d，进泥流量为40803。1进泥及排泥系统m／d，日产沼气为44512m／d。厌氧消化系统消化池进泥是通过进泥泵房中的螺杆泵，进泥主要包括消化池、加热系统及沼气处理与利用设施。位置可根据不同情况在顶部和中部进泥两种方式间消化池系统主要包括匀质池、进泥泵房、8座消化池切换。在运行过程中，由于浮渣较严重，主要采用顶及其地下管廊，沼气处理设施采用湿式脱硫系统去部进泥方式，通过进泥与搅拌的同时作用击碎浮渣，除H，S从而保证后端沼气利用设施的安全运行，加使浮渣层不易形成。排泥则采用重力排泥，在静压热系统包括热水锅炉、热力循环系统。厌氧消化产作用下通过底部排泥管将污泥提升至顶部排泥套筒生的沼气作为能源供给消化和干化热量。阀而排出消化池外。3．2加热系统消化池加热系统主要包括锅炉、热水交换器以及余热回收系统。加热系统的主要目的是保证中温厌氧消化的温度需求，控制消化池温度为35～36℃。加热系统的控制主要是通过在线温度计测定池i：——————L_1一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．内温度，通过启停热水循环泵对相应消化池进行加塑笠一污泥管线⋯沼气管线一热水管线热。该系统采用套管式热交换器，在每条独立的消图1污泥厌氧消化处理工艺流程化池管线中都安装了一个套管式热交换器，原污泥Fig．1Flowchartofsludgeanaerobicdigestionsystem和消化池内的循环污泥并入同一根污泥管道进入套2工程调试情况管式热交换器与热水进行热交换。热水通过锅炉供污泥厌氧消化系统共有8座单体容积为12400给，锅炉使用的燃料则是厌氧消化产生的沼气。m的消化池，从控制成本及积累经验的角度出发，3．3搅拌系统在启动过程中采用了原始培养和接种培养两种启动搅拌系统采用池内导流式和池外泵循环相结合模式J。第一批消化池主要采用初沉污泥与化学的水力循环搅拌。池内导流式是在消化池内设有导污泥作为初期引入的污泥，在其成功启动后，将其污流筒，在简内安装螺旋推进器，实现污泥的池内循泥接种至第二批启动的消化池，第二批消化池的进环；池外泵循环是在消化池外设循环泵，将池底污泥泥采用初沉和剩余混合污泥。通过循环泵提升后，与进泥一起进入热交换器，返回第一批启动的消化池为1和3，采用原污泥启池顶，实现池外循环。目前消化池采用连续搅拌方动，首次投泥后按此前累计投泥量的一定百分比投式，池顶搅拌机可正转和反转，由于正转后存在严重加，现实操作中由于设备及现场条件变换，并未完全的泡沫问题，仅在搅拌效果不佳的情况下通过正转做到这一点，但总体呈逐步上升趋势，使消化池逐步改善消化池搅拌效果。·34·\n蒋玲燕，等：白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的运行分析第29卷第9期3．4沼气收集、处理、储存系统沉污泥和剩余污泥，进泥流量和性质均随污泥活性、沼气收集系统主要包括消化池顶部集气罩以及季节变化等因素波动，且设施、设备问题也对进泥量后续沼气管路；沼气处理设施主要由砾石过滤器、湿产生了一定影响。经统计，2012年的月均进泥流量式脱硫塔和干式脱硫塔组成；沼气储存系统为4座波动范围较大，为2166～3503m／d。为了提高消单体为5000m的气囊式储存柜。沼气经砾石过化池的处理效率，在某些月份适当降低了污泥浓缩滤器去除其中的大颗粒杂质及大部分水分后，进入含水率，因此进泥体积与绝干量并不完全匹配。由生物反应器、洗涤塔、沉淀器组成的湿式脱硫系2012年进泥体积平均值为(3062．4_+454．0)m／d，统，以碳酸钠溶液为吸收剂吸收沼气中的HS。碳绝干量平均值为(156．3±23．8)tDS／d。酸钠溶液从洗涤塔顶部喷淋，逆流吸收沼气中的4．2产气量H2S，吸收了H：s的碱液进人生物反应器再生，沼气消化池的产气量如图3所示。在3月一4月，则进入装有氧化铁脱硫剂的干式脱硫塔。由于湿式消化池进泥量的增加提高了产气量，也使沼气产率脱硫系统的处理效果良好，干式脱硫系统仅作为辅有所增加。但当进入夏秋季节时，由于污水处理系助脱硫设施使用。经脱硫处理后的沼气储存于干式统污泥性质的变化，导致此阶段尽管进泥量较大，但气囊内，供厂内锅炉作为能源使用。总体产气量反而下降，最低时仅为设计产气量的3．5指标监测与分析55％，直到进入11月后污泥性质的变化重新使沼气消化池污泥根据运行需要进行监测，主要化验产量增加。经分析可知，进入消化池的污泥VSS／SS指标及测定频率：温度，在线监测；进泥含水率、pH值自年初的0．675逐步下降至9月的0．511，随后又值、有机物含量，17欠／d；出泥含水率、pH值、有机物呈现增长趋势。其原因可能是夏季高温增强了微生含量、碱度、VFA，每两天测一次。污泥由于在消化物活性，微生物的内源代谢大量消耗污泥中的有机池内停留时间较长，出泥检测频率为每两天一次，但物，进而造成剩余污泥中可厌氧消化的有机质含量是在初步启动及工艺调整期间可每日检测。进泥指下降，且C／N值较低不利于厌氧生物反应的进行，标主要用以控制消化池运行负荷，出泥指标则用来直接影响了单位污泥的产气效能，从而使得消化池分析消化池内微生物情况及其对有机物的去除能的产气量明显下降。沼气产率的最大值和最小值分力，并通过控制挥发性有机酸(VFA)、碱度和pH值别出现在5月和8月，为1．04和0．64m／kgVSS，年以防止消化池过负荷并预防严重酸化现象的发生。平均值为(0．82±0．11)m／kgVSS。通过分析在线及化验数据，可得到消化池产气=-、率和污泥降解率，进而分析消化池运行情况，及时进∽行工艺调整并掌握消化池运行规律。∞04消化池运行情况褂4．1进泥量JcL厌氧消化系统的进泥量见图2。熙艇月份400，图3污泥厌氧消化系统的产气量昌ooo∽e皿皤fFig．3Biogasyieldofanaerobicdigestionsystem咖}6oo赠赋4．3碱度与VFA制200碱度与VFA是消化池工艺调整的主要依据。VFA是十分可靠的工艺稳定性监控参数，也是工艺不稳定的早期指示参数。碱度则作为长期监测参图2厌氧消化系统的进泥量数，用于判定消化池的pH值缓冲能力。VFA与碱Fig．2Sludgefeedingrateofanaerobicdigestionsystem度的比值可用于判断厌氧消化系统是否稳定，一般由于消化池仅接受污水处理厂生物系统的初宜控制在0．20以下。经分析，2012年厌氧消化系·35·\n第29卷第9期中国给水排水统的碱度控制在2400mg／L以上，VFA的控制范围调试投产至今，也存在一些难以解决的问题。为123—313mg／L(见图4)，两者之比值为0．057，5。1浮渣及泡沫表明厌氧消化池运行良好。由于污水预处理系统超负荷运行多年，污水中40oo的浮渣无法有效去除，造成污泥中含有大量的浮渣，一3600这严重干扰了污泥消化系统的正常运行，并伴有安全危险。同时，泡沫也是目前消化池存在的主要问3200题之一。不同于浮渣，泡沫质量较轻，会夹杂浮渣及2800污泥颗粒，随沼气进入沼气处理设施后易造成设施舶2400不通畅，严重时会导致消化池破封等问题。目前采20oO取的主要措施为：①加强对消化池池顶的巡视力度，123456789101112月份通过观察窗对池内泡沫情况进行判定，并及时采取图4厌3氧消3化系2统碱2度与1VFA1的变化措施；②机械除泡无法满足需求时，添加除泡剂以提∞∞如∞如∞Fig．4VariationofalkalinityandVFAinanaerobic高除泡效果；③通过顶部进泥的方式击碎浮渣层；④一．．rI目一，vdigestionsystem定期安排消化池顶部浮渣排放作业，使浮渣通过顶4．4沼气利用分析部浮渣门排出池外。厌氧消化系统所产生的沼气优先保证其自身加5．2鸟粪石结晶热需求，富余沼气作为污泥干化系统能源。厌氧消由于厌氧消化会造成污泥中磷和氨氮的释放，化池在满负荷(进泥量为4080m。／d)条件下的设使得消化污泥的总磷、氨氮含量较高，容易造成消化计日平均产气量为44512m／d，折合单位污泥产气池排泥管路形成鸟粪石结垢。在实际运行中已发现量为10．91m／m污泥，日平均耗气量为21106较为严重的鸟粪石结垢问题，鸟粪石完全堵塞了消m／d。根据需热情况不同，夏季与冬季的日平均耗化排泥管路，并且此问题已延伸至消化池之后的脱气量分别为16275m／d和28805m／d。水上清液管道。目前的应对措施是定期进行管路维经测定，单位污泥实际年均产气量为10．73护保养，根据经验对易发生鸟粪石结晶的消化池管m／m。污泥，与设计值较为接近。但由于污泥性质路及外围管路进行定期疏通，尤其是弯头部位。的季节性变化，产气量范围为7．24～13．82m／m5．3砂粒积累污泥。按照实际工况分析，满负荷条件下的实际日污泥厌氧消化系统投入运行后，进泥泵、循环泵均沼气用量仅为16503m／d，与设计值存在较大差已多次因污泥含砂量大而更换磨损备件，消化池内异，最高月(2月)和最低月(8月)的日均沼气用量尽管搅拌常开，但不可避免地存在积砂现象，通过测分别为28817m／d和6757m／d。定循环泵后温度发现消化池出泥温度波动较大，同显然，沼气需求量仅按照夏季与冬季区分，仍然时产气情况也发生较大波动，据此可以判断部分消不能较好地对沼气可利用量进行预估。因此，应通化池已存在较为严重的积砂现象。目前采取的主要过长期运行数据的积累，建立消化池进泥泥温与单措施是开展污泥杂质前端分离研究，对含砂量较大位污泥耗气量间的关系式，再根据不同季节的单位的初沉污泥通过杂质分离器进行分离。污泥产气量估算沼气富余量，富余沼气即为干化可6结论利用沼气量。在此基础上进行不同月份的干化线运白龙港污水处理厂厌氧消化系统自调试运行以行调整，合理安排干化车间设备的维护及保养，与沼来运行良好，处理负荷基本达到设计值的75％。气富余阶段错峰进行，以达到能源利用的最大化，有2012年单位污泥的实际年均产气量为l0．73m／m效节约运行成本。污泥，沼气产率为0．82m／kgVSS。污泥厌氧消化5问题及对策系统的产气量受进泥流量和性质的影响呈现较为规目前，国内许多污泥厌氧消化系统无法正常运律的季节性变化，建议通过进泥温度核算单位污泥行，其原因通常是安全管理要求高、沼气脱硫和消化耗气量，估算沼气富余量，优化污泥处理系统运行。池搅拌不理想等，白龙港污水处理厂厌氧消化池自厌氧消化系统运行中较为突出的问题包括浮渣、泡·36·\nwww．watergasheat．con蒋玲燕，等：白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的运行分析第29卷第9期沫、鸟粪石结晶、池内积砂等。[7]王丽花，查晓强，邵钦．白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的设计和调试[J]．中国给水排水，2012，28(4)：43—48．参考文献：[8]周振，孔卉，王英俊，等．污水厂运行监控与故障诊断[1]曹秀芹，陈爱宁，甘一萍，等．污泥厌氧消化技术的研专家系统的研发与应用[J]．中国给水排水，2011，27究与进展[J]．环境工程，2008，26(S1)：215—219．(5)：1—5．[2]张辰，孙晓，王恩顺，等．无接种污泥的厌氧消化系统启动策略研究[J]．中国给水排水，2011，27(13)：12—15．[3]朱昱，杨文中．三金潭污水处理厂卯形消化池的启动[J]．中国给水排水，2012，28(2)：94—98．[4]戴前进，李艺，方先金．污泥厌氧消化工艺设计与运行中值得探讨的问题[J]．中国给水排水，2007，23(10)：18—20．[5]LiuX，WangW，ShiYC，eta1．Pilot—scaleanaerobicCO—digestionofmunicipalbiomasswasteandwasteactivated作者简介：蒋玲燕(1981一)，女，江苏苏州人，sludgeinChina：Effectoforganicloadingrate[J]．Waste硕士，工程师，研究方向为污水处理厂运Manage，2012，32(11)：2056—2060．行管理。[6]胡维杰．上海市白龙港污泥处理工程工艺设计及其技E—mail：jly@shwwt．corn术特点[J]．中国给水排水，2011，27(18)：40—45．收稿日期：2013—01—04(上接第32页)[2]LiYong，LiuYu，ShenLiang，eta1．DOdiffusionprofileflowanaerobicsludgeblanketreactorsludge[J]．WaterinaerobicgranuleanditsmicrobiologicalimplicationsSciTechnol，1999，40(8)：1—8．[J]．EnzymeMicrobTechnol，2008，43(4／5)：349—[9]谢杰，王心源，吴立．水华暴发机理研究进展与展望354．[J]．内蒙古环境科学，2009，21(5)：57—62．[3]SeifiM，FazaelipoorMH．Modelingsimultaneousnitrifi—cationanddenitrification(SND)inafluidizedbedbio—filmreactor[J]．AppliedMathematicalModelling，2012，36(11)：5603—5613．[4]唐艳葵，童张法，张寒冰，等．颗粒污泥的反硝化除磷研究[J]．中国给水排水，2007，23(17)：32—35，40．[5]刘小英，赵红梅，彭党聪，等．SBR中生物除磷颗粒污泥的反硝化聚磷研究[J]．环境科学，2008，29(8)：2254—2259．[6]HammoudaO，GaberA，AbdelraoufN．Microalgaeandwastewatertreatment[J]．EcotoxicolEnvironSaf，1995，作者简介：隗启源(1987一)，男，湖北武汉人，31(3)：205—210．硕士研究生，研究方向为污水处理技术和[7]国家环境保护总局．水和废水监测分析方法(第4版)剩余污泥减量化技术。[M]．北京：中国环境科学出版社，2002．E—mail：qywei1987@163．corn一[8]LagunaA，OuattaraA，GonzalezR0，eta1．Asimpleand责任作者：杨昌柱lowcosttechniquefordeterminingthegranulometryofup一收稿日期：2013—01—05·37-