白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的设计和调试 4页

第28卷第4期中国给水排水Vol_28No．42012年2月CHINAWATER&WASTEWATERFeb．2012白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的设计和调试王丽花，查晓强，邵钦(上海市城市排水有限公司，上海200233)摘要：白龙港污泥处理工程主要处理白龙港污水处理厂200×10m／d污水处理产生的污泥，采用浓缩、中温厌氧消化、污泥脱水和部分脱水污泥干化处理工艺，消化产生的沼气用于加热消化池污泥，多余的沼气作为能源干化脱水污泥。干化处理后冷凝水的余热回收辅助用于污泥消化系统供热。介绍了污泥厌氧消化系统的设计参数、工艺特点及调试情况，可供设计人员参考。关键词：白龙港污泥处理工程；污泥厌氧消化；调试中图分类号：X703文献标识码：C文章编号：1000—4602(2012)04—0043—04DesignandCommissioningofSludgeAnaerobicDigestionSysteminBailonggangWastewaterTreatmentPlantWANGLi—hua，ZHAXiao—qiang，SHAOQin(ShanghaiMunicipalDrainageCo．Ltd．，Shanghai200233，China)Abstract：BailonggangsludgetreatmentprojecttreatsthesludgeproducedbyBailonggangWWTPwiththewastewatertreatmentcapacityof200×10m／d．Thisprojectadoptssludgetreatmentprocessesofsludgethickening，mesophilicanaerobicdigestion，sludgedewateringandsludgedrying．Biogaspro—ducedbysludgedigestionfirstlyisusedtoheatthesludgeindigestiontank，andtheexcesspartisusedasanenergysourcetodrythedewateredsludge．Thewasteenergyfromdryercondensedvaporsisreeov·eredtoheatthesludgedigestionsystem．Thedesignparameters，processescharacteristicsandcommissio—ningofsludgeanaerobicdigestioninBailonggangWWTPareintroducedtoprovidesomereferenceforthedesigners．Keywords：Bailonggangsludgetreatmentproject；sludgeanaerobicdigestion；commissioning1工程概况污泥外运可作为园林绿化介质土或填埋场覆盖土。白龙港污水处理厂是目前亚洲最大的污水处理经厌氧消化稳定的脱水污泥运至填埋场处置。离心浓缩厂，位于上海市浦东新区合庆乡东侧，污水处理规模为200×10m／d，处理工艺采用多模式AAO工艺，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的二级标准。白龙港污泥处理工程设计规模为268t干污泥／d，采用浓缩、厌氧消化、污泥脱水和部分脱水污泥干化处理工艺(见图1)。消化产生的沼气经过处理后首先用于热水锅炉，热水锅炉产生的热水用于加热消化池污泥，多余的沼气将作为能源来干化脱水污泥。污泥干化处理图1污泥处理工艺流程后冷凝水的余热用于污泥消化系统供热。干化后的Fig．1Flowchartofsludgetreatmentprocess·43·\n第28卷第4期中国给水排水2污泥厌氧消化系统设计为70。每台热交换器配一台热水循环泵和一套2．1消化系统设计参数三向阀。热水循环可由一台热水泵完成，流量和温含水率为97％的初沉污泥经过重力浓缩后含度都通过安装在进水管上的三向调节阀控制。当进固率达到5％，含水率为99．2％的剩余污泥经重力入热交换器的水温高于或低于设定工作温度时，该浓缩后含固率从0．5％提高至1．5％～2％，然后进阀将提示减少或增加热量，即当水温处在工作调节行机械浓缩，浓缩后含水率为95％。浓缩后的初沉区时，阀门将按照水温实现热水旁路的分流调节，使污泥和剩余污泥在均质池混合后泵入消化池。化学进入热交换器的水温保持基本稳定。污泥经过浓缩后可单独进行消化。2．4消化池搅拌系统消化采用单级中温厌氧消化。消化池采用卵形从池型、能耗、搅拌效果等方面考虑，本工程设结构，共8座，单池容积约12400m。池体最大直计采用导流管式螺旋桨搅拌器，搅拌机功率为58径为25m，池体高度为45．56m，地上部分高约为kW。搅拌器可正反转运行，每座消化池设一台搅拌32．26m，地下埋深约为13．3m。设计污泥停留时器，搅拌器可连续或间歇运行。2．5沼气系统设计间为24h，有机负荷为1．21kgVSS／(m·d)，消化温度为33～35qc，总沼气产量平均约445001TI／d。本工程沼气系统主要包括3套沼气粗过滤器、2座沼气脱硫处理设施(包括湿式脱硫塔、干式脱硫消化池工艺设计参数见表1。表1消化池工艺设计参数塔)、1座500m调压沼气柜、1套保压阀组、4座Tab．1Designparameterofdigestiontank50001TI无压沼气柜、3台沼气增压风机、3座沼气项目化学污泥沉污泥余污泥燃烧塔、1座沼气锅炉房及配套设施等。沼气中硫有机物含量／％556060化氢的初始浓度设计值为3000～10000L／L，采有机物分解率／％40—454545用生物脱硫／干式脱硫的两级串联脱硫工艺，脱硫后沼气产气率／(ITI·kgVSS)0．85～0．9硫化氢浓度≤2Omg／in。热水锅炉房内设置3台沼2．2消化池进泥和排泥系统气热水锅炉，冬季需热高峰期三台锅炉同时并联运浓缩后的初沉污泥和剩余污泥在匀质池进行混行，无备用锅炉；夏季需热低谷期两台锅炉同时并联合，混合后进入集泥井，再由单螺杆泵泵入消化池。运行，一台锅炉停炉检修。沼气热水锅炉产生的95每座消化池配置一台进泥螺杆泵，由螺杆泵配以电℃热水通过厂区热力管网输送到污泥消化处理系统磁流量计来控制进泥量。运行时，通过预设流量点的套管式换热器用于加热污泥。来自动控制进泥泵的流量。消化池的进泥采用顶部3工艺特点进泥和中部进泥两种方式，启动阶段采用中部进泥，污泥消化池的污泥投配、污泥加热及搅拌是设正常运行时采用顶部进泥。计中的关键问题，白龙港污水处理厂污泥中温消化设计采用底部排泥。采用套筒阀溢流式重力排工艺的特点如下：泥，排出的消化污泥重力流至储泥池。①对污泥进泥系统，采用高效污泥接种器，先2．3污泥加热和循环系统将生污泥与消化池循环污泥混合后，经过热交换器，根据消化池运行的工艺特点，消化池内污泥的将混合污泥加热到36～380c，再由循环污泥泵平稳温度应保持在一定的范围。先将生污泥和消化池内地投入消化池，这样大大减少了原污泥对消化系统排出的污泥按照1：7的比例通过接种器进行混合，的运行冲击，提高了系统的效率。混合后的污泥进入套管式换热器，通过套管式换热②对应于蛋形消化池浮渣面小，在浮渣排除器对污泥进行加热，加热后的污泥通过循环污泥泵设备选型上，选择了速开速闭型的浮渣排放门，在有泵入消化池。每座消化池配一套热交换器和两台循浮渣产生时，通过调整排渣液位，迅速排渣，效率很环污泥泵(1用1备)。消化池内温度控制在(35±高。同时该浮渣门设备将严格保证气密性，确保系1)，因此必须严格控制加热污泥的热水温度。为统运行的安全。了避免水温太高造成换热器内污泥的板结，进而堵③为了探测消化池内产生的泡沫及防止泡沫塞换热器，控制换热器进口水温为90℃，出口水温进入沼气管路系统，在消化池气体进口系统中安装·44·\n王丽花，等：白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的设计和调试第28卷第4期有泡沫捕集器，该设备可以在泡沫形成到一定阶段与设计一致，设备的保护以及基本联锁的运行状况时发出信号，并且通过喷射水墙阻止泡沫进入气体是否达到设计及厂家的要求等。系统。本项目将沼气集气罩与泡沫消除装置设计成清水调试合格后开始第一组消化池的启动调一体化装置，可实现沼气的顺利排出。试，首先在第一组消化池(1#和3#)内注入11400④另外对应每台消化池，本项目还考虑了功m的水，即水的体积较运行体积12400m少约能强大的阀组及管路系统，通过各组阀门的调节，可1000m，调试初期的水位较运行水位低3m。采用实现调试、运行、应急等不同需求，同时还加设了一天然气作为能源对消化池内的水进行加热。加热期般污水厂不曾加设的备用循环污泥系统，在调试初间，以消化池上部和下部所测温度的平均值为准，密期或搅拌器出现故障时保证消化池的搅拌效果。总切注意其变化。消化池的升温大约每天1℃，消化之，实现了整个消化系统运行方式的高度灵活，性能池内水的加热持续了10d，将消化池内水温加热到可靠且操作简便。38℃左右后，开启消化池顶部的观察窗，封闭消化⑤在调研国内污水处理厂沼气处理运行情况池的沼气出气管路，按照投泥方案向消化池进泥。后，充分考虑到了国内众多污水处理厂高硫化氢浓由于上海市没有现成的消化污泥，故在第一组消化度对沼气处理系统及消化处理系统的严重负面影池(2座)的启动调试时采用初沉污泥和化学污泥的响，本工程对消化处理产生的沼气采用生物脱硫+混合污泥作为初期引入的污泥，进泥浓度在3％～干式脱硫两级串联的沼气脱硫工艺，第一次创新性4％。第一天的投泥量为240m，有机负荷为设计地在市政污水厂采用了沼气的生物脱硫，通过生物负荷率的25％左右，即0．3kgVSS／(m·d)。之后脱硫，回收了碱液，将脱除的硫化氢转化为单质硫，采用阶梯式进泥，直到达到设计负荷。消化池调试不仅降低了沼气脱硫的运行费用，也避免了传统的初期，不进行机械搅拌，只利用污泥备用循环泵对消湿式脱硫后硫返回污水处理系统。以本项目数据测化池内的污泥进行搅拌，污泥备用循环泵每天24h算，每天回收数百千克纯度为97％左右的硫，如能运行。调试初期，每天测定消化池温度、液位、污泥找到合适的销路，也会产生一定的经济效益。进泥量、CaC03、有机酸、SS、VSS、pH值、气体CO含4厌氧消化系统的启动调试情况分析量。待沼气产气合格并进入沼气系统后，开启机械4．1消化池的启动调试搅拌器进行搅拌。白龙港污泥工程有8座12400m的消化池，消白龙港污泥厌氧消化系统第一组消化池的启动化池的启动调试分为四组，每组两座消化池。调试调试从2010年10月底开始，12月底完成，历时约过程包括单机调试、清水联动调试和带负荷调试两个月。2011年2月底开始第二组(2#和4#)消化(消化池的启动调试和沼气系统调试)。池的进泥，3月中旬完成启动调试。由于沼气产量单机调试与其他常规工程一样，在此不再赘述。较高，3月底同时对三个消化池(5#、7#、8}})进泥调消化系统的清水调试包括污泥系统和热水系统的清试，4月初对6#消化池进泥调试，4月底完成8座消水调试。污泥系统的清水调试是消化池进泥调试之化池的启动调试。第二、三、四组消化池利用消化污前的最后一次测试。由于进泥后如果设备、管路或泥作为接种污泥，每池首日的进泥量约4000～系统出现问题，则会产生安全隐患，而且在进泥后进46001TI。行维修将十分危险、复杂，会耗费大量财力，因此按4．2调试数据分析照工艺线路分别对消化池的进泥路线、污泥循环路由于8座消化池的调试数据很多，在此仅以1#线、出泥路线、滤液出水路线、消化池和消化池之间消化池的调试数据来进行分析。调试期间消化池温的转输路线，以及热水系统的供热段和需热段的换度在35．0～37．0oC之间，消化池的pH值范围为热器、热水循环泵、三向阀、水力开关、热水锅炉、所6．6—7．4，碱度为1800～2000mg／L，有机酸含量有的热水管道和阀门等进行了全面的清水调试。通为100～200mg／L。消化池启动成功后的进泥量控过清水调试验证设备带负荷单机运行情况，工艺管制在500～650rn／d，进泥浓度为3．6％～4．4％，平道与阀门以及设备接口的密封状况，工艺流程是否均值为4．1％；进泥有机物含量为60％～68％，平均(下转第48页)·45·\n第28卷第4期中国给水排水取水泵房内设6台泵位，泵型为卧式离心泵，本顶管正上方进行引导定位，然后在钢套管内部沉入期安装4台(3用1备)，单泵流量为4583m／h，扬DN1600钢管与顶管准确对接；DN3000钢套管外程为630kPa，配套电机功率为1250kW。为去除围的土体用高压旋喷桩进行加固，并将竖向两层钢原水漂浮物，设置细格栅和格网。格栅尺寸为2200管的间隙用素混凝土填实，形成多层防水，然后在mill×2600mm，共9块。格网尺寸为2000miD_×DN1600钢管内抽水以降低潜水员的工作压力；潜2000mm，共9块。过栅流速均为0．5m／s。每台水员从竖向DN1600管道内采用水下切割工艺，在水泵设DN1000出水管1根，上设同口径缓闭止回顶管钢管上开孔，并结合橡胶止水条完成竖管与顶阀、电动蝶阀、手动蝶阀各一套。考虑到长距离输管的对接。水，且本期水泵台数较少，为增加泵房供水的灵活性4运行情况和适应性，配置一台变频泵。2010年6月，丹阳市黄岗取水口江中延伸工程泵房分为上下两部分，有效深度约16．5m，采第一根顶管通水，2011年初，第二根顶管建成，整个用沉井施工。结构形式为框架。泵房旁的配电、控施工工期约2年。运行至今情况稳定，取得的原水制室为单层框架结构，大开挖施工。由于地基处于水质明显优于原取水点，基本达到《地表水环境质沉井扰动区，故采用搅拌桩加固地基。量标准》I、Ⅱ类标准。3实施过程中的优化取水头部原设计采用垂直向上顶管，但需在参考文献：DN1800顶管内施工，竖向顶管口径仅可为DN650，[1]黎广．凤凰山水库取水头部技术改造[J]．中国给水需设6个。竖向顶管机头在施工后废弃。本工程在排水，2005，21(7)：46—46．实施过程中，设计结合施工单位的实施能力，提出了一种新型的水上沉管方案：首先在取水头部水上打E—mail：13901647301@l63．com桩布置施工平台，在平台上沉人DN3000钢套管至收稿日期：2011—09—2O(上接第45页)值为66％；有机负荷在1～1．9kg／(m·d)，平均值③白龙港污泥工程初沉污泥厌氧消化的有机为1．26kg／(m。·d)；消化后污泥有机物含量为物降解率可达到44％～45％，沼气产气率为0．8—45％～55％，平均值为53％。对调试数据的分析计1．38m／kgVSS(分解)，平均值为1．11m／kgVSS算表明，白龙港污泥工程初沉污泥厌氧消化的有机(分解)，均达到或高于设计值。物降解率可达到44％～45％，沼气产气率为0．8—④沼气中的CO含量、温度和沼气量是控制1．38m／kgVSS(分解)，平均值为1．11m／kgVSS厌氧消化的重要参数。CO：含量达到28％时即认(分解)，均达到或高于设计值。为启动成功，可以搅拌并转入低负荷运行，然后逐步5结语增加负荷至正常工况。通过白龙港污水处理厂消化池启动调试过程可⑤通过调试发现消化池顶部浮渣量很大，需得出如下结论：要定期排浮渣，这也验证了白龙港污水厂的初沉污①充分利用消化池闭水试验时投入的清水，泥含渣量很高。并连续投入含水率为96％左右的初沉污泥，这样既参考文献：可缩短投泥时问，又可保证池内污泥有一定的浓度[1]周杨，高超，毛士泽，等．污泥厌氧消化池的启动运行而有利于甲烷菌的培养。经验[J]．中国给水排水，2007，23(6)：91—94．②利用原生污泥进行启动调试，启动周期约两个月，如利用消化污泥作为接种污泥进行启动调E—mail：wanglh@smsc．sh．ca试，则启动周期可大大缩短，仅为15d左右。收稿日期：2011—11—09·48·