污泥厌氧消化

厌氧消化池工作原理

产甲烷阶段的能量分析: (以乙酸钠为例)

(1)污泥厌氧消化池处理的对象是活性污泥，一般不存在毒性问题。但为了加快培养启动过程，除了投入接种污泥外，还应做好加热保温工作。

(2)充分搅拌消化池内的接种污泥加热至规定温度后，再逐渐投加浓缩污泥，同时继续做好加热和搅拌工作，使消化池内的温度始终处于最佳状态。

(3)采用接种培养法时，初期生污泥的投加量与接种消化污泥的数量和培养时间有关，早期可按设计进泥量的30%～50%投加，一般培养到60d后，再逐渐增加投泥量。

(4)经常测定产气量和池内消化液VFA的浓度及pH直、如果由监测结果发现消化进行得很不正常，应立即减少进泥量、或再投加其他类型的消化污泥作为接种污泥重新培养。

(5)为防止发生爆炸事故，接种前应使用氮气将消化池和输气管路系统中的空气置换出来，产生沼气后，再逐渐把氮气置换出去。

(6)污泥厌氧消化池处理的对象是活性污泥，其中的跤、氮、磷等营养物质一般是均衡的，能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要。因此，在消化污泥的培养过程中不必处理高浓度工业废水那样需要加入营养物质。

2污泥厌氧消化池内设置搅拌的作用

混合搅拌是提高污泥厌氧消化效率的关键条件之一，没有搅拌的厌氧消化池，池内料液必然存在分层现象。透过搅拌可消除分层，增加污泥与微生物的接触，使进泥与池中原有料液迅速混匀，并促进沼气与消化液的分离，同时防止浮渣层结壳。搅拌良好的消化池容积利用率可达到70%，而搅拌不合理的消化池的容积利用率会降到50%以下。

搅拌可以连续进行，也可以间歇操作，多数污水厂采用间歇搅拌方式。一般情况下，每隔2~4h搅拌1次，搅拌时间不应超过1h。通常在进泥和蒸汽加热时同时进行搅拌，而在排放消化液时应停止搅拌、使上清液经静止沉淀分离后排出。采用底部排泥方式时排泥过程中可停止搅拌，而在采用上部排泥方式时在排泥过程中必须同时进行搅拌。

3污泥厌氧消化池的搅拌方式

(1)池内机械搅拌：即在池内设有螺旋桨，通过池外电机驱动而转动对消化混合液进行搅拌，搅拌强度一般为10~20W/m3池容，所需能耗约为0.0065KW/m3。每个搅拌器的最佳搅拌半径为3～6m，如果消化池直径较大，可以设置多个搅拌器，呈等边三角形等均匀方式布置，适用于大型消化池。

机械搅拌的优点是对消化污泥的泥水分离影响较小，缺点是传动部分容易磨损，通过消化池顶的轴承密封的气密性问题不好解决。密封可以采用在搅拌轴上焊接水封罩、消化池顶盖上设水封槽的方式，水封罩在水封槽内转动可起到密封作用，水封槽内的水深可以根据消化池内气相压力而定。

(2)沼气搅拌：即用压缩机从池顶将沼气抽出，再从池底冲入，循环沼气进行搅拌，沼气搅拌有利于使沼气中的CO2作为产甲烷的底物被产甲烷细菌利用，搅拌强度一般为1～2m3沼气/(m2˙h)，所需能耗为0.005～0.008KW/m3，所用压缩机必须保证绝不漏气，以免吸入空气或泄漏沼气引起爆炸。

(3)水泵循环消化液搅：通常在池内设射流器，由池外水泵压送的循环消化液经射流器喷射，从喉管真空处吸进一部分池中的消化液或熟污泥，污泥和消化液一起进入消化池的中部形成较强烈的搅拌，所需能耗约为0.005KW/m3，用污泥泵抽取消化污泥进行搅拌可以结合污泥的加热一起进行。

4厌氧消化池的水泵循环搅拌的特点和基本要求

使用水泵抽取消化池内的部分混合液加压回流到消化池内、实现进水或进泥与原混合液充分混合的方法，称为水泵循环搅拌。水泵循环搅拌设备简单，维修方便，为了使混合液混合完全，需要的循环量较大，1m3有效池容积搅拌所需能耗一般为0.005kW。为提高混合效果，通常在消化池内设射流器，由水泵压送的混合液经射流器喷射，在射流器喉管处形成真空，吸进一部分池中的消化液或熟污泥，形成更为强烈的搅拌。

为了防止堵塞，循环混合液管道的最小管径不能小于150mm。射流器的选择必须与水泵的扬程相匹配，所采用污水泵的扬程一般为15～20m，引射流量与抽吸流量之比一般为1：(3~5)。射流器的工作半径为5m左右，当消化池的直径超过10m时，可设置多个射流器。

采用水泵循环搅拌时，由于经过水泵叶轮的剧烈搅动和水封器喷嘴的高速射流，会将污泥打得粉碎，对消化污泥的泥水分离非常不利，有时会引起上清液SS过大。因此，这种搅拌方式比较适用于小型消化池。

5污泥厌氧消化池的沼气搅拌方式

污泥厌氧消化池的搅拌是利用消化池产生的一部分沼气，经过压缩机加压后通过竖管或池底的扩散器再送入消化池，达到搅拌混合均匀的目的。沼气搅拌的方式有三种：

(1)气提式搅拌：将沼气压入设在消化池的导流管中部或底部，使沼气和消化液混合后，含沼气泡的污泥密度减小后沿导流管上升，使消化池内消化液不断循环搅拌达到混合的目的。

(2)竖管式搅拌：根据消化池直径大小，在池内均匀布置若干根竖管，经过加压的沼气通过沼气配气总管分配到各根竖管，再从竖管下端喷出，起到搅拌混合的作用。

(3)扩散式搅拌：经过压缩的沼气通过安装在消化池底部的气体扩散器在消化池内产生消化液的旋转流动，起到搅拌混合作用。

6污泥厌氧消化池的加热方式

污泥厌氧消化一般都采用中温35℃消化，为保持消化池内的温度适中，必须对进泥进行加热升温。厌氧消化池的常用加热方式有在消化池外热交换器预热、用蒸汽直接在消化池内加热、在消化池内部安装热水加热盘管等三种。还有在消化池外建预热投配池对生污泥加热后再投加到消化池中的方式。

甲烷菌对温度波动非常敏感，一般应将消化污泥的温度波动控制在土1℃范围内。温度波动即加热的效果与进泥次数、进泥历时和每次的进泥量有关，进泥次数少必然导致每次进泥量较多，使加热系统超负荷，供热不足引起温度的降低。因此，进泥应尽量均匀和接近连续。

在污水处理厂，污泥厌氧消化池有什么作用呢？今天就为大家解析污泥厌氧消化池的相关功能。

什么是污泥的厌氧消化?与高浓度废水的厌氧处理有何不同?

污泥的厌氧消化是利用厌氧微生物经过水解、酸化、产甲烷等过程，将污泥中的大部分固体有机物水解、液化后并最终分解掉的过程。产甲烷菌最终将污泥有机物中的碳转变成甲烷并从污泥中释放出来，实现污泥的稳定化。

污泥的厌氧消化与高浓度废水的厌氧处理有所不同。废水中的有机物主要以溶解状态存在，而污泥中的有机物则主要以固体状态存在。按操作温度不同，污泥厌氧消化分为中温消化(30～37℃)和高温消化(45～55℃)两种。由于高温消化的能耗较高，大型污水处理厂一般不会采用，因此常见的污泥厌氧消化实际都是中温消化。

污泥厌氧消化池的基本要求有哪些?

(1)采用两级消化时，一级消化池和一级消化池的停留时间之比可采用1：1、2：1或3：2，其中以采用2：1的最多：一级消化池的液位高度必须能满足污泥自流到一级消化池的需要，地下水位较高时、必须考虑池体的抗浮，对消化池进行清理时最好选择地下水位较低的时候进行。

(2)污泥厌氧消化池一般使用水密性、气密性和抗腐蚀性良好的钢筋混凝土结构，直径通常为6～35m，总高与直径之比为0.8～1.0，内径与圆柱高之比为2：1。池底坡度为8%，池顶距泥面的高度大于1.5m，顶部集气罩直径一般为2m、高度为1~2m、大型消化池集气罩的直径和高度最好分别大于4m和2m。

(3)污泥厌氧消化池一般设置进泥管、出泥管、上清液排出管、溢流管、循环搅拌管、沼气出管、排空管、取样管、人孔、测压管、测温管等，一般进泥管布置在池中泥位以上、其位置、数量和形式应有利于搅拌均匀、破碎浮渣，污泥管道的最小管径为150mm，管材应耐腐蚀或作防腐处理，同时配备管道清洗设备。

(4)上清液排出管可在不同的高度设置3～4个、最小直径为75mm，并有与大气隔断的措施；溢流管要比进泥管大一级，且直径不小于200mm，溢流高度要能保证池内处于正压状态；排空管可以和出泥管共用同一管道；取样管最小直径为100mm，至少在池中和池边各设一根，并伸入泥位以下0.5m；人孔要设两个，且位置合理。

(5)池四周壁和顶盖必须采取保温措施。

污泥厌氧消化池的影响因素有哪些?

(1)温度、pH值、碱度和有毒物质等是影响消化过得的主要因素、其影响机理和厌氧废水处理相同。

(2)污泥龄与投配率。为了获得稳定的处理效果，必须保持较长的泥龄。有机物降解程度是污泥龄的函数，而不是进泥中有机物的函数。

(3)污泥搅拌。通过搅拌可以使投加新鲜污泥与池内原有成熟污泥迅速充分地混合均匀，从而达到温度、底物浓度、细菌浓度分布完全一致，加快消化过程，提高产气量。同时可防止污泥分层或泥渣层。

(4)碳氮比C/N。厌氧消化池要求底物的C/N达到(10～20):1最佳，一般初沉池污泥的C/N约(9.4～10.4)：1，可以单独进行厌氧消化处理，二沉池排出的剩余活性污泥的C/N约为(4.6～5)：1，不宜单独进行消化，应当与初沉池混合提高碳氮比后再一起厌氧消化处理。

什么是污泥消化池的投配率?

投配率是消化池每天投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分率，投配率与污泥龄互为倒数。在不计排出消化液的情况下，消化池的固体停留时间与水力停留时间相同，也就是污泥的消化时间。例如污泥投配率为5%时，生污泥在消化池中的停留时间即泥龄为20d，污泥体积投配率为0.05m⊃3;/(m⊃3;.d)。

投配率高，消化速度慢，可能造成消化池内脂肪酸的积累，使pH值下降，污泥消化不完全，产气量下降，污泥削减量减少。投配率低，污泥消化比较完全，产气率较高，但要求消化池容积足够大，这样会使消化池容积利用率降低、基建费用增高。另外，为保证消化池内微生物的数量与污泥有机物的比率即污泥负荷稳定，污泥的投配率与污泥的含水率也有关系，含水率低的污泥投配率应当适当减小，含水率低时污泥的投配率可以适当加大。

污泥厌氧消化池消化污泥的培养方法有哪些?

污泥厌氧消化系统的启动，就是完成厌氧消化污泥即厌氧活性污泥或甲烷菌的培养过程。厌氧消化污泥的培养方法有两种：

(1)逐步培养法：即向厌氧消化池内逐步投入生污泥，使生污泥自行逐渐转化为厌氧消化污泥的方法。此法使活性污泥经历一个由好氧到厌氧的转变过程，加上厌氧微生物的生长速率比好氧微生物要低很多，因此逐步培养过程耗时很长，一般需要6个月到10个月左右才能完成。

(2)接种培养法：即向污泥厌氧消化池内投入总容积10%~30%的厌氧接种污泥的方法。接种污泥一般取自正在运行的城市污水处理厂的污泥厌氧消化池，当液态消化污泥运输不便时，可使用经过机械脱水的干污泥。在缺乏厌氧消化污泥的地方，可以从坑塘中取腐化的有机底泥，或以人粪、猪粪、牛粪、酒糟或初沉池污泥来作为菌种。将污泥先用水溶化，再用2mm×2mm的滤网过滤除去大块杂质，再进行静置沉淀去掉部分上清液后，将固体浓度为3%～5%的污泥作为接种污泥投入消化池。

2.2污泥厌氧消化装备

污泥厌氧消化装备主要包括污泥厌氧消化池（罐）主体（图1（b））、进料系统、搅拌系统、沼气收集装备、沼气净化装备和沼气安全装备。各装备的主要特征如下。

（1）消化池（罐）——可分为常规混凝土建造设施和一体化装备。

常规的混凝土建造设施一般由池底、池体和池顶三部分组成，池底为倒圆锥形；池体主要有圆柱形、卵形和龟甲形等几种（圆柱形应用最广泛）；池顶可分为固定盖式和浮动盖式两种。整体而言，柱形消化池的反应罐直径在6~40m之间，罐体内有一坡度为15%的锥底以及一个位于反应罐中心的排泥出口，运行时需保证罐体的污泥深度最低达到7.5m，以保证反应器内物料的充分混合，部分消化池也会配置格子状的底部来减少罐体底部的不均匀沉砂，进而减少反应器的清洗次数。相对应的，卵形污泥消化器是一种改进的池形，该形状的池体可降低砂石和浮渣积累，缺点为基建费较高，且缺少足够的气体贮存空间。

污泥厌氧消化一体化罐体在国内应用较多的为利浦（Lipp）罐，其具有施工周期短、造价相对较低、占地小等优点。该一体化装备建造过程中薄钢板（2~4mm厚）通过上下层之间的咬合形式螺旋上升，按“螺旋、双折边、咬合”工艺可建造成体积为100~5000m3的罐体。罐基础底板为钢筋混凝土结构，同罐体嵌固式连接，并密封处理。Lipp罐一体化厌氧消化设施宜建成地上式，基础底板为浅埋式；在一体化厌氧罐运行过程中，罐内泥位相对较高，罐体及底板受力都较大；另厌氧罐下部设有的人孔、进料管、排渣管、循环管等工艺管道接口将使得罐底结构处于不利条件，因此在厌氧罐底部通常会设置一道环形圈梁，以限制罐体的变形。

（2）进料装备——投配池中的污泥经污泥泵抽送到消化池，目前主流的污泥厌氧消化进料系统为间歇进料。近年来，随着自控系统的逐渐重视，基于污泥流量质量控制的自动阀门广泛用于消化系统自动进料控制。溢流管一般与进料装备配套建设，以保证厌氧消化系统中液面的平衡，溢流管的直径至少为25mm。

（3）搅拌装备——通常用于维持消化系统的持续运转和避免砂石和浮渣沉积。搅拌装备一般置于池中心，当池子很大时，可设若干均布于池中的搅拌装备。搅拌方法一般有泵搅拌和沼气搅拌等。

泵搅拌通常指用泵将消化污泥从池底抽出，经泵加压后送至浮渣层表面或者消化池的不同部位进行循环搅拌，常与进料系统和池外加热系统合建，适用于小型消化池。沼气搅拌是将消化池自身产生的一部分沼气经过压缩机加压后通过竖管或池底的扩散器再送入消化池，达到混合搅拌的目的。沼气搅拌有气提式、竖管式、气体扩散式和射流器抽吸沼气式等四种形式。气提式搅拌是将沼气压入消化池导流管的中部或底部，使沼气与消化液混合，含气泡的污泥即沿导流管上升，起提升作用，使池内消化液不断循环搅拌达到混合的目的；竖管式搅拌根据消化池直径大小，在池内均匀布置若干根竖管，经过加压的沼气通过配气总管分配到各根竖管，从下端吹出后起到搅拌作用；气体扩散式搅拌器是使经过压缩的沼气通过气体扩散器与消化池内污泥混合，起到搅拌作用；射流式抽吸沼气搅拌是用污泥泵从消化池直筒壁的三分之二处抽吸污泥，污泥抽出后压入水射器的喷嘴，当污泥射入水射器的喉管时，形成很大的负压，经过射流器抽吸池顶的沼气，然后将混合污泥与沼气射入消化池底，形成搅拌循环。

（4）沼气收集装备——用于收集存储厌氧消化过程产生的沼气，其有效容积可按日均产气量的25%~40%来计算。大型污泥消化系统取低限，小型污泥消化系统取高限。按照储气压力的大小可分为低压式和中压式两种。

（5）沼气净化装备——通常情况下包括沼气的脱水、脱硫、脱二氧化碳过程。

沼气脱水常见的方法有两种：气水分离器和凝水器。气水分离器一般安装在输送气系统管道上、脱硫塔之前，沼气从侧向进入气水分离器，经过气水分离器后从上部离开进入沼气管网；沼气凝水器类似于城市煤气管道的凝水器，一般安装在输送气管道的埋地管网中，按照地形与长度在适当的位置安装。

沼气中的硫化氢可通过脱硫洗涤塔去除，其可分为干式和湿式两种。在常用的干式洗涤塔中一般装填有饱和三氧化二铁，俗称海绵铁。湿式洗涤塔一般用碱性液体来吸收硫化氢，该方法具有可长期连续运行、运行费用低、需要专人值守、装备需要保养的特点。沼气中的二氧化碳则主要通过碱液吸收去除。

（6）沼气安全装备——包括消焰器、安全阀、废沼气燃烧器、滴漏阀、气压指示表、冷凝液和沉渣贮存器、引火燃烧室和低压逆止阀等。空气中的沼气达到一定浓度时具有毒性，达到一定的浓度比例后遇到明火有爆炸的风险，因此必须对沼气安全装备予以高度重视。