10工藝設計與運行治理指南1總則編制目的適用范圍本指南適用于城鎮污水處理廠污泥厭氧消化的工藝設計和運行治理。2術語和定義污泥厭氧消化sludgeanaerobicdigestion氣。[T/CECS496-2023，術語2.1.1]消化時間 digestiontime污泥在消化池中的平均停留時間。[GB50014-2023〔2023年版〕，術語2.1.110]揮發性固體volatilesolids污泥固體物質在600℃時所失去的重量，代表污泥中可通過生物降解的有機物含量水平。[GB50014-2023〔2023年版〕，術語2.1.111]揮發性固體容積負荷volumeloadingrateofvolatilesolids單位時間內對單位消化池容積投入的原污泥中揮發性固體重量。[GB50014-2023〔2023年版〕，術語2.1.113]沼氣 biogas少量的氫、氮和硫化氫等。[T/CECS496-2023，術語2.1.9]沼液 digestioneffluent污泥厭氧消化后的上清液。[T/CECS496-2023，術語2.1.10]污泥厭氧消化工藝原理與作用污泥厭氧消化及其優缺點產生甲烷這一能源氣體，除滿足厭氧消化自身的能量需求外，多余的甲烷氣體可以用來供熱及發電，或是用作電機燃料；固體總量。約30%~40%40%~60%的揮發性固體被分解，考慮到遠距離運輸及最終污泥處置問題時，這一優點更為突出；厭氧消化過程可削減污泥中的有機物，削減臭味，并殺死局部病原菌和污泥厭氧消化也存在一些缺點：潛在安全問題，尤其是火災和爆炸風險，對安全治理的要求較高；厭氧消化污泥的脫水性能可能有所降低；較大。污泥厭氧消化原理目前公認的是Bryant提出的三階段理論。肪，經水解和發酵轉化為單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、CO2和H2等；其次階段，在產氫產乙酸菌的作用下，把第一階段的產物轉化成H2、CO2和乙酸。第三階段，通過兩組生理特性不同的產甲烷菌作用，將H2和CO2轉化為CH4或對乙酸脫羧產生CH4。產甲烷階段產生的能量絕大局部用于維持細菌生存，只4成的CH4約占總量的2/3，由CO2復原形成的CH約占總量的1/3。4三階段厭氧消化的模式如下圖。44％H224％28％76％簡單有機物較高級有機酸CH4水解與發酵52％72％20％ 乙酸生成甲烷生成乙酸與脫氫第一階段 其次階段 第三階段圖3.1-1有機物厭氧消化模式工藝類型按消化溫度分類污泥厭氧消化工藝依據消化溫度可分為中溫或高溫消化。中溫厭氧消化溫度維持在35℃±2℃，固體停留時間應大于20d；高溫厭氧消化溫度掌握在55℃±2℃，停留時間可縮短至10~15d。與中溫厭氧消化相比，高溫厭氧消化具有以下優勢：固體負荷率更高，揮發性固體降解率更高；有效殺滅各種病原菌和寄生蟲卵；高溫有助于抑制浮渣和泡沫形成；產品具有更好的脫水性能。高溫厭氧消化的限制性表現在以下方面：嗜熱細菌對溫度的快速變化更為敏感，高溫厭氧消化的操作要求更高；能耗較高，運行費用較高。對于承受高溫熱水解等預處理的厭氧消化工藝，由于預處理出泥溫度較高，中溫或高溫厭氧消化工藝。按消化級數分類污泥厭氧消化工藝依據消化級數分可為單級或兩級消化。經濟比較確定，一般為2:1~4:1。影響減小，污泥厭氧消化多承受單級。按消化相數分類污泥厭氧消化工藝依據消化相數可分為單相或兩相消化。但兩相厭氧因相分別會導致操作簡單，且酸化階段會產生高濃度的硫化氫。按固體濃度分類污泥厭氧消化工藝依據消化固體濃度可分為常規濃度或高含固濃度消化。常規濃度厭氧消化的進料含固率一般為3%~5%，處理對象為濃縮污泥。常提高了投資本錢，且有機負荷相對較低，產氣率不高，使得能量回收率低。高含固厭氧消化的進料含固率一般為8%~12%。高含固濃度厭氧消化處理負于削減稀釋水的用量。厭氧消化工藝進展1、高含固厭氧消化工藝勢，近年來建的污泥厭氧消化工程大多承受高含固厭氧消化工藝。二次污染防治系統沼液處理系統沼氣火炬尾氣凈化消化污泥脫水系統脫水系統二次污染防治系統沼液處理系統沼氣火炬尾氣凈化消化污泥脫水系統脫水系統脫水污泥后續處理處置沼氣發電煙氣沼氣收集處理利用系統沼氣凈化沼氣貯存精制自然氣沼氣沼氣鍋爐煙氣消化系統消化污泥厭氧消化池熱量預處理系統漿化調質稀釋水車輛運輸車輛運輸車輛運輸泵送收集系統脫水污泥〔A污水廠〕脫水污泥〔B污水廠〕脫水污泥〔…污水廠〕剩余污泥〔污水廠〕時承受〕圖3.2-1高含固厭氧消化工藝流程圖2、基于高溫熱水解預處理的高含固厭氧消化工藝溫熱水解預處理對于改善污泥厭氧消化性能的作用表達在：增加懸浮性顆粒污泥的可溶性。由于溶解性物質較顆粒性污泥易降解，熱水解預處理增加了厭氧消化的有機物降解率和產氣量；滯性僅為熱水解前的1/10，改善物料的流淌性；改善污泥的衛生性能。高溫高壓反響條件和較長的反響時間，能殺滅污泥中的病原菌等有害微生物，有利于厭氧消化后沼渣的資源化利用。大多要用于熱水解工藝本身，沼氣收益相對較小。基于高溫熱水解預處理的高含固厭氧消化系統的組成及工藝流程如圖3.2-2包括：①預熱階段：待處理污泥和閃蒸蒸汽混合，使污泥溫度上升至80-100℃；150-170℃、壓力5-6bar，反響時間保持20-30min；③閃蒸階段：通過泄壓，壓力從5-6bar降至1bar，蒸汽釋放到前端進展污泥預熱。二次污染防二次污染防治系統沼液處理系統沼氣火炬尾氣凈化消化污泥脫水系統脫水系統脫水污泥后續處理處置煙氣沼氣發電沼氣收集處理利用系統沼氣凈化沼氣貯存精制自然氣沼氣沼氣鍋爐煙氣消化系統消化污泥厭氧消化池閃蒸熱水解預處理系統熱量回收反響蒸汽供熱漿化集中調質收集系統車輛運輸脫水污泥〔A污水廠〕車輛運輸脫水污泥車輛運輸泵送脫水污泥〔B污水廠〕〔…污水廠〕剩余污泥〔污水廠〕時承受〕圖3.2-2基于高溫熱水解預處理的高含固厭氧消化工藝流程圖3、協同厭氧消化工藝效應，降低運行本錢。糞便以及一些工業有機廢棄物也可作為污泥的協同消化物料。二次污染防治系統沼液處理系統沼氣火炬尾氣凈化消化污泥脫水系統二次污染防治系統沼液處理系統沼氣火炬尾氣凈化消化污泥脫水系統脫水系統脫水污泥后續處理處置煙氣沼氣發電沼氣收集處理利用系統沼氣凈化沼氣貯存精制自然氣煙氣沼氣沼氣鍋爐消化系統消化污泥厭氧消化池蒸汽供熱蒸汽供熱閃蒸加熱提油預處理系統熱量回收反響除砂除渣漿化精分制漿集中調質粗分系統一體化源頭分選打漿收運車收集系統脫水污泥餐廚垃圾圖3.2-3污泥與餐廚垃圾協同厭氧消化工藝流程圖污泥厭氧消化設計工藝設計進料要求大于0.2mm的砂粒和長度大于40mm的纖維，實現對管道、閥門、泵體和厭氧消泥研磨機、污泥篩分機等。厭氧消化反響的抱負C/N比為10~20，就不同類型的污泥來說，我國污水廠初沉污泥的C/N比為〔9.40~10.35〕:1，剩余污泥為〔4.60~5.04〕:1，混合污泥為〔6.80~7.50〕:1。初沉污泥有機物含量高、氣體產量大，比較適合厭氧消化，混C/N比低的污泥與C/N比高的有機物混合后，使厭氧菌獲得了較佳的C/N比條件，進一步提高厭氧消化處理效率。設計參數1、消化溫度〔一般30~38℃〕〔一般50~57℃〕厭氧消化。大多數的厭氧消化系統設計成中溫范圍〔35℃±2℃〕，一些系統設計成高溫范圍〔55℃±2℃〕，當承受高溫熱水解預處理時，實際厭氧消化溫度也可能介于兩者之間。菌〔特別是產甲烷菌〕對溫度變化很敏感，溫度變化大于1℃/d就會對消化過程產生嚴峻影響。因此，溫度波動應掌握在1℃/d以內。2、消化時間等同于水力停留時間〔HRT〕。停留時間和厭氧消化三段反響〔水解、產酸、產甲烷〕SRT即增加反響深度；減小SRT即減小反響深度。每一反響都對應一個最小SRT，假設小于這一最小值，微生物就不能保證足夠的增長速度并大量流失，以那些微生物為媒介的反響也會終止，消化過程中斷。對于中溫厭氧消化過程，最短的SRT需要10d，一般取20~30d，高溫厭氧消化SRT一般取10~15d。確定消化時間時，必需考慮最頂峰的負荷。3、揮發性固體容積負荷氨或甲烷形成的沖擊負荷打算。4、厭氧消化池有效容積并將兩個參數的計算結果相互校核，保證消化池設計合理，運行牢靠。厭氧消化池有效容積的計算公式如下：VQ t 〔4.1-1〕0 dWV SL

〔4.1-2〕V式中：V——消化池總有效容積〔m3〕；Q0——每日投入消化池的原污泥量〔m3/d〕；td——消化時間〔d〕；W——每日投入消化池的原污泥中揮發性固體重量〔kgVSS/d〕；SLV——消化池揮發性固體容積負荷［kgVSS/〔m3·d〕］。5、揮發性固體去除率指通過厭氧消化，污泥中的有機物被降解去除的百分比，可按下式計算：式中：

VSR

= Qi×ρi×ωi ? Qd×ρd×ωd ×100Qi×ρi×ωi

〔4.1-3〕VSR——揮發性固體去除率〔%〕；Qi——進料污泥體積流量〔m3/d〕；Qd——出料污泥體積流量〔m3/d〕；ρ進料混合液污泥濃度〔kg/m3〕；iρ——出料混合液污泥濃度〔kg/m3〕；dω進料污泥有機物含量〔干基〕，〔%〕；iω——出料污泥有機物含量〔干基〕，〔%〕。d30%~50%，實際運行根本到達40%GB18918第4.3.1條提出的污泥穩定化掌握指標為：承受厭氧消化時，有機物降解率于38%，假設未到達該要求，則連續通過試驗室試驗進展判定。6、沼氣產率4.1-1列出了幾種基質的具體產氣率。典型的市政污泥的沼氣產率一般為0.75~1.10Nm3/kgVSS 。去除基質去除單位質量基質的產氣量表4.1-1基質去除單位質量基質的產氣量m3/kg甲烷含量，%脂肪1.2-1.662-72浮渣0.9-1.070-75油脂1.168粗纖維0.845-50蛋白質0.7737、典型工藝設計參數常規濃度厭氧消化工藝的設計參數如下：多級消化池的第一級或者單級消化池的消化溫度宜為33°C~38°C；消化時間宜為20d~30d；揮發性固體容積負荷取值：重力濃縮后的污泥宜為0.6kgVSS/〔m3·d〕~1.5kgVSS/〔m3·d〕；機械濃縮后的污泥不應大于2.3kgVSS/〔m3·d〕。我國局部常規濃度厭氧消化工程設計參數如表4.1-2所示。表4.1-2局部常規濃度厭氧消化工程主要設計參數參數青島麥島上海白龍港鄭州王莊北京小紅門處理量〔tDS/d〕4820466132.5消化池類型圓柱形卵形圓柱形卵形〔m3〕12700124001000012300消化池數量〔座〕2845SRT〔d〕2024.31820SRT〔d〕————6——進泥含固率〔%〕3.8-4553.2消化溫度〔°C〕 35353535污泥氣日產量1.444.4523污泥氣產率〔m3/m3〕0.590.450.50.49〔W/m3〕0.94.7——3高含固厭氧消化工藝的設計參數如下：消化池溫度宜為33°C~38°C；90%~92%；消化時間宜為20d~30d；揮發性固體容積負荷取值宜為1.6kgVSS/〔m3·d〕~3.5kgVSS/〔m3·d〕。計參數如表4.1-3所示。參數參數120脫水污泥稀釋至鄭州馬頭崗 長沙黑糜峰160 100剩余污泥+化學污泥先重力脫水污泥熱水解濃縮方式98%，后與初沉污泥預處理至含固率90%10%-12%單池有效容積〔m3〕2230220010000消化池數量〔座〕12162SRT〔d〕222220大連夏家河大連夏家河10%鄭州馬頭崗10%長沙黑糜峰10%3535-3753-552.47〔VS/TS依據2.472.750.55計算〕2.76〔VS/TS0.55計算〕321.030.841.0機械攪拌攪拌器+循環泵污泥氣19.720+8.4——參數參數〔%〕消化溫度〔°C〕揮發性固體容積負荷[kgVSS/(m3·d)]污泥氣日產量萬〔m3/m3〕攪拌方式〔W/m3〕厭氧消化池溫度宜為37°C~42°C；88%~92%；消化時間宜為15d~20d；揮發性固體容積負荷宜為2.8kgVSS/〔m3·d〕~5kgVSS/〔m3·d〕。物料預處理污泥熱水解污泥熱水解工藝包括預熱、反響和閃蒸三個階段，具體步驟如下：80-100℃；熱水解反響罐；熱水解反響罐的反響時間為20-30min，通常承受多個反響罐，按既定程序連續運行，每個反響罐依次完成進泥、反響、卸泥的過程；熱水解污泥在緩沖罐中通過泄壓完成“閃蒸”過程，壓力從5-6bar降至1bar，“閃蒸”過程中，污泥中所含的細胞膜裂開，細胞物質溶出，其他微粒物質也被打碎；出泥溫度較高，不能直接進入厭氧罐，通過換熱器對污泥降溫處理；凝氣體可通過水射器注入厭氧消化池進展處理。以預熱溫度97170102的主要計算步驟如下：污泥溫度上升至預熱溫度所需的熱量式中：Q1——進泥溫度上升到預熱溫度的耗熱量，J/d；W——每天的進泥量，kg/d；Ws污泥比熱，4200J/kg℃；97——預熱溫度，℃；T1——進料溫度，℃。與待處理污泥混合的閃蒸蒸汽量1= 1 12677522?406185

? 〔4.2-1〕〔4.2-2〕式中：

——與進泥混合的閃蒸蒸汽量，kg/d；2677522——102℃蒸汽含熱量，J/kg；406185——97℃水含熱量，J/kg。反響罐的穎蒸汽需求量= ??+ 1 × 717199?4061852 2754077?717199 〔4.2-3〕式中：

——反響罐的穎蒸汽需求量，kg/d；717199——170℃水含熱量，J/kg；406185——97℃水含熱量，J/kg；2754077——通入蒸汽含熱量〔0.6MPa，按實際取值〕，J/kg。餐廚預處理餐廚垃圾的預處理流程見圖3.2-3沼渣的資源化利用，因此一般還需提油處理。肥皂等產品。70℃左右，需熱量按式4.2-4計算：? 〔4.2-4〕式中：Q2——餐廚垃圾提油的耗熱量，J/d；W——餐廚垃圾每天的進料量，kg/d；fC——物料比熱，4200J/kg℃；p加熱罐溫度，℃；T1——進料溫度，℃。池體構造池形選擇形。常用的池形有以下幾種：龜甲形厭氧消化池：優點是土建筑價低、構造設計簡潔，但對攪拌系龜甲形厭氧消化池在英國、美國承受的較多。錐底圓柱形厭氧消化池：外形為圓柱狀中部〔1〕、圓錐形底部和頂部，下底坡度為1.0~1.7，頂部坡度為0.6~1.0。這類消化池有利于內循環，熱量損失相對較小，攪拌系統可選擇性好。但底部容積較大，易積存砂料，需要密實，易產生滲漏。錐底圓柱形厭氧消化池在中歐及我國比較常用。卵形：卵形消化池通過構造到達去除砂渣的目的，邊壁陡峭坡向頂部45，高度與最大內徑之比宜為1.50~1.75，最大內徑不宜大于25m。卵形消化池在德國承受較多，我國也有卵形消化池。平底圓柱形：平底圓柱形池是一種土建本錢較低的池形，圓柱局部的1多承受可在池內多點安裝的懸掛噴入式沼氣攪拌技術。以上幾種厭氧消化池形示意圖如圖4.3-1所示。〔a〕龜甲形；〔b〕錐底圓柱形；〔c〕卵形；〔d〕平底圓柱形圖4.3-1常見厭氧消化池外形般承受鋼制構造，可承受焊接、鋼板拼裝和螺旋雙折邊咬口構造，容積一般在3000~10000m3，最大可達30000m3以上。由于攪拌設備的提升，一體化厭氧反響器較適用于高含固厭氧消化；其另一優勢在于可縮短工期，建設周期可削減約50%。構造要求1、頂蓋頂蓋的類型有以下幾種：固定式蓋：通常為圓頂形和水平形，由鋼筋混凝土、鋼或玻璃纖維增加浮動式蓋：通常用于單級厭氧消化池或兩級厭氧消化池的其次階段，最大垂直行程為2~3m，當沼氣產量供大于求時可被貯存在浮動蓋內。浮動蓋式的池形，國外承受較多，缺點是泡沫嚴峻時會產生傾斜。膜式蓋：由中心小型集氣穹頂支撐構造和彈性氣膜組成，鼓氣系統通空氣釋放使空氣體積削減。隨著產氣量的削減，通過鼓風機向空隙補充空氣。計閱歷，膨脹空間的容積占總有效容積的3%~5%。用于去除消化池內泡沫和浮渣層。2、人孔便利性考慮，人孔距地面的距離不大于1000mm，一般取600mm~800mm。局部厭氧消化池還在頂壁設置人孔。防腐和保溫要求處理。特別是池內壁液面以上及液面以下2m范圍內應進展加強防腐處理，防腐等級可按強腐蝕要求執行，池壁其余局部均應進展防腐涂層處理。材料進展保溫，保溫層厚度不宜小于100mm。管道布置污泥管道涉及進泥口、出泥口、循環管和取樣管等。方進泥有助于液位的穩定。一般液面上方應至少設置一個進泥口。與在不同液位設置出泥口一樣的作用。氣進入厭氧消化池影響消化條件。循環污泥的選取區域，有利于污泥均勻混合。污泥取樣管應至少設置兩個，取樣管的管口位置應至少伸入最低泥位以下m，最小管徑應為100mm。污泥管道設計還有以下共性要求：除取樣管外，污泥管道直徑不應小于150mm；宜承受鋼管，并實行防腐措施；污泥投配和循環管道應進展保溫，防止熱量集中損失；攪拌型式攪拌方式通過對厭氧消化池中物料的充分攪拌，有助于使生污泥與熟污泥充分接觸，提高消化效果；使中間產物與代謝產物在消化池內均勻分布；使池內溫度和pH1、機械攪拌作用。側裝式水下攪拌器的最正確攪拌半徑為3~6m，對于直徑較大的消化池，可設置多個攪拌器，呈等邊三角形等均勻方式布置。當池內的攪拌槳發生故障時，消化系統要停頓運行，進入內部檢修。2、沼氣攪拌充分混合。沼氣攪拌又可分為氣提式攪拌、豎管式攪拌和集中式攪拌。氣提式攪拌是利用氣提泵的原理，將沼氣壓入設在消化池中導流管的坡度較大的池形。豎管式攪拌是在池內均勻布置假設干根豎管，經過加壓的沼氣通過沼氣形較緩的消化池中更顯示出其優點。消化池內使消化液產生旋轉流淌，起到攪拌混合作用。的安全措施，同時在產氣缺乏或在啟動期間，攪拌無法充分進展。3、池外泵循環攪拌徑至少100mm，管道直徑至少200mm，但不得超過600mm。這種攪拌方式適用于體積不超過4000m3的消化池，對于大型消化池最好設置兩個或以上的泵。缺點是能耗較大，循環泵存在堵塞、葉輪被砂礫磨損等風險。典型設計參數消化池攪拌系統的一些典型設計參數如表4.5-1所示。表4.5-1消化池攪拌系統的設計參數參數攪拌系統典型值單位單位能耗機械系統4~8W/m3池容單位氣體流量沼氣攪拌系統4~7m3/1000m3·minG全部類型50~80S-1翻動時間沼氣攪拌和泵循環攪拌系統20~30min速度梯度G作為衡量混合程度的指標，是單位體積能耗、基質黏度、氣體流量、氣體注入壓力等的函數，適宜的G值為50~80S-1。體和機械泵送循環系統，典型的消化池翻動周期為20~30min。每日將全池污泥完全攪拌〔循環〕的次數不宜少于3次。間歇攪拌時，每次就失去了意義。加熱型式加熱方式設計的污泥厭氧消化池，大多承受污泥池外熱交換方式加熱。1、池內加熱池內加熱系熱量直接通入消化池內，對污泥進展加熱。泥量。2、池外加熱〔水、水蒸氣〕進展熱交換，再回到消化池的加熱形式。池外加熱設備費用較高，但傳熱系數較高，并有助于污泥攪拌，易于清掃和修理。95%以上。螺旋板式熱產量不充分時，需要設計自然氣等替代燃料。熱工計算1、熱量需求化學反響以及污泥水蒸發為氣體，產耗熱量較少，在設計中可不考慮。將污泥加熱至反響罐內的溫度所需的熱量式中：Q1——進泥溫度上升到消化溫度的耗熱量，J/d；W——每天的進泥量，kg/d；sC——污泥比熱，4200J/kg℃；p消化溫度，℃；進泥溫度，℃。池體的耗熱量式中：Q2——池體散熱量，J/s；U——池蓋、池壁、池底的傳熱系數，W/〔m2·℃〕；A——池蓋、池壁、池底的散熱面積，m2；T2——消化溫度，℃；T——環境溫度，℃。1

? 〔4.6-1〕? 〔4.6-2〕熱量損失，計算時必需確定消化池內和四周環境〔空氣或土壤〕溫度。當池壁或頂由兩種以上材質組成時，有效換熱系數可由式〔4.6-3〕計算：1=1+1+?式中：UUe

?? 1

〔4.6-3〕U1，U2——各獨立材質的有效換熱系數。中查閱。考慮消化池的保溫構造，各局部的傳熱系數允許值如表4.6-1所示。池蓋池蓋U〔W/〔m2·℃〕〕≤0.80≤0.70≤0.52切換設施可在平均需熱量和最小需熱量之間調整。2、熱交換器蒸汽直接加熱污泥的方式已漸漸被淘汰，本指南僅介紹池外加熱法的計算方法。熱交換器應考慮換熱效率，一般為60%~90%。套管的長度按下式計算：式中：L——套管的總長，m；

??=

?????????????

〔4.6-4〕——污泥消化池最大的耗熱量，W；D——內管的外徑，m；K——傳熱系數，套管式和螺旋板式換熱器傳熱系數可達850-1000W/〔m2·℃〕；? ——平均溫差的對數，℃。K值也可以按下式計算：??= 11+1+??1+??2??1 ??2 ??1 ??2 〔4.6-5〕式中：??——加熱體至管壁的熱轉移系數，一般可選用3373W/〔m2·℃〕；??5466W/〔m2·℃〕；??——管壁厚度，m；??——水垢厚度，m；??——管子的導熱系數，W/〔m2·℃〕，鋼管為45~58W/〔m2·℃〕，一般選用平均值；??

2℃

2℃；220.6? 可由下式計算：???

=?1??2?????1?2 〔4.6-6〕式中：?〔〔?〔〔假設污泥循環量為〔L/〔L/〔4.6-、式〔4.6-8〕計算：′=??

+ ?????? ??× ?? 〔4.6-7〕=?′=??? ??

????????× ?? 〔4.6-8〕式中：

60~90℃。所需的熱水量 為全日供熱時，按式〔4.6-9〕計算：??=

??????????× ??? ′??

〔4.6-9〕式中：——所需熱水量，L/s；? 10℃左右。3、鍋爐供熱10%~20%的充裕力量。中選用熱水鍋爐時，鍋爐的加熱面積按式〔4.6-10〕計算：??= 1.28~1.40

????????

〔4.6-10〕式中：??——鍋爐的加熱面積，m2；——最大耗熱量，W；??——鍋爐加熱面的發熱強度，W/m2，依據鍋爐樣本承受；1.28~1.40水干管敷設在管溝內時，承受1.28；敷設在不采暖的地下室1.341.40。損失系數，通過計算，直接從樣本中選用鍋爐，而不必計算出F值。〔4.6-11〕計算：????????? = 1 ??

〔4.6-11〕式中：??——鍋爐容量〔即蒸發量〕，kg/h；??——飽和蒸汽的含熱量，J/kg；??——鍋爐給水的含熱量，J/kg；??100℃2256J/kg；??——實際蒸發量，kg/h，可按下式計算：式中：

??=

????????2

×

〔4.6-12〕??——常壓時鍋爐產生蒸汽的含熱量，J/kg。鍋爐供熱設備的設置要求如下：鍋爐房宜設在污泥厭氧消化池四周，同時必需保持防火、防爆距離；鍋爐臺數不宜少于2臺，以免發生故障或定期檢查時完全停頓供熱；鍋爐的燃燒、溫度、給水等操作，應能自動掌握；鍋爐用水，應依據水質狀況，設置軟扮裝置；熱水管道應依據管道長度設置自動排氣裝置；方向同向坡度安裝，沿管道應設排解冷凝水的措施；破壞閥。沼氣收集與處理沼氣的性質4 沼氣是一種混合氣體，其主要成分為甲烷〔CH〕和二氧化碳〔CO4 22

S〕、氫氣〔H

〕。沼氣各組分的含量如22表4.7-1所示。22組分CH4CO組分CH4CO2HS2H2N2百分比含量〔%〕60~7030~400~0.30~20~61m3純甲烷完全燃燒的產熱量約為35000kJ；沼氣的熱值一般為21000~25000kJ/Nm3，經凈化處理后可作為優質的清潔能源。硫化氫會產生腐蝕及惡臭，必需經過凈化處理以削減對鍋爐和動力局部的腐蝕。沼氣收集厭氧消化池集氣罩處的設計壓力應掌握在3kPa~4kPa。為防止污泥和泡沫進1.5m100mm應為200mm設置回火防止器。發生爆炸，當空氣中含有5%~14%〔按體積計〕的甲烷時即有爆炸的可能性。沼氣管道中氣體的設計流速不應大于4m/s氣流方向設置不小于1%式氣柜的進出口處都需設置冷凝水去除裝置。沼氣管道不宜有U形管段，這主要是由于沼氣中的水分易在U形管段底端冷凝積存，導致沼氣必需抑制水柱壓力才沉降對連接部位造成扭曲變形。腐措施。沼氣儲存沼氣柜中儲存的沼氣用作系統的補充氣量。1、沼氣柜類型沼氣柜依據壓力，可分為高壓〔1MPa〕、低壓〔3kPa~5kPa〕，一般承受低后確定。濕式氣柜水封密封，長時間運行會有腐蝕現象，一般每隔三年需大修防腐一次。干式氣柜罐體頂部升降而上下移動。膜式氣柜的外形一般承受3/4球冠或半球形；一體化膜式氣柜的外形為半球形或1/4球冠。內膜狀況。膜式氣柜外膜宜承受防靜電、有良好反光效果、抗紫外線、耐老化、耐低溫的高強度阻燃材料；內膜、底膜應承受防沼氣滲透、耐磨、耐褶皺、耐硫化氫腐最常見的為聚氯乙烯樹脂〔PVC〕。2、沼氣柜容積25%~40%，即6h~10h的平均產氣量計算。3、沼氣柜布置原則濕式氣柜或膜式氣柜與主要設施的防火間距應符合表4.7-2與主要設施的防火間距應按表4.7-2的規定增加25%；帶儲氣膜的厭氧消化器與主要設施的防火間距應符合表4.7-2的規定。較大直徑的1/2。主要設施總容積V〔m3〕主要設施總容積V〔m3〕凈化間、沼氣增壓機房鍋爐房發電機房、監控室、配電間、化驗室、V≤1000≥10≥15V>1000≥12≥20≥12≥15站內道路〔路邊〕主要道路次要道路≥10≥5修理間等關心生產用房粉碎間≥20≥25泵房≥10≥12治理及生活設施用房≥18≥20注：1 防火間距按相鄰建〔構〕筑物的外墻凸出局部、厭氧消化器外壁、氣柜外壁的最近距離計算；2 氣柜總容積按其幾何容積〔m3〕和設計壓力〔確定壓力〕的乘積計算。4、多余沼氣處理沼氣中的甲烷是一種溫室氣體，其溫室效應是CO2的21倍。當沼氣產生量高沼氣燃燒器與主要設施之間的防火間距要求如下：火炬或放散口與站內主要設施的防火間距應符合表4.7-3的規定；封閉式火炬與站內主要設施的防火間距應按表4.7-3的規定削減50%。表4.7-3火炬或放散口與主要設施的防火間距〔m〕主要設施防火間距厭氧消化器組≥20濕式氣柜或膜式氣柜V≤1000≥20總容積V〔m3〕V>1000≥25干式氣柜V≤1000≥25總容積V〔m3〕V>1000≥32凈化間、沼氣增壓機房凈化間、沼氣增壓機房鍋爐房發電機房、監控室、配電間、化驗室、修理間等關心生產用房粉碎間泵房治理及生活設施用房站內道路〔路邊〕≥20≥25≥25≥30≥20≥25≥2沼氣凈化1、去濕和過濾2進而溶解HS而腐蝕管道；當沼氣被加壓儲存時，為了防止水分散凍壞儲氣罐，也必需對水進展去除。22、脫硫2脫硫的作用是降低沼氣HS含量，削減沼氣對后續管道和設備的腐蝕，延長設備的使用壽命，同時減小沼氣燃燒產生的煙氣對大氣的污染。2求時，可承受兩級脫硫的方式，如濕式脫硫+干式脫硫工藝等，使不同脫硫方式的優勢得到充分發揮。脫硫裝置一般設在沼氣柜之前。濕式脫硫22 、NaOH等的水溶液作為吸取液，與沼氣接觸，除去其中的HS22 NaCO2 3

+HS NaHS+NaHCO→2 3→NaOH+H2S→NaHS+H2OpH值，自動補充藥液，以維持噴淋液的除H2S力量。濕式脫硫屬于粗脫硫，適用于處理量大、中高濃度H2S的沼氣脫硫，可處理H2S濃度范圍從50mg/m3〔50ppm〕到50g/m3〔5%〕，去除率可到達90%以上。但是藥液本錢較高，會產生廢液問題，設計時應考慮廢液的收集和處理。干式脫硫干式脫硫是將脫硫劑填充在填充塔內，沼氣和脫硫劑接觸后除去其中的H2S，脫硫劑一般承受氧化鐵、氧化鋅等。干式脫硫的反響式如下式所示：2 Fe2O3?H2OH2SFeS+4H22 2Fe2S3+3/2O2+3H2OFeO3?H2O+2H2O+3S2H2S得以去除。常用的干式脫硫塔有固定床到反響器中，從而保證脫硫填料的高度保持恒定，確保良好的脫硫效果。干式脫硫的設計應符合以下要求：通常設計2組，以便交替使用或串聯、并聯切換，提高脫硫劑利用率；脫硫塔的高徑比一般為4:1~3:1；每層顆粒狀脫硫劑裝填高度宜為1.0m~1.4m，床層高度超過1.5m時應分層設置，以避開偏流或局部短路對脫硫效果的不利影響；脫硫劑空速宜為200h-1~400-1空速值越高，沼氣與脫硫劑的接觸時間越短；沼氣通過顆粒狀脫硫劑的線速度宜為0.020m/s~0.025m/s，線速度是沼氣增加，氣流進入湍流區，可削減氣膜厚度，從而提高脫硫效率；應設保溫措施，保持脫硫塔的操作溫度在25℃~35℃；脫硫塔底部最低處應設置排污閥。脫硫劑再生包括塔內再生和在線再生兩種方式。塔內再生將塔內沼氣排凈，2~3次，直至脫硫劑外表的大局部孔隙被硫或者其他雜質掩蓋而失去活性為止。由于沼氣中水分過量易造成脫硫劑過濕、結塊或呈泥狀，降低脫硫效率，因干式脫硫屬于精脫硫，適用于處理量小、H2S含量低的狀況，一般狀況下初始H2S濃度不應高于1000ppm，干式脫硫可以將H2S濃度降至20ppm。生物脫硫H2S轉化為單質硫，如供氧過量則轉化為硫酸，生成的稀硫酸在養分液的緩沖中和作用下，與養分液一起排出系統。護和檢修，設置觀看窗和人孔。循環水箱內應設置溫度傳感器及加熱裝置。余氧含量應小于1%。的反響條件以保持硫細菌的優勢生長生物脫硫效率依靠于沼氣中的H2S濃度，對于城市污水處理廠消化系統產生的沼氣，生物脫硫可以將 H2S濃度處理到50ppm，一般處理效率可達90%。沼氣純化厭氧消化產生的沼氣含有60%~70%的甲烷，經過凈化的沼氣在特定反響條以上的自然氣，成為清潔的可再生能源。沼氣純化主要承受吸取法或變壓吸附法：吸取提純法：利用有機胺溶液〔一級胺、二級胺、三級胺、空間位阻〕與CO2的物理化學吸取特性，即在吸取塔內的加壓、常溫條件下與沼氣中CO2發生吸取反響進展脫碳。吸取富液在再生塔內的減壓、加熱條件下發生逆向解析反響，釋放出高純度CO2氣體，同時富液得到再生并循環利用。變壓吸附提純法：利用吸附劑〔如分子篩等〕CO2的選擇性吸附特點，即在吸附劑上CO2相對其他氣態組分有較高的分別系數，實現脫碳的目的。吸附過程中，原料氣在加壓條件下，CO2被吸附在吸附塔內，甲烷等其他弱吸附性氣體作為凈化氣排出；吸附飽和后將吸附柱減壓甚至抽成真空使被吸附的CO2釋放出來。為了保證連續處理要求，變壓吸附法至少需要兩個吸附塔。沼液收集與處理沼液的性質雖然沼液性質受污泥性質和厭氧消化過程影響比較大，但總體上沼液具有COD濃度高、可生化性差、氨氮濃度高、總磷濃度高的特點。典型的沼液污染物濃度如表4.8-1所示。COD1000~2023NH3-N300~2023TPCOD1000~2023NH3-N300~2023TP70~200沼液收集以及彎頭處是鳥糞石等沉積物積存的易發處。為保持沼液排放管的暢通，設計時需留意以下幾點：沼液收集始端應設置集渣設施；沼液排放管直徑不小于150mm；盡量削減管道中彎頭數量，或承受大半徑的彎頭；設置高壓反沖洗設備。沼液處理GB/T31962磷的去除，也需要考慮難降解COD的問題，達標難度相對較大。除了常規的污水處理工藝外，以下工藝適用于沼液的處理或預處理。1、混凝沉淀SS和TP濃度較高，因此承受混凝沉淀進展預處理，再進入后續工藝段。2、厭氧氨氧化脫氮目的。與傳統生物脫氮工藝相比，厭氧氨氧化工藝具有以下優點：無需外加有機碳源作為電子供體；硝化工藝可節約60%的能耗；2反響過程幾乎不產生NO，避開了其他工藝中產生的溫室氣體排放；2污泥產生量降低90%；脫氮效率高，氨氮去除效率可到達90%，總氮去除效率可到達80%。厭氧氨氧化工藝也存在肯定缺點：啟動周期長，購置接種菌液>2.0萬元/m3；重恢復穩定運行需要的周期較長；必需準確調控，保證嚴格的反響條件，掌握氨氮與亞硝酸鹽比例；氨氧化菌對亞硝酸鹽抑制較敏感，嚴格掌握亞硝酸鹽濃度。3、膜濃縮—納濾。產生的濃縮液COD到達100000mg/L，可以直接進入濃液罐儲存作為有機肥，清液達標排放。4、氨汽提氨汽提法通常先調整廢水的至不低于CO2物質實現。在高pH氣氛下，使廢水與蒸汽親熱接觸，降低廢水中氨濃度。其傳達97%以上。塔頂氨蒸汽進入冷凝器氣水分別，少量冷凝水回流，氨氣抽負壓至氨水回收裝置回收：用CO2或硫酸吸取作為肥料進展銷售。用于高氨氮濃度廢水處理。5、鳥糞石除氮磷〔鳥糞石〕法的除氮磷技術。鳥糞石是以等摩爾的鎂、氮和磷〔NH4MgPO46(H2O)〕為主的沼液資源化利用技術包括加拿大Ostara公司的Pearl工藝、日本Unitika公司的Phosnix工藝等。鳥糞石工藝產業化的主要問題是運行本錢高、回收鳥糞石純度低，對鳥糞石在農業有用性的爭論少。防火防爆設計此電氣集中掌握室不應和存在沼氣泄漏可能的設施合建。符合現行國家標準《爆炸危急環境電力裝置設計標準》GB50058的規定。烷濃度到達爆炸下限的20%〔體積比〕時，應將報警信號送至掌握室，同時切斷進氣、開啟排風機，避開產生爆炸性混合氣體。5米的區域，不得有樹木、灌木和植被，也嚴禁存放易燃物品和使用明火或吸煙。池正常運行時應保證壓力的穩定，其工作壓力大約在3kPa~4kPa之間。超壓放散應承受雙閥。防，防雷設計應符合現行國家標準《建筑物防雷設計標準》GB50057的有關規定。沼氣管道和沼氣柜必需設置靜電接地。GB2893GB2894的規定。污泥厭氧消化運行維護運行與維護系統啟動厭氧消化系統的啟動包括以下關鍵因素：維持特定的操作溫度；連續混合；揮發性固體負荷的日變化不超過±10%。厭氧消化池可承受直接啟動的方式，也可承受添加接種污泥啟動的方式。20%，之后逐步增加到設計負荷，啟動周期一般為2~3個月。通過添加接種污泥可縮短消化系統的啟動時間，接種污泥量宜為消化池容積的10%啟動或分組添加接種污泥啟動的方式。空氣中的甲烷含量在5%-14%〔體積比〕范圍內時，遇到明火或700℃以上熱烷在系統中的濃度漸漸上升，必定經過5%-14%的爆炸區域。因此，在培育厭氧消化污泥之前，宜對消化池氣相、沼氣管道和沼氣柜進展氮氣置換。系統運行1、進出料掌握荷掌握著厭氧消化過程，揮發性固體負荷超出日常限值的10%，即為負荷過高。連續或規章的間歇進料有助于保持消化池內的穩定條件。進泥可承受容積法計量投泥，排泥可承受溢流方式或者液位計掌握排泥量，導致污泥溢出或壓力安全閥破壞。同時，需要掌握投加污泥的組分，例如碳氮比、pH值以及有機物含量等。由2、溫度掌握此，操作過程中需要掌握穩定的運行溫度，變化范圍宜掌握在±1℃內。假設運行溫度偏低或偏高〔尤其是溫度急劇變化時〕，均會降低產甲烷菌的生物活性，假設pH導致消化液溫度發生波動。此時應調整進泥周期和每次進泥量；保證均勻的攪拌混合。3、pH值和堿度掌握pH值對厭氧消化中微生物的生長有著重要影響，不同微生物有著自己生長的最適pH范圍，當厭氧消化系統的pH超出微生物的適宜生長范圍時，微生物的活性會發生顯著下降。產甲烷菌對pH的變化格外敏感，其適宜pH范圍較窄，通常在6.5~7.5；水解發酵菌和產酸菌的適宜pH范圍較寬，約在5.0~8.5。消化系統的pH值應在6.0~8.0pH值范圍為6.8~7.2pH值低于6.0或者高于8.0時，產甲烷菌會受到抑制，影響消化系統的穩定運行。pH值受到有機酸、游離氨以及堿度等因素的綜合影響。厭氧消化過程中，水解酸化產生的有機酸會引起pH值下降，當酸發生大量積存時，產甲烷菌受到2CO，2以及氨代謝和硫酸鹽復原產生的碳酸鹽或碳酸氫鹽堿度能使pH值上升，起到緩pH值平衡，是反響穩定進展的保證。反映消化池的緩沖力量，即抵抗pH變化的力量，常見的緩沖物質有碳酸氫鈣、碳酸氫鎂VFA與ALK穩定的重要指標。對于常規濃度厭氧消化工藝，ALK應維持在2023~5000mg/L，VFA濃度一般小于500mg/L，VFA/ALK比值為0.1~0.2VF和AL一般遠高于常規工藝，但VFA/ALK比值應保持在0.1~0.2，以保證系統的緩沖力量。假設VFA/ALK比值大于0.3~0.4，說明消化池內條件消滅波動，需實行調整措施；假設VFA/ALK比值大于0.8，說明消化池pH值下降，產甲烷過程受抑制。4、消化池壓力掌握污泥厭氧消化池運行時應監測消化池氣壓的變化，防止消滅負壓或超壓。攪拌設施漏氣，應對沼氣攪拌設施進展檢查修理。壓力超過設計值時，應停頓攪拌。5、浮渣和泡沫掌握的產生。6、毒性物質掌握表5.1-15.1-2列出了常見無5.1-3列出了使厭氧消化活性下降50%的一些有毒有機物濃度。表5.1-1 氨氮對厭氧消化過程的影響氨氮濃度，以N計〔mg/L〕50~200200~10001500~3000>3000

無不利影響時受抑制有毒性基質Na+K基質Na+K+Ca2+氨氮CuCr6+Cr3+NiZn3500~55002500~45002500~45001000~15001500~3000200—————猛烈抑制濃度〔mg/L〕8000120238000300030002000.5〔可溶，50~7〔總量〕3.0〔可溶，200~25〔總量180~420〔總量〕2.0〔可溶，30.〔總量〕1.0〔可溶〕化合物50%活性濃度化合物50%化合物50%活性濃度化合物50%活性濃度1-氯丙稀〔mmol/L〕0.12-氯丙酸〔mmol/L〕8硝基苯0.1乙烯基醋酸纖維8丙稀醛0.2乙醛101-氯丙烷1.9乙烷基醋酸纖維11甲醛2.4丙烯酸12月桂酸2.6兒茶酚24乙基苯3.2酚26丙稀腈4苯胺263-氯-1,2丙二醇6間苯二酚29亞巴豆醛6.5丙酮90pH值。度抑制。pH值的上升會使游離氨與銨根離子濃度的比值上升，使氨的毒性進一步增加，隨之帶來的系統不穩定運行往往導致VFA濃度的增加，這又會降低pH200mg/L時有利于系統的穩定運行。金屬離子共存時，毒性有相互拮抗作用，允許濃度可提高。系統維護1、厭氧消化池格柵和沉砂池的除污效果，加強對污水預處理環節的工藝掌握和維護治理。5年~10發生嚴峻故障，也應排空消化池進展清理和檢修。5%~14%的爆炸區域。理，檢查池體構造等。2、攪拌設備反轉機械攪拌器以甩掉纏繞的雜物；檢查攪拌軸穿頂板處的氣密性；對消化池內攪拌設施進展防腐處理；準時緊固攪拌設備各連接部位的螺栓；檢查清掃攪拌設施的配電裝置；按產品使用說明書規定對攪拌設施的附屬設備進展維護保養。3、加熱設備定期對加熱設備進展維護及檢修，具體包括以下方面：〕，1次，螺旋板式熱交換器宜每6個月清洗1次；假設泥水熱交換器發生堵塞，應利用高壓水沖洗或拆開清洗；清洗或更換加熱系統的各種測溫裝置，校驗和檢定溫度計、巡檢儀等；檢修各種閘閥和熱交換器密封材料；的清掃孔倒流和沼氣的泄漏；放空熱交換器中的污泥和循環水。4、沼氣鍋爐1%鍋爐水位低于最低水位或高于最高水位；給水泵全部失效或給水系統故障，不能向鍋爐進水；水位表或安全閥全部失效；鍋爐元件損壞且危及運行人員安全；法恢復正常以及其他重大問題時。定期對鍋爐進展維護及檢修，具體包括以下方面：檢查鍋爐外觀是否完好，附屬零件裝置是否齊全；檢查鍋爐的給水設備、循環水泵等附屬設備是否運轉正常；檢查氣路是否有泄漏現象，查出可疑漏氣部位，應進展補漏處理；每班至少進展一次排污，排污應在低負荷下進展，并嚴格監視水位；定期校驗壓力表，壓力表存水彎管每月至少進展一次沖洗檢查；安全閥失靈或特別，應馬上上報，經檢查檢修后，重封印；并測量每次保養及故障處理后的燃燒煙氣值。5、沼氣柜沼氣柜的每日維護工作包括：記錄儲氣量和壓力；巡察沼氣柜和四周防爆區域；排解沼氣管道和沼氣柜內的冷凝水，削減管道腐蝕，降低管道阻力。沼氣柜的每周維護工作包括：檢查防爆區域是否有沼氣的氣味；目檢沼氣柜及其根底構造是否有損壞或變化的跡象；目檢沼氣柜外部的安全系統是否有損壞或變化的跡象；目檢密封液容器中的液面；目檢沼氣管道中的閥門系統和其他裝置；目檢排水系統；檢查是否有特別噪音。沼氣柜的每月維護工作包括：校驗氣體流量儀表和壓力儀表；檢查容積或液位指示器是否正常；操作全部截止閥。沼氣柜的每年維護工作包括：將膜填充到最大容量，檢查沼氣柜功能；檢查容積指示器和相關組件是否正常；目檢空氣室內的全部組件；目檢沼氣室內膜的狀況；檢查安全系統是否正常；檢查排水系統是否正常；目檢沼氣柜外外表、空氣室和沼氣室內的防腐層；使用發泡劑目檢氣密性；測量接地電阻。高度和水的pH值。夏季氣溫高，水分蒸發快，應準時補充水封內的水量。沼氣6時應換水。氣柜換水時，由于氣柜進水和出水的速度存在肯定的差異，氣柜可或造成沼氣的泄漏，入冬前應對水封加熱和保溫設施進展檢修。沼氣柜每3年~5年應全面檢修一次，檢修時必需實行安全保護措施并制定修理單位依據有關標準、標準和更具體的規定進展修理。6、脫硫裝置濕式脫硫對于濕式脫硫，應每日監測堿液的pH值，準時補充堿液；每日檢查堿液投避開堵塞。當操作間內消滅堿液泄漏時，應使用清水準時沖洗。干式脫硫不到設計要求或沼氣壓力明顯下降時，應更換脫硫劑或進展脫硫劑再生。氧氣的流量比較大，極易溫升過快，消滅脫硫塔著火，因此，無論承受塔內再生還是在線再生，都應掌握塔內溫度低于70℃。在線再生時，沼氣連續通過管路，氣流速，脫硫塔出口處沼氣中氧含量應小于1%。脫硫劑進展2~3其處置應符合環境保護的要求。到達爆炸極限，可能會導致發生爆炸，因此宜進展氮氣置換。生物脫硫應6~12用品。7