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純水設(shè)備

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實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備

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蘇州皙全純水處理設(shè)備科技有限公司是一家專業(yè)從事生產(chǎn)醫(yī)療器械純化水、GMP無(wú)菌純化水、化妝品純化水,生物制劑純化水,2015版藥典純化水設(shè)備的設(shè)計(jì),生產(chǎn),銷售的企業(yè),公司擁有對(duì)各種大型水處理項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的工程技術(shù)人員,針對(duì)不同行業(yè)的客戶要求做解決方案和進(jìn)行工程實(shí)施。聯(lián)系電話:0512-69283422

GMP純化水設(shè)備

污泥熱水解厭氧消化與常規(guī)厭氧消化的比較

2019-04-10 10:00:44

純水設(shè)備http://www.55139.com.cn熱水解厭氧消化技術(shù)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外污泥處理的一個(gè)新發(fā)展和應(yīng)用方向。選擇小紅門(mén)污泥處理中心項(xiàng)目的操作數(shù)據(jù),比較熱水解厭氧消化和操作的傳統(tǒng)厭氧消化的影響泥頁(yè)巖,消化、天然氣生產(chǎn)、氣體組分,如子公司系統(tǒng)差異,分析項(xiàng)目負(fù)荷、廢熱利用操作中存在的問(wèn)題,總結(jié)了熱水解厭氧消化的特點(diǎn),提出了進(jìn)一步優(yōu)化的建議和方向。

項(xiàng)目基本情況

    熱水解厭氧消化是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外污泥處理技術(shù)的一個(gè)新的應(yīng)用方向。美國(guó)華盛頓藍(lán)原污水處理廠項(xiàng)目、英國(guó)泰晤士水務(wù)達(dá)維胡姆項(xiàng)目、小洪門(mén)、高碑店、懷發(fā)樓、高安屯、清河一號(hào)等生活污泥處理中心項(xiàng)目純水設(shè)備。北京地區(qū)均采用熱水解和厭氧消化技術(shù)。其中包括位于華盛頓特區(qū)的藍(lán)色平原污水處理廠。北京小紅門(mén)、高碑店污泥處理中心項(xiàng)目升級(jí)改造為目前的污泥區(qū)。摘要國(guó)內(nèi)操作熱水解污泥厭氧消化xiaohongmen治療中心項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱xiaohongmen項(xiàng)目)為例,通過(guò)比較之前和之后的消化系統(tǒng)操作的轉(zhuǎn)換情況,分析和總結(jié)熱水解厭氧消化和傳統(tǒng)厭氧消化差異和特點(diǎn)。

    小紅門(mén)污泥熱水解厭氧消化工程位于小紅門(mén)污水處理廠東北部。污水處理廠建設(shè)規(guī)模60萬(wàn)m3/d (Kz=1.3),最大流量78萬(wàn)m3/d。污泥處理系統(tǒng)包括5個(gè)橢圓形沼氣池、3個(gè)沼氣池、2個(gè)干式脫硫塔、1個(gè)濕式脫硫機(jī)房、1個(gè)沼氣鍋爐房、2個(gè)廢氣燃燒器等。其中5臺(tái)蒸發(fā)器均為一級(jí)蒸發(fā)器純化水設(shè)備,采用卵球形蒸發(fā)器,單臺(tái)蒸發(fā)器容量為12000 m3。

    小紅門(mén)項(xiàng)目于20081112日啟動(dòng),產(chǎn)生的沼氣被用來(lái)為鼓風(fēng)機(jī)和冬季供暖提供動(dòng)力,多余的沼氣則通過(guò)廢氣燃燒器燃燒。20159月,系統(tǒng)停止運(yùn)行,開(kāi)始實(shí)施熱水解厭氧消化項(xiàng)目升級(jí)改造。改性內(nèi)容為添加熱水解預(yù)處理裝置。采用Cambi技術(shù)進(jìn)行熱水解,仍采用原蒸煮器進(jìn)行蒸煮。20164月,改造完成后,消化系統(tǒng)(運(yùn)行消化罐組數(shù)量減少至4個(gè))重新啟動(dòng)。2016718日,隨著熱水解系統(tǒng)的調(diào)試,將常規(guī)厭氧消化調(diào)整為熱水解厭氧消化。201739日,該系統(tǒng)開(kāi)始接受國(guó)外污泥處理。

    12012(改造前常規(guī)厭氧消化的代表)2017(改造后熱水解厭氧消化的代表)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)、水量和消化系統(tǒng)。


2 基本操作比較

    常規(guī)厭氧消化的基本操作有進(jìn)泥、排泥、換熱和攪拌等,熱水解厭氧消化的不同之處是換熱方式由升溫調(diào)整為降溫。尤其是夏季,要密切關(guān)注消化池的換熱情況。

2.1 進(jìn)泥

2.1.1 來(lái)源

    2012年消化池的進(jìn)泥比較單一,全部為水區(qū)的初沉污泥,平均2 258 m3/d;2017年消化池進(jìn)泥為經(jīng)熱水解預(yù)處理后的混合污泥,平均1 429 m3/d,進(jìn)入熱水解預(yù)處理的污泥情況比較復(fù)雜,包括本廠污泥和外接污泥兩部分。39日前,只處理本廠污泥,即初沉污泥和濃縮后的剩余污泥經(jīng)預(yù)脫水而成的混合污泥純水設(shè)備39日后,熱水解系統(tǒng)既處理本廠污泥也處理外接污泥。外接污泥主要為吳家村、盧溝橋、五里坨、肖家河等污水處理廠的脫水泥餅,平均200 t/d(含水率83%)。對(duì)于熱水解厭氧消化系統(tǒng)而言,需考慮外接污泥成分對(duì)消化池的影響。

2.1.2 進(jìn)泥有機(jī)分與含水率

    2012年消化池進(jìn)泥主要為初沉污泥,進(jìn)泥有機(jī)分平均值為63%,進(jìn)泥含水率平均值為96%;2017年消化池進(jìn)泥為混合污泥,進(jìn)泥有機(jī)分平均值為56%,進(jìn)泥含水率平均值為92%。

從圖1可看出,隨著外接污泥量、來(lái)源等發(fā)生變化,混合污泥中的有機(jī)分等波動(dòng)較明顯。39日前,污泥來(lái)源單一,有機(jī)分平均為67%;承擔(dān)外接污泥處理后,整體消化池進(jìn)泥有機(jī)分降低。但是,消化池進(jìn)泥含固量明顯增加,2017年較2012年進(jìn)泥含固量提高2倍。

2.1.3 進(jìn)泥中的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)和堿度(ALK

    改造前后進(jìn)泥中VFAALK的變化見(jiàn)圖22012年消化池進(jìn)泥中VFA平均值為513 mg/L,ALK平均值為2 107 mg/L;改造后2017年,消化池進(jìn)泥中VFA平均值為915 mg/L,ALK平均值為1 881 mg/L,與2012年比較,VFA增加78%, ALK降低11%

2.2 排泥

    2012年消化池排泥采用頂部溢流排泥+泵輔助排泥。2017年消化池采用頂部溢流排泥或底部電動(dòng)調(diào)節(jié)閥排泥,原有輔助泵系統(tǒng)拆除。從運(yùn)行效果看,采用頂部溢流排泥方式,排泥比較順暢,運(yùn)行一年多的時(shí)間,沒(méi)有出現(xiàn)溢流排泥堵塞現(xiàn)象。

2.3 換熱

    2012年消化池運(yùn)行需加熱,加熱熱源來(lái)自沼氣拖動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的余熱,不夠的情況下由鍋爐房的熱水作為熱源補(bǔ)充。2017年升級(jí)改造后,由于熱水解預(yù)處理后出泥溫度較高純化水設(shè)備,消化池利用原有換熱器進(jìn)行降溫?fù)Q熱,降溫冷源為污水處理廠二沉池出水。

2.4 攪拌

    2012年消化池采用壓縮機(jī)進(jìn)行攪拌。2017年,拆除原有壓縮機(jī),并進(jìn)行壓縮機(jī)進(jìn)出氣管的改造,更新替換為大功率壓縮機(jī)。沼氣攪拌方式不變,攪拌氣量由1.67 m3/(min·m3池容)升至3.4 m3/(min·m3池容)。

3 消化效果比較

消化效果一般從消化污泥的泥質(zhì)、有機(jī)物分解率、產(chǎn)氣能力等指標(biāo)進(jìn)行衡量。

3.1 泥質(zhì)

3.1.1 酸堿比

    酸堿比為VFAALK的比值,改造前后消化池內(nèi)酸堿比變化見(jiàn)圖3。2012年消化污泥酸堿比平均值為0.0252017年消化污泥酸堿比平均值為0.128。酸堿比增加的原因是熱水解厭氧消化池進(jìn)泥中VFA較常規(guī)厭氧消化進(jìn)泥的VFA有明顯的增加。

3.1.2 氨氮與游離氨

    選取歷史同期13月數(shù)據(jù),進(jìn)行消化污泥中氨氮含量對(duì)比(見(jiàn)圖4)。2012年消化池污泥中氨氮含量在214709 mg/L,平均值為503 mg/L;2017年消化池污泥中氨氮含量在1 3602 140 mg/L,平均值為1 808 mg/L。熱水解厭氧消化較常規(guī)厭氧消化,污泥中氨氮含量有明顯增加。

    201713月數(shù)據(jù),消化池運(yùn)行溫度39 ℃,pH 7.3,通過(guò)計(jì)算公式,將污泥中的氨氮含量換算成游離氨的濃度。計(jì)算發(fā)現(xiàn),2017年氨氮平均值為1 808 mg/L,折算成游離氨的濃度為51 mg/L,遠(yuǎn)低于文獻(xiàn)中145~600 mg/L的數(shù)值。這說(shuō)明改造后的熱水解厭氧消化工藝,游離氨在正常范圍內(nèi)。該消化系統(tǒng)沒(méi)有氨抑制作用。

3.2 有機(jī)物分解

3.2.1  消化池有機(jī)負(fù)荷

    2012年消化池有機(jī)負(fù)荷平均為0.91 kgVS/m3,2017年消化池有機(jī)負(fù)荷平均為1.14 kgVS/m3。從圖5可看出, 2017年消化池有機(jī)負(fù)荷較2012年有所提升。與國(guó)內(nèi)同類項(xiàng)目有機(jī)負(fù)荷范圍11.9 kgVS/m3相比基本一致。可以考慮進(jìn)一步提升有機(jī)負(fù)荷。

3.2.2 有機(jī)物分解率

    2012年消化池有機(jī)物分解率在19.8%~59.8%2017年為30.7%~60.0%,平均42%。從圖6看,熱水解厭氧消化的有機(jī)物分解率似乎沒(méi)有明顯的提升。分析原因,主要是2012年,消化池單一處理初沉污泥,初沉污泥本身容易分解產(chǎn)氣。而2017年改造后,消化池進(jìn)泥中除初沉污泥外,還增加剩余污泥,還有來(lái)自吳家村、盧溝橋等污水處理廠的初沉和剩余污泥等,在進(jìn)泥有機(jī)分(2017年進(jìn)泥有機(jī)分平均為56%)較歷史同期(2012年進(jìn)泥有機(jī)分平均為63%)低的情況看,有機(jī)物分解率實(shí)際上依舊維持在較高的水平。

3.3 產(chǎn)氣能力

3.3.1 噸干泥產(chǎn)氣量

消化池噸干泥產(chǎn)氣量變化見(jiàn)圖72012年消化池噸干泥產(chǎn)氣量為187 m3/tDS;2017年消化池噸干泥產(chǎn)氣量為341 m3/tDS,增幅82%。將2017年的噸干泥產(chǎn)氣量折算成含水率為80%的原污泥,產(chǎn)氣量為68.2 m3/tDS,遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)4050 m3/tDS消化項(xiàng)目。

3.3.2 分解單位公斤有機(jī)物產(chǎn)氣量

    2012年消化池分解單位公斤有機(jī)物產(chǎn)氣量為0.78 m3/kgVS;2017年消化池分解單位公斤有機(jī)物產(chǎn)氣量為1.32 m3/kgVS。從圖8可以看出,從分解單位公斤有機(jī)物產(chǎn)氣量看,熱水解厭氧消化優(yōu)勢(shì)明顯。

3.4 沼氣成分

    沼氣中主要成分是甲烷和二氧化碳。對(duì)比20122017年沼氣成分發(fā)現(xiàn)(見(jiàn)圖9),2017年的沼氣中甲烷含量較2012年有下降,但甲烷含量基本在45%70%。分析差異,主要還是進(jìn)泥來(lái)源變化所導(dǎo)致。

4 附屬系統(tǒng)

4.1 熱水解工藝氣的處理

    熱水解厭氧消化中,熱水解工序是作為消化池的預(yù)處理系統(tǒng)。隨著污泥的漿化、反應(yīng)、閃蒸,污泥熱水解過(guò)程中會(huì)排放不凝氣體,即“熱水解工藝氣”。實(shí)際工程中是通過(guò)降溫、水洗,分別通過(guò)氣、水兩種途徑送到消化池內(nèi)進(jìn)行降解。

    由表22018年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,工藝氣中含有大量的甲硫醚、甲硫醇、氨、硫化氫等氣體。這些氣體惡臭,腐蝕性強(qiáng)。在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)充分重視安全防護(hù)。

4.2 厭氧消化脫水后濾液處理系統(tǒng)

    熱水解厭氧消化污泥中的氨氮含量較常規(guī)厭氧消化含量高。雖然小紅門(mén)項(xiàng)目現(xiàn)況消化池為一級(jí)消化池,沒(méi)有上清液的排放,但需關(guān)注脫水后的濾液。濾液中除氨氮外,還有COD、總磷等污染物。實(shí)際工程中是將脫水后濾液收集進(jìn)入?yún)捬醢毖趸瘜iT(mén)處理設(shè)施進(jìn)行處理,尤其要加強(qiáng)濾液的水質(zhì)監(jiān)測(cè)。

5 問(wèn)題及建議

5.1 系統(tǒng)進(jìn)泥負(fù)荷

    2012年消化池為常規(guī)厭氧消化,運(yùn)行5座消化池,進(jìn)泥量為2 258 m3/d,進(jìn)泥平均含水率為96%,為設(shè)計(jì)消化進(jìn)泥量(3 000 m3/d)的75%。2017年,消化池改造后,運(yùn)行4座消化池,系統(tǒng)進(jìn)泥量為1 429 m3/d,進(jìn)泥平均含水率為92%,為設(shè)計(jì)進(jìn)泥量(2 200 m3/d)的65%

    從消化池運(yùn)行負(fù)荷看,改造后的消化池實(shí)際負(fù)荷有所降低。從消化池運(yùn)行數(shù)量看,現(xiàn)況消化池的進(jìn)泥量完全可以只運(yùn)行3座消化池純水設(shè)備,可減少1座消化池的運(yùn)行,降低運(yùn)行成本。

5.2 系統(tǒng)余熱的利用

    消化池由常規(guī)厭氧消化改造為熱水解厭氧消化后,消化系統(tǒng)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題就是換熱降溫。在實(shí)際工程中,降溫主要有3方面:一是消化池污泥循環(huán)換熱的降溫;二是熱水解閃蒸污泥的降溫;三是沼氣利用設(shè)備的降溫。目前,這三部分余熱未能利用,將來(lái)需考慮熱量的綜合利用。

6 結(jié)語(yǔ)

    分析小紅門(mén)2012年和2017年的運(yùn)行數(shù)據(jù),可作為兩種消化方式常規(guī)厭氧消化和熱水解厭氧消化的典型數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

    熱水解厭氧消化與常規(guī)厭氧消化相比,消化池的基本操作沒(méi)有大的調(diào)整;熱水解厭氧消化較常規(guī)厭氧消化處理污泥的類型途徑更廣泛,增加了剩余污泥的處理;熱水解厭氧消化在進(jìn)泥有機(jī)分較低的情況,通過(guò)熱水解和厭氧消化耦合,提高消化池進(jìn)泥的VFA,提升單位公斤有機(jī)物產(chǎn)氣量,進(jìn)而提升總產(chǎn)氣量,要明顯優(yōu)于常規(guī)厭氧消化。

    但是,熱水解厭氧消化由于工藝特點(diǎn),還有一些重要的附屬系統(tǒng)如熱水解的工藝氣、消化后脫水濾液等均需引起重視。純化水設(shè)備。


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