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厌氧消化工艺设计要点
1、消化方式的设计
①消化温度，厌氧消化根据运行温度的不同分为中温消化(30～36℃)和高温消化(50～55℃)，其中中温消化的温度为35℃，高温消化的温度会因其它影响因素发生较大变化。高温消化的特点是，分解速率快、产气速率高、停留时间短，进而提高消化处理能力，节省消化池容积;另外卫生学指标较好，对卵的杀灭率可达95%，大肠菌指数可达10-100;能耗高，温度控制较难。中温消化的特点是，相对高温消化的各项优势较为逊色，但中温消化运行稳定、易于控制，能耗相对较低，设计运行经验成熟。目前，国内、外多采用中温厌氧消化。
②消化等级，按照消化池的数量分为一级消化和两级消化。其中一级消化指污泥厌氧消化是在一个消化池内完成;两级消化指污泥厌氧消化在两个消化池内完成，级消化池设有加热、搅拌装置及气体收集装置，不排上清液和浮渣，第二级消化池不进行加热和搅拌，仅利用级的余热继续消化，同时排上清液和浮渣。两级消化工艺的土建费用较高，运行操作比一级消化复杂，在有机物的分解率方面略有提高，产气率比一级消化约高10%。基于节省投用和运行的简易稳定，目前国内多采用一级消化方式。
2、消化池型的选择
标准的消化池应该具有良好的混合搅拌、良好的去除浮渣泡沫条件、结构条件好和没有死区等特点。消化池型很多，较为常用的有三种，三种消化池各有优劣，适用于不同的地区，通过下面的简单描述为设计提供参考。
平底圆柱形在欧洲应用较为普遍，其高度：直径=1。这种平底对循环搅拌系统要求较为单一，多采用可在池内多点安装的悬挂喷入式沼气搅拌技术。
锥底圆柱形在我国应用较多，其中部高度：直径=1，上下皆为圆锥体，下底坡度1.0-1.7，顶部坡度0.6-1.0。这类消化池有利于内循环，热量损失相对于平底圆柱形要小，搅拌系统可选择性好。存在的缺点是，底部容积较大，易堆积砂料，需要定期进行清理。另外从结构上看，圆锥部分难以施工，且受力集 中，需要处理。
卵形消化池是在锥底圆柱形的基础上进行的改进，该池形相对上两类消化池有很多优点，如：a)搅拌效果好，池底不容易板结;b)一定池容条件下，池体总表面积小，热量损失少;c)池顶部表面积小，易于去除浮渣和易于沼气收集;d)从结构上看，卵形结构受力好，节省建材;e)外形美观。
3、消化池搅拌方式的选择
厌氧消化是菌体与底物的接触反应，在反应过程中需要使两者充分混合，因此搅拌变得十分重要。通过设计合理的搅拌方式，达到以下目标：a)使新鲜污泥与富含消化菌的消化污泥充分混合，加快反应速度;b)使气体顺利与污泥分离，溢出液面;c)使系统温度和PH保持均匀，避免消化菌受温度和PH变化的影响;d)防止池内产生大量浮渣。
常用的搅拌方式有类，分别是：气体搅拌、机械搅拌(包括机械叶轮搅拌、机械提升循环搅拌)和污泥循环搅拌。国内、外常采用的搅拌方式是沼气搅拌和机械搅拌，污泥泵循环方式因电耗较大搅拌效果差很少使用。在搅拌器的设计选择上，要综合考虑消化池形、容积、投用和运行管理要求等。下面介绍几种常用的搅拌设备：
4、螺旋桨机械搅拌器
螺旋桨式搅拌设备组成简单，操作容易，维修量小，可以通过竖管向上或向下两个方向推动污泥，因此在固定污泥液面的前提下，能够有效地浮渣层，适用卵形或者坡度较大锥底的圆柱形消化池。但在池内的螺旋桨发生故障时，消化系统要停止运行，进入内部检修。螺旋桨式搅拌器处理能力的表征用内将消化池污泥完全搅拌次数或完成一次搅拌用的时间。

厌氧消化池装置的构造
一个设计良好的消化反应器应当利于污泥搅拌，可阻止污泥在池底的沉积，或减少泥渣的形成，并方便产气。设计良好的反应器应有利于节能，在需要的部位(底部和顶部)能量较集中，在其他部位能量则较低或适中。随着建筑技术的进步，不同形式的消化池逐步出现。
(1)浮盖型 这种池型径高比大于1，顶部和底部的锥形梯度较小，常用于内部泥位可变化的情况，上部有一个可浮动的顶盖。这种池型虽然通过气体搅拌可达到充分混合，但污泥沉积问题并未得到解决。一般每2-5年需放空清理一次，这样将对池体结构产生不利影响。
(2)传统型由中部柱体(径高比为1)和上下锥体组成，这种构型为完全内循环提供了良好条件，有利于池内保持均相。
(3)蛋型是传统型的改进。由于混凝土结构和施工技术的进步，使其建设成为可能。其渐变的外墙曲线及污泥与池壁间接触面的缩小为污泥循环搅拌均匀提供了条件。蛋型消化池在工艺和结构方面具如下优点：①搅拌充分、均匀、无死角，污泥不会在池底固结;②池内污泥表面积小，即使生成浮渣，也容易;③在池容相等的条件下，池子总表面积比圆柱形小，故散热面积小，易于保温;④蛋型结构受力条件好，可节省建筑材料;⑤防渗水性能好，聚集沼气效果好。虽然它的建造费用较高，但是它被认为是低能耗的构筑物，值得推广使用。我国城市污水处理厂也开始设计并建造这种蛋型消化池。目前实际中应用的消化池的直径为6-38m，池高度为6-45rn，单池容积为300-14200m3。
(4)欧式平底型是浮盖型和传统型的结合。一方面，与传统型相比其基建费用低得多;另一方面，其径高比浮盖型更有利于循环。不过，这种平底限制了循环搅拌系统的选择。

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。
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。

参数及主要配置
环境温度：30℃～60℃、消化时间：视环境温度，3～7天、有机玻璃厌氧池、Ø 350mm×500m、装置外形尺寸：800mm×500mm×1200mm、电源 220V、 功率600W配置：有机玻璃管制成厌氧池 1套、不锈钢加热恒温水箱1套、温度控制仪1套、湿式气体流量计1套、串激电机搅拌器1台、调压器1只、水泵1台、循环水泵1台1台、配水箱1只、电控箱1只、漏电保护开关、按钮开关、连接管道和球阀、带移动轮子不锈钢台架等组成。
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