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厌氧消化池装置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。
污泥厌氧消化池装置的沼气搅拌方式
污泥厌氧消化池装置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。
装置的加热方式
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。
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。
厌氧消化池装置的优缺点
1、厌氧消化的优点
厌氧废水处理技术有其明显的优点。
①厌氧废水处理是把环境保护、能源回收与生态良性循环结合起来的综合系统的核心技术,具有较好的环境效益与经济效益。
②厌氧废水处理技术是一种非常经济的技术,它在废水处理成本上比好氧处理便宜得多,特别是对中等以上浓度(COD>1500mg/L)的废水。
③厌氧处理不但能源需求很少而且能产生大量的能源。据报道,每处理1t含COD的废水,厌氧法只需要耗电2.7x10°(75kW·h),而好氧法需耗电36x10°J(1000kW. h)。理论上,厌氧法每除去1kgCOD可产生035m的纯甲烷气(0℃、1.013x10°Pa下)。纯甲烷的燃烧值为393x10J/m,高于天然气353x10J/m的燃烧值,每立方米甲烷可发电864x10J(2.4kw·h),因此甲烷是很好的能源。含甲烷约60%~80%的沼气可用作锅炉或家用燃气。
④厌氧废水处理技术处理设备负荷高,占地少。厌氧反应器容积负荷比好氧法要高得多,单位反应器容积的有机物去除量也因此要高得多,特别是使用新一代的高速厌氧反应器。
⑤厌氧方法产生的剩余污泥量比好氧法要少得多,且剩余污泥脱水性能好,浓缩时不使用脱水剂,因此剩余污泥处理很容易。
⑥厌氧方法对营养物的需求小。一般认为,若以可生物降解的COD(CODaD)为计算依据。好氧法中氮、磷的需求量为CODu:N:P=100:5:1,而厌氧方法则为(350~500):5∶1。
⑦厌氧方法可处理高浓度的有机废水。
⑧厌氧方法的菌种可在终止供给废水与营养的情况下保留其生物活性与良好的沉淀性能至少一年以上。
⑨厌氧系统规模灵活,设备简单,易于制作,无需昂贵的设备。
2、厌氧消化池装置的缺点
厌氧方法用于大规模工业废水的处理只是近20年间的事,该技术的发展尚不充分,其经验与知识的积累有一定的局限性。作为一种新的技术,它的不足之处主要体现在如下几点。
①由于产甲烷菌的敏感性和专性厌氧微生物酶系统对氧的端不稳定性,使反应器中的菌群对环境微小的变化比好氧系统表现得更加敏感。因此,厌氧系统的启动时间较长,短的二三个月,长的达半年甚至一年之久,严重影响了厌氧工艺在污水处理中的应用。
②厌氧方法虽然负荷高,但其出水COD浓度高于好氧处理,原则上仍需要后处理才能达到较高的排放标准。
③厌氧微生物对有毒物质较为敏感。因此,对于有毒废水性质了解不足或操作不当,严重时可导致整个反应器运行条件的恶化,使反应器“酸化”。
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