污泥消化是利用微生物的代謝作用，使污泥中的有機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定化。當(dāng)污泥中的揮發(fā)性固體VSS含量降到40%以下時(shí)，即可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定化。污泥消化穩(wěn)定可以采用好氧處理工藝，也可以采用厭氧處理工藝。
一、好氧消化
污泥的好氧消化是在不投加有機(jī)物的條件下，對(duì)污泥進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的曝氣，使污泥中的微生物處于內(nèi)源呼吸階段，在進(jìn)行自身氧化消耗過程中不斷減少。好氧消化可以使污泥中的可生物降解部分被氧化去除，消化程度高、剩余污泥量少，處理后的污泥容易脫水。好氧消化比厭氧消化所需時(shí)間要少得多，當(dāng)消化污泥為剩余活性污時(shí)好氧消化水力停留時(shí)間一般為10~15d，當(dāng)消化污泥為剩余活性污泥和初沉污泥的混合物時(shí)，好氧消化水力停留時(shí)間一般為15~25d，主要用于污泥產(chǎn)量較小的場(chǎng)合。好氧消化污泥負(fù)荷一般為0.04~0.05kgBOD5/(kgMLSS·d)，BOD5的去除率約50%。
1.工藝原理及過程
好氧消化類似于活性污泥法，當(dāng)污泥中的有機(jī)物耗盡時(shí)，微生物開始消耗其本身的原生質(zhì)，以獲得細(xì)胞反應(yīng)所需的能量，細(xì)胞組織被好氧氧化為二氧化碳、水和氨氮，氨氮隨著消化作用的進(jìn)行而逐步被氧化為硝酸鹽。
2.工藝控制
（1）好氧消化系統(tǒng)中堿度不足以對(duì)混合液起到緩沖作用時(shí)，pH值將下降，影響消化效果，因此，應(yīng)確保好氧消化池內(nèi)pH值維持在7左右，如pH值太低，可投加堿源補(bǔ)充堿度。
（2）好氧消化池內(nèi)的溶解氧含量不能低于2mg/L，而且污泥必須保持懸浮狀態(tài)，因此必須提供足夠的攪拌強(qiáng)度，為便于攪拌，污泥的含水率應(yīng)在95%左右。
（3）好氧消化為放熱反應(yīng)，池內(nèi)溫度稍高于入池污泥的溫度，普通好氧消化一般為20~25℃。當(dāng)溫度低于20℃時(shí)水力停留時(shí)間將大為延長(zhǎng)，pH值也隨之下降，因此，運(yùn)行時(shí)應(yīng)密切監(jiān)測(cè)好氧消化池池內(nèi)溫度。
二、厭氧消化
污泥的厭氧消化是利用兼性菌和厭氧菌進(jìn)行水解、酸化、產(chǎn)甲烷等厭氧生化反應(yīng)，將污泥中的大部分固體有機(jī)物被厭氧消化分解，可使污泥穩(wěn)定化，使之不易腐敗。其次，通過厭氧消化，大部分病原菌或蛔蟲卵被殺死或作為有機(jī)物被分解，使污泥無害化。第三，隨著污泥被穩(wěn)定化，不僅使一種減量過程，而且將產(chǎn)生大量高熱值的沼氣，作為能源利用，使污泥資源化。另外，污泥經(jīng)消化以后，其中的部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成了氨氮，提高了污泥的肥效，通過厭氧消化處理后，污泥中的有機(jī)物約有1/2~1/3被分解，消化污泥的體積減少60%~70%。
1.工藝原理及過程
有機(jī)物質(zhì)厭氧消化產(chǎn)生沼氣，是一個(gè)由多種細(xì)菌參與的多階段生化反應(yīng)過程，每一種反應(yīng)階段都以某類細(xì)菌為主，其物產(chǎn)供下一階段的細(xì)菌利用，反應(yīng)過程主要分為一下三個(gè)階段：
（1）水解階段
污泥中的有機(jī)物成分很復(fù)雜，主要包括碳水化合物（主要是淀粉和纖維素）、類脂化合物（主要為脂肪）和蛋白質(zhì)。以上物質(zhì)在污泥液中基本上都以固態(tài)或膠態(tài)存在，細(xì)菌無法將其直接吸收至體內(nèi)。但一些兼性細(xì)菌可以向體外分泌胞外酶，將以上大分子的固態(tài)和膠態(tài)物質(zhì)水解成細(xì)菌可吸收的溶解性物質(zhì)。
（2）產(chǎn)酸階段
進(jìn)行水解的兼性菌完成水解以后，可將水解產(chǎn)物吸入細(xì)胞內(nèi)，繼續(xù)進(jìn)行分解代謝，代謝產(chǎn)物主要為揮發(fā)性脂肪酸、揮發(fā)醇及一些醛酮物質(zhì)。
（3）產(chǎn)甲烷階段
在該階段，其主要作用的為產(chǎn)甲烷細(xì)菌。但由于該類細(xì)菌繁殖速度慢，代謝活力不強(qiáng)，只能利用揮發(fā)性脂肪酸這樣一些易降解物質(zhì)進(jìn)行代謝，產(chǎn)生甲烷。
2.厭氧消化系統(tǒng)
（1）消化池
zui常見的是圓柱形固定蓋世消化池，由集氣罩、池蓋、池體與下椎體四部分組成。
（2）進(jìn)、排泥系統(tǒng)
消化池的污泥與排泥形式有多種，包括上部進(jìn)泥下部直排、上部進(jìn)泥下部溢流排泥、下部進(jìn)泥上部溢流排泥等形式
（3）攪拌系統(tǒng)
消化池內(nèi)需保持良好的混合攪拌，沒有攪拌的厭氧消化池，池內(nèi)料液必然存在分層現(xiàn)象。攪拌能使污泥顆粒與厭氧微生物均勻混合，使消化池各處的污泥濃度、pH、微生物種群等保持均勻一致，并及時(shí)將熱量傳遞至池內(nèi)各部位，使加熱均勻且大大降低池底泥砂的沉積與池面浮渣的形成。
（4）加熱系統(tǒng)
要使消化液保持在所要求的溫度，就必須對(duì)消化池進(jìn)行加熱。加熱方法分池內(nèi)加熱和池外加熱兩類。
池內(nèi)加熱是將熱量直接通入消化池內(nèi)，對(duì)污泥進(jìn)行加熱，有熱水循環(huán)和蒸汽直接加熱兩種方式。池外加熱是指將污泥在池外進(jìn)行加熱，有生污泥預(yù)熱和循環(huán)加熱兩種方法。
（5）集氣系統(tǒng)
集氣系統(tǒng)包括氣柜和管路。氣柜常采用低壓浮蓋式濕式氣柜，其儲(chǔ)存容量一般為消化系統(tǒng)6~10h的產(chǎn)氣量。
3.工藝控制
厭氧消化效果具體體現(xiàn)在較高的有機(jī)物分解率、較高的沼氣產(chǎn)量、沼氣中較高的甲烷含量和較高的病原菌及蛔蟲卵殺滅率等四個(gè)方面。
（1）進(jìn)、排泥控制
進(jìn)泥是為消化池內(nèi)的微生物提供營(yíng)養(yǎng)源，在實(shí)際運(yùn)行中，進(jìn)泥量不能超過系統(tǒng)的消化能力，也不能太少。要使有機(jī)物分解率大于35%、產(chǎn)氣量大于0.75m³/kg，系統(tǒng)的zui短允許消化時(shí)間一般應(yīng)大于20d，zui大允許有機(jī)負(fù)荷應(yīng)小于30kg/(m³·d)，每個(gè)污水處理廠的*zui允許消化時(shí)間和zui大允許有機(jī)負(fù)荷存在差別。
（2）消化液pH值控制
在正常運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)酸菌和甲烷菌會(huì)自動(dòng)保持平衡，并將消化液的pH值自動(dòng)維持在6.5~7.5的近中性范圍內(nèi)。此時(shí)，堿度一般在1000~5000mg/L之間，典型值在2500~3500mg/L之間。但消化過程中經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段失去平衡、pH值降至6.5以下的情況，其原因主要有一下幾個(gè)方面：
①溫度波動(dòng)太大
②投入的有機(jī)物超負(fù)荷
③水利超負(fù)荷
④甲烷菌中毒
（3）控制消化液pH值的程序
①密切觀察VFA、ALK、VFA/ALK、CH4含量等指標(biāo)的變化，如發(fā)現(xiàn)異常，則應(yīng)開始pH值控制。
②判斷是否需加堿
③根據(jù)具體情況加減
④尋找出現(xiàn)異常的原因，并針對(duì)原因采取相應(yīng)的排除措施。
⑤采取措施后，各項(xiàng)指標(biāo)會(huì)逐漸恢復(fù)正常。
（4）毒物控制
工業(yè)廢水成分較多的污水處理廠，其污泥消化系統(tǒng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)中毒問題。
（5）加熱系統(tǒng)的控制
甲烷菌對(duì)溫度的波動(dòng)非常敏感，一般應(yīng)將消化液的溫度波動(dòng)控制在±1.0℃范圍之內(nèi)。
（6）攪拌系統(tǒng)的控制
攪拌可以連續(xù)進(jìn)行，也可以間歇操作，多數(shù)污水廠采用間歇攪拌方式。一般每隔2~4小時(shí)攪拌一次，攪拌時(shí)間不應(yīng)超過1小時(shí)。
（7）操作順序與操作周期控制
污泥厭氧消化池的正常運(yùn)行過程中除了收集沼氣外，由進(jìn)泥、排泥、排上清液、加熱和攪拌五個(gè)主要操作環(huán)節(jié)組成。
4.系統(tǒng)啟動(dòng)
污泥厭氧消化系統(tǒng)的啟動(dòng)，就是完成厭氧消化污泥即厭氧活性污泥或甲烷菌的培養(yǎng)過程。厭氧消化污泥的培養(yǎng)方法有兩種：
（1）逐步培養(yǎng)法：即向厭氧消化池內(nèi)逐步投入生污泥，使生污泥自行逐漸轉(zhuǎn)化為厭氧消化污泥的方法。
（2）接種培養(yǎng)法：即向污泥厭氧消化池內(nèi)投入總?cè)莘e10% ~30%的厭氧接種污泥的方法。接種污泥一般取自正在運(yùn)行的城市污水處理廠的污泥厭氧消化池，當(dāng)液態(tài)消化污泥運(yùn)輸不便時(shí)，可使用經(jīng)過機(jī)械脫水的干污泥。在厭氧消化啟動(dòng)過程中，需要質(zhì)疑以下事項(xiàng)：
①污泥厭氧消化池處理的對(duì)象是活性污泥，一般不存在毒性問題。但為了加快培養(yǎng)啟動(dòng)過程，除了偷取接種污泥外，還應(yīng)做好加熱保溫工作。
②充分?jǐn)嚢柘貎?nèi)的接種污泥加熱至規(guī)定溫度后，再逐漸投加濃縮污泥，同時(shí)繼續(xù)做好加熱和攪拌工作，是笑話池內(nèi)的溫度始終處于*狀態(tài)。
③采用接種培養(yǎng)法時(shí)，初期生污泥的投加量與接種消化污泥的數(shù)量和培養(yǎng)時(shí)間有關(guān)，早期可按設(shè)計(jì)進(jìn)泥量的30%~50%投加，一般養(yǎng)到60d后，在逐漸增加投泥量。
④經(jīng)常測(cè)定產(chǎn)氣量和池內(nèi)消化液VFA的濃度及pH值，如果由監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)消化進(jìn)行得很不正常，應(yīng)立即減少進(jìn)泥量，或在投加其他類型的消化污泥作為接種污泥重新培養(yǎng)。
⑤為防止發(fā)生爆炸事故，接種前應(yīng)使用氮?dú)鈱⑾睾洼敋夤苈废到y(tǒng)中的空氣置換出來，產(chǎn)生沼氣后，在逐漸把氮?dú)庵脫Q出去。
⑥污泥厭氧消化池處理的對(duì)象是活性污泥，其中的碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一般是均衡的，能夠適應(yīng)閆昂微生物生長(zhǎng)繁殖的需要。
5.日常維護(hù)管理
（1）經(jīng)常通過進(jìn)泥、排泥和熱交換器管道上設(shè)置的活動(dòng)清洗口，利用高壓水沖洗管道，以防止泥垢的增厚。當(dāng)結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)當(dāng)停止運(yùn)行，用酸清洗污垢。
（2）定期檢查并維護(hù)攪拌系統(tǒng)：沼氣攪拌立管經(jīng)常有被污泥及其他污物堵塞的現(xiàn)象，可以將其余立管關(guān)閉，使用大氣量沖洗被堵塞的立管。機(jī)械攪拌槳被長(zhǎng)條狀雜物纏繞后，可使機(jī)械攪拌器反轉(zhuǎn)甩掉纏繞雜物。另外，必須定期檢查軸穿過頂板處的氣密性。
（3）定期檢查并維護(hù)加熱系統(tǒng)：蒸汽加熱立管也經(jīng)常有被污泥及其他污物堵塞的現(xiàn)象，可以將其余立管關(guān)閉，使用大氣量吹開堵塞物。
（4）污泥厭氧消化系統(tǒng)的許多管道和閥門為間歇運(yùn)行，因而冬季必須注意防凍，，在北方寒冷地區(qū)必須定期檢查消化池和加熱管道的保溫效果，如果保溫不佳，應(yīng)更換保溫材料或保溫方法。
（5）消化池應(yīng)定期進(jìn)行清砂和清渣：池底積砂過多不僅會(huì)造成排泥困難，而且會(huì)縮小有效池容，影響消化效果；池內(nèi)頁(yè)面積渣過多會(huì)阻礙沼氣由液相向氣室的轉(zhuǎn)移。如果運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，污泥消化池就積累很多泥砂或浮渣，則應(yīng)當(dāng)檢查沉砂池和格柵的除污效果，加強(qiáng)對(duì)預(yù)處理設(shè)施的管理。
（6）污泥消化池運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)停止運(yùn)行并放空對(duì)消化池進(jìn)行檢修：對(duì)池體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，如果有裂縫進(jìn)行專門修補(bǔ)；檢查池內(nèi)所有金屬管道、部件及池壁防腐層的腐蝕程度，并對(duì)金屬管道、部件進(jìn)行重新防腐處理，對(duì)池壁進(jìn)行防滲、防腐處理；維修后重新投運(yùn)前，必須進(jìn)行滿水試驗(yàn)和水密性實(shí)驗(yàn)。
（7）沼氣中的甲烷為易燃易爆氣體，因此，在厭氧消化系統(tǒng)運(yùn)行中，又應(yīng)注意防爆問題。首先所有電器設(shè)備均應(yīng)采應(yīng)防爆型；其次，嚴(yán)禁人為明火。
6.異?，F(xiàn)象的原因及其解決對(duì)策
（1）污泥厭氧消化池內(nèi)VFA/ALK值升高
①進(jìn)泥量過大，污泥在消化池中的水力停留時(shí)間較少，使消化時(shí)間變短，消化液中的甲烷菌和堿度造成過渡沖刷，進(jìn)而導(dǎo)致VFA/ALK值升高.
②進(jìn)泥的含固率或有機(jī)物含量升高，導(dǎo)致消化池有機(jī)物投配超負(fù)荷，大量的有機(jī)物進(jìn)入消化液，使消化液中的VFA含量升高，而ALK濃度卻不變，因此導(dǎo)致VFA/ALK值升高。
③進(jìn)泥中有毒物質(zhì)含量增多，使甲烷菌的活性降低，VFA的分解速率下降，使VFA出現(xiàn)積累，導(dǎo)致VFA/ALK值升高。
④消化池內(nèi)溫度波動(dòng)太大，使甲烷菌活性降低，VFA的分解速率下降，使VFA出現(xiàn)積累，導(dǎo)致VFA/ALK值升高
⑤攪拌系統(tǒng)出現(xiàn)故障使攪拌效果不佳，導(dǎo)致消化池內(nèi)局部過熱或局部溫度偏低、或者有機(jī)物負(fù)荷不均勻，均會(huì)導(dǎo)致甲烷菌活性降低。
（2）污泥厭氧消化池產(chǎn)氣量下降
以城市污水處理廠的污泥中溫厭氧消化為例，生污泥含水率為96%左右、投配率為6%~8%時(shí)，每m³生污泥的產(chǎn)氣量為10~12m³，投配率為13%~15%時(shí)每m³生污泥的產(chǎn)氣量為13~15m³產(chǎn)氣量下降的原因和解決的對(duì)策如下：
①有機(jī)物投配負(fù)荷太低：在其他條件正常時(shí)，沼氣產(chǎn)量與投入的有機(jī)物成正比，投入的有機(jī)物越多，沼氣產(chǎn)量越多。反之投入的有機(jī)物越少，澤沼氣產(chǎn)量越少。
②甲烷菌活性降低：由于某種原因?qū)е录淄榫钚越档?，分解VFA速率降低，因而沼氣產(chǎn)量也隨之降低。
③排泥量過大：使消化池內(nèi)厭氧微生物的數(shù)量減少，破壞了微生物量與營(yíng)養(yǎng)量的平衡，使產(chǎn)氣量隨之降低，對(duì)策自然是減少排泥量。
④消化池有效容積減少：由于池內(nèi)頁(yè)面浮渣的積累和池底泥砂的堆積使消化池有效容積減小，整體消化效果下降、產(chǎn)氣量也隨之降低。
⑤沼氣泄漏：消化池和暑期系統(tǒng)的管道或設(shè)施出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象使計(jì)量到的產(chǎn)氣量比時(shí)間產(chǎn)量小，此時(shí)應(yīng)立即查找漏點(diǎn)并予以修補(bǔ)，以防止出現(xiàn)沼氣爆炸等更大的事故。
⑥消化池內(nèi)溫度下降：進(jìn)泥量過大或加熱設(shè)施出現(xiàn)故障使消化池內(nèi)溫度下降，產(chǎn)氣量也隨之降低。
（3）上清液含固量升高
消化池排放的上清液含固量升高，回事出水水質(zhì)下降，回流倒污水處理系統(tǒng)增加污水處理的負(fù)荷，同時(shí)還會(huì)使排放的消化污泥濃度降低，其原因和控制對(duì)策可以歸納如下：
①上清液排放量過大導(dǎo)致其含固量升高。
②排放上清液時(shí)速度過快，導(dǎo)致排放管道內(nèi)流速太大，將消化池內(nèi)大量的固體污泥顆粒一起攜帶排走。
③上清液排放口與進(jìn)泥口距離太緊，進(jìn)入的污泥發(fā)生短路，污泥未經(jīng)充分消化就被直接排出，因而含固量升高。
④進(jìn)泥量過大或進(jìn)泥中固體負(fù)荷過大，是得消化不*，有機(jī)物的分解率即消化率降低。
⑤排泥量太少使消化池內(nèi)消化污泥積聚太多、攪拌過渡、浮渣混入等原因。
（4）消化液的溫度下降
①用于加熱的蒸汽或熱水供應(yīng)不足或熱交換器出現(xiàn)故障，解決的辦法是加大蒸汽或熱水的供應(yīng)量或修理熱交換器。
②投泥的頻率較低，一次投泥量過大，導(dǎo)致加熱系統(tǒng)的負(fù)荷不夠
③混合攪拌不均勻會(huì)導(dǎo)致消化池內(nèi)局部過熱，局部由于熱量不足而溫度降低
（5）氣相壓力增大
污泥厭氧消化池氣相眼里增大過多，會(huì)使沼氣自壓力安全閥溢入大氣，不僅損失沼氣量，而且可能因沼氣的易燃易爆帶來危險(xiǎn)。
（6）氣相出現(xiàn)負(fù)壓，會(huì)使空氣自真空安全閥進(jìn)入消化池，破壞消化池內(nèi)的厭氧狀態(tài)。其原因和控制對(duì)策可以歸納如下：
①排泥量大于排泥量或排泥時(shí)速過快，會(huì)使消化池液位降低，產(chǎn)生真空管。
②投加氨水、熟石灰、氫氧化鈉等藥劑補(bǔ)充堿度調(diào)整pH只時(shí)，如果投加過量也會(huì)因消耗混合液中的二氧化碳使氣相中的二氧化碳大量向混合液轉(zhuǎn)移
③用于沼氣攪拌的壓縮機(jī)的出氣管道出現(xiàn)泄漏時(shí)，及時(shí)修復(fù)泄漏點(diǎn)即可解決。
④用風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)將沼氣池抽送到膠原的使用點(diǎn)時(shí)，抽氣量大于產(chǎn)氣量，也可導(dǎo)致消化池氣相楚翔負(fù)壓，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)抽氣量的平衡調(diào)度
⑤消化池內(nèi)產(chǎn)甲烷菌的活性下降等原因?qū)е庐a(chǎn)氣量突然減少，而排氣等設(shè)施未能及時(shí)反應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致消化池氣象出現(xiàn)負(fù)壓，此時(shí)要完善產(chǎn)氣與抽氣或用氣之間的自控管理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。
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