郑州王新庄污水处理厂污泥消化.

郑州王新庄污水处理厂污泥消化

一、概述

郑州王新庄污水处理厂(设计规模40 万m3 /d)是淮河流域最大的城市污水处理厂, 主要收集和处理郑州市主城区的生活污水及工业废水, 出水水质执行《污水综合排放标准》(GB89 78- 1996)二级标准, 其进出水水质见表1, 工艺流程见图l。自2000 年12 月28 日实现通水投产以来, 历年来运行状态稳定, 03、04、05 年实际处理污水量分别为11805 万m3、10 703 万m3、11590 万m3, 污水处理达标合格率100%; 厂区污泥采用中温消化处理, 消化系统运行良好, 不足点是沼气尚未得到有效利用,原设计利用沼气驱动鼓风机以及利用沼气锅炉热水循环加热污泥, 但由于沼气鼓风机设备故障率高, 维修需外方专业人员现场服务, 维修周期长, 费用高, 目前沼气驱动鼓风机已很少使用, 剩余沼气燃烧排放。

二、污泥消化系统设计

为减少二次污染, 初沉及浓缩剩余污泥经混合后进行两级中温消化, 消化污泥经浓缩脱水后外运填埋。

1、基本设计数据

设计初沉污泥干重44000kg/d,含水率96%, 设计剩余污泥干重22190kg/d, 含水率99.3%。剩余污泥与初沉污泥混合后经重力浓缩( 设计含水率96%), 泵送至一级消化池, 重力混合污泥总体积为1654.75m3 /d, 污泥干重66190kg/d。

2、消化设计参数

采用两级中温消化, 一级消化池3 座, 停留时间18d, 二级消化池1 座, 停留时间6d, 总停留时间24d。选用柱状池型, 沼气搅拌。每座消化池直径为28.8m, 柱体高14.5m, 上拱及底部锥体高均为2.85m, 单池有效池容10000m3。

3、污泥投配、加热、排放系统消化池进泥、排泥有多种形式可供选择,

本设计采用底部进泥中部排泥的方式, 边进边出, 此种方式既不需要控制排泥, 也不会将未充分消化的污泥排走。生污泥投泥泵全天运转, 在3座一级消化池之间轮换均匀投配。一级消化池通过套筒阀排泥, 溢流装置可保证进出泥量均衡。生污泥和加热至40.5℃的循环

污泥从消化池顶部投泥池通过投泥管进入消化池内, 在投泥池充分混合, 池内污泥温度控制在35℃之内。通过套管式泥水换热器对污泥循环加热, 污泥进出温度设计值分别为35℃、4 0.5℃。循环热水进出温度为70℃、60℃, 热水在外层套管内与内管污泥沿相反的方向流动。由于生污泥轮换均匀投配于 3 座一级消化池, 故二级消化池进出泥均为均匀流, 同样采用套筒阀排泥。二级消化池采用重力排泥, 旁路设置污泥泵预留压力排泥。

4、消化池搅拌系统

消化池内需保持良好的混合搅拌效果, 其作用主要有: 使污泥颗粒与厌氧微生物均匀地混合接触; 保持池内各处污泥浓度、pH、微生物种群均匀一致; 及时传递循环加热污泥带进池内的热量,使全池泥温均匀; 缓冲有机物冲击负荷; 阻止池底泥砂沉积及液面浮渣的形成。目前常用的搅拌方式一般有: 机械搅拌、泵循环搅拌、沼气搅拌三种。设计从池型、能耗、搅拌效果等方面考虑, 采用沼气气体扩散搅拌为主, 泵循环搅拌为辅, 共设置4 台沼气压缩机, 每台压缩气量900m3 /h, 出口压力2.5bar; 3 台污泥循环泵, 单台流量120m3 /h。

5、沼气系统及热水循环系统沼气是一种危险性气体, 沼气与空气以体积比1: ( 8.6～20.8)混合时, 遇明火会引起爆炸[1,2]。设计时密切注意了沼气系统的安全设置及工艺控制方面的问题, 消化池顶设计沼气压力为400mmH2O, 沼气经过水封罐、干式脱硫等装置进入沼气罐,沼气罐设置2 座, 单罐容积3500m3, 工作压力350mmH2O。在污泥处理工艺中, 沼气利用问题直接影响到处理构筑物的运行成本。设计中, 产生的沼气为厂内沼气马达鼓风机和沼气锅炉提供燃气。全系统设沼气锅炉3台, 单台产热量610Th /h。进出水温度分别为58℃、7 2℃, 锅炉低压进气, 压力≮200mmH2O。本着满足消化需热要求、最大限度的应用沼气这一原则, 同时又根据季节不同消化需热不同的实际情况和考虑运行管理的方便性, 将热水循环系统布置如图2所示。

6、消化系统设计小结

郑州王新庄污水处理厂污泥消化工艺与天津东郊污水处理厂污泥消化工艺同属法国得利满公司的技术体系, 其在污泥投配、污泥加热、沼气搅拌、及整体安全性考虑及控制设计中斟酌的问题与文章[1,2]中表述内容基本相同, 本文不再赘述。

三、消化系统运行、管理情况

王新庄污水处理厂于2000年12 月28 日实现通水投产, 污泥消化系统继水区运行后陆续运行, 至今运转良好。这几年的污泥消化报表显示, 从泥量来讲, 2005年全年污泥量平均1223. 45m3 /d,含水率在94.5%～95%之间, 污泥干重在61172.5～67289.75kg/d 之间, 与设计值基本吻合, 体现了王新庄污水处理厂污泥消化系统设计的科学性合理性。

1、沼气产率及甲烷含量以2006 年3 月份中10 日为例( 2006 年3 月14 日至3 月23日)的运行报表( 见表2)可以看出: 污泥消化运行较为稳定, 产气量较高, 每天沼气产量在沼气均值的87.3%～107.7%范围内波动;由于每天进入一级消化池的生污泥量及含水率不同, 所以单位进泥的产气量变化较大, 但变化趋势与生污泥进泥量相同; 如果将不同含水率的生污

泥折算成96%含水率, 则平均每立方96%含水率的污泥产气12.14m3, 年均每m3进泥产14. 42m3 气( 含水率94.89%), 即11.29m3 气/( 平均每m3 进泥)( 含水率96%)。由于每天产气量的影响因素错综复杂, 以平均日进泥核算的产气量更为可信。此数值与“当投入的污泥含水率为96%, 产生的沼气量为8～12倍污泥量”[5]的上限比较接近。实测资料表明本消化系统产气中甲烷含量较高, 基本在63% ～65% 之间, 沼气热值在22.9～23.5kJ /m3 之间, 与文献[3]中数据相符。对于其它组分并无实测资料。

表2 泥区运行报表( 2006.3.14～2006.3.23)

2、运行管理中发现的问题通过郑州王新庄污水处理厂污泥消化系统的投产运营, 一方面, 管理者和设计者积累了宝贵的经验, 另一方面, 通过日常的实际操作, 也暴露出了很多在运行前考虑不周之处。

①本污泥消化系统设计时,自控及自动化程度较高, 但随着水区、泥区及两者互相配合时各种