剩余污泥 详解 | 剩余污泥厌氧消化系统运行之消化地失稳和控制方法

引起消化池失稳的主要原因有4个：水力负荷过高，有机负荷过寓，温度应力和有毒物质超负荷。
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水力或有机负荷率每天超出设计值10%以上，即发生水力负荷和有机超负荷。控制负荷过高的方法有：管制消化池进料和保证消化池容积不因砂石积累或搅拌不良而减少。控制消化池进料应注意进料前的前处理、沉淀和被缩，以确保进料污泥浓度在合适范围内。

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如果发生消化池失稳，可通过下列方法进行有效控制：
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(1)停止或减少进料；
(2)查找失稳原因；
5 T7 J, a4 |; B: c$ {(3)消除失稳因素；
6 u: j& X, ^4 w(4)控制pH直到消化池恢复正常。

如果只有一个消化池失稳，可适度增加其余消化池的负荷，使失稳消化池恢复正常。如果几个消化池同时超负荷，要求有其他方法来处理这些过剩污泥。可以考虑将这部分过剩污泥转移到其他设施临时贮存，或经化学稳定处理后再进行处置。
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温度

消化池温度在lOd内变化超过l-2℃会引发温度问题，抑制微生物，降低产甲烧菌的生物活性。如果产甲烧菌活性不能尽快恢复，而不受温度变化影响的产酸菌又继续产生挥发酸，最终会消耗大量可用的碱度，导致系统pH下降。
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温度问题最常见的起因是消化池负荷过高，超过了加热系统的瞬时功率。大部分加热系统最终可以加热消化池物料到运行温度，但经受不起温度变动。
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) [; y- l- M! j6 E6 y( S6 X& E另一个起因是消化池在最适温度范围外运行。例如，中温消化的最适温度范围为32-38℃，温度低于32℃生物过程进行缓慢，温度高于38"C消化效率得不到提高且造成系统能源液费。

02

毒性控制

' O0 L) `5 Y- k/ E厌氧过程对某些化合物很敏感，如硫化物、挥发酸、重金属、钙、销、拥、溶解氧、氨和有机氯化合物。一种物质的抑制浓度取决于许多参数，包括pH值、有机负荷、温度、水力负荷、其他物质的存在，以及有毒物质浓度与生物质浓度的比值。
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% q) g! c- n  s/ \几种化合物的抑制水平见下表。
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4 P7 c8 F6 L; e/ o" C0 F4 b& u可以通过添加硫化钠、硫酸铁或硫酸亚铁缓解重金属的毒性。由于有毒重金属硫化物溶解度比硫化铁低，有毒重金属会形成硫化物沉淀析出。可用氯化铁形成硫化铁沉淀来控制硫化物的浓度。这些化学物质的过度使用可能会导致pH降低。
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03

pH控制

" a2 T7 `3 u% V3 c7 r控制消化池pH的关键在于，投加碳酸氢盐碱度与酸反应，缓冲系统pH至7.0左右。直接或间接投加的碳酸氢盐可与熔解的二氧化碳反应生成碳酸氢盐。用于调节pH的化学药品包括石灰，碳酸氢铀，碳酸俐，氢氧化俐，氨水和气态氮。投加石灰使卫生条件变差，且会生成碳酸钙。虽然氨化合物也可用于调节pH.        但可能造成微生物氨中毒并增加回流处理工艺的氨负荷，因此，不推荐使用氨化合物调节pH。
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消化池运行不正常时，挥发酸浓度在碳酸氢盐碱度消辑之前开始升高。由于碱度耗尽之前pH不会降低，所以只能是消化池已经失稳后才能观察到pH降低。消化池运行不正常时碱度、挥发酸、甲烧产量、二氧化碳产量和pH之间的关系如图。
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控制pH的合适化学剂量可以通过测得的挥发酸和碱度浓度计算。VA/ALK应大约为0.1-0.2。当VA/ALK大于0.3-0.4，应采取措施使挥发性固体负荷率由1.6kg/(m3·d）降到1.2kg/(m3·d），从而可使进料速率和排料速率降低约25%，同时维持消化池内部污泥温度在35土l℃。

VA/ALK增加到0.5或以上，表明消化过程不稳定，需要增加碱度。通常利用挥发酸浓度可以计算得到适当的碱度剂量。挥发性团体负荷率应从l.6kg/(m3·d)降至0.8kg/(m3·d），从而可使进料速率和排料速率降低约50%。

VA/ALK增加到0.8或以上，表明消化过程已不正常，此时pH下降，产甲烧菌受抑制。需要增加碱度并使挥发性固体负荷率降低至0.16kg/(m3·d），直至UVA/ALK比降低至0.5或以下。

碱度投加盘可通过下列步骤计算：

(1)测定挥发酸浓度和碱度(以CaO3计）。
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) v. b6 D& y" ](2)选定VA/ALK为0.1，通常测定的挥发酸浓度按下式计算出所需的总碱度：

5 K% c$ C5 [& ]' T碱度(mg/L) = 挥发酸(mg/L)/0.1

(3)第2步计算出的总碱度值减去测定的碱度值得到所需碱度投加量。
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(4)通过下表列出碱度当量比值与第3步计算出的碱度投加量计算相应的药品投加量。
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(5)根据药品纯度校准药品投加量。
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(6)根据消化池容积计算总药品投加量，药品剂量计算公式如下式所示：

药品投加量(kg) =        碱度投加量(mg/L)        x消化池容积        / 10^6
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/ n+ j. E1 s2 K+ U$ Z3 \( Z药品投加量(lb) = 碱度投加量(mg/L)×消化池容积(gal)×8.34  (lb/gal) / 10^6

5 \7 P% x) r9 l5 f3 U- \为避免换热器和管道结垢，可以适当延长投加药品的时间。通常情况下，碱度每3-4d增加一次，搅拌均勾并经常监测挥发酸、pH和碱度。避免阳离子和碱金属形成毒性物质，并确保真空减压装置可正常操作。
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04

消化池泡沫

消化池泡沫由半液体基质中的小气泡组成，相对密度为0.7-0.95.气泡在污泥层下形成，一旦形成即被截留。

+ P8 _/ ?' y* u$ {尽管发泡现象很常见，但如果气泡堵塞管道或溢出消化池即可认为泡沫过量。过量的泡沫会导致消化池有效容积减少，结构受损，溢出，破坏气体处理系统，以及产生恶臭并有碍观瞻.引起消化池发泡最常见的原因是有机负荷过寓，导致VFAs产量过高，不能完全转化为甲烧。产酸菌(可释放二氧化碳)工作效率比产甲烷菌高，通常二氧化碳量的增加会引发泡沫形成。引起有机负荷过高的因素包括：

(1)消化池间歇进料；
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) _6 }# d8 O- b; N0 i7 \(2)分开进料或初级污泥和剩余活性污泥混合不充分；

(3)搅拌不均匀或采用间歇搅拌；

(4)消化池进料中油脂或浮渣含量过高(当采用批式进料方式时尤其易出问题）。降低有机负荷的方法有：连续进料(或尽可能经常地连续进料）、进料前不同污泥混
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( }4 h# h1 N+ d' V合充分、确保搅拌系统正常工作、限制消化池进料中油脂和浮渣含量。间歇进料或搅拌不均匀不仅导致有机负荷过高，还会在液面上形成浮渣层。进料浓度高于设汁值还会给搅拌系统带来不良影响。
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( l$ l& N$ I5 A' S: j气体管道堵塞也可能导致发泡。如果水在气体管道中积累，会导致管道阻塞，这将增加消化池顶部压力。当阻塞清通后，压力骤降，从而引起消化池物料发泡。经常从气体管道中排水可有效防止这种情况发生。

丝状菌，如诺卡氏菌，其结构能储存气体并释放出表面活性物质，富集在起泡沫表面引起发泡。通常可以通过控制液流和消化处理过程控制丝状菌。
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: P8 I6 o2 n+ h进人消化池的污泥类型也可能引起发泡。通常情况下，进料含有100%剩余活性污泥或剩余活性污泥与初沉污泥比例过高容易导致发泡。
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