9、周转时间的计算
; z# [6 H7 c7 |: E# q' I( }% l
7 P+ d- t8 w% I9 @' f3 m消化池中污泥的周转时间可由消化池容和、除以泵送速率计算得到。周转时间可以反映搅拌系统所提供的能量。周转时间只能用于分析泵搅拌混合系统,在此系统中测定泵送速率。周转时间的计算公式如下:4 p% _0 a6 ~. C8 O
C5 y+ G1 y1 j5 F$ V6 x
TR=DV/PR( I% h7 Z( N. T& N# q. k& |
4 s3 ~' r, a' D2 A式中 TR一周转时间(min);4 x% o3 L: u5 \9 x0 m5 c; x
DY一消化池容积,可以通过纵向深度、消化池直径和底部锥形容和、得到(L);& H' r/ z" _6 ?( C3 s) r! I
PR一泵送速率(L/min(gpm))。
- [, L7 U4 }6 y8 _3 K
* y+ _$ W' s$ e3 i% ^周转时间通常为2-4h,计算流体动力学也能用来计算周转时间。通过评估搅拌能量也能反映整个搅拌系统的效果。搅拌能量的范围通常为7-13kW/L。
7 ]: a3 Y1 L1 |. \( K
8 Y' R, }. E5 M% _& `10、消化池的加热系统
4 Z. { w) M D6 ?$ D3 t0 h
/ W4 {, r: @ ^6 A% F O
! T% u. w) a9 C1 U* H加热理论:每一种产甲烧菌均有一个最佳生长温度,如果温度波动植围太大,产甲烧菌就不能形成消化过程所需的较多且稳定的菌群。事实上,消化过程在温度低于10℃时即停止。大部分消化过程在中温(32-33℃)下进行,也有一些在高温(55-60℃)下进行。无论选择进行中温消化还是高温消化,消化池内的温度不应偏离其范围0.6℃尬。一旦消化池发生变化,最好记录下消化温度,并观察温度变化。' k* m8 l: x8 s* @
9 v% E$ Y2 d. V* p由于产甲烧菌对温度很敏感,所以维持恒定的消化温度是一个非常重要的操控因素,需要一套稳定可靠、维护方便、易操作的加热系统。没有加热系统,消化过程仅能维持几天。$ ]1 {$ E$ @4 I) E
2 i4 L1 d7 ~% M( H
消化过程所需的总热量建立在以下基础上:
3 V, ]8 N+ `. Y; {4 Y7 n+ T/ I k4 X$ q3 i! Q/ Q5 Y) U
1)污泥加热一加热进入消化池的原污泥,使其升高到工作温度的热量;
: W; A; ~2 H# s; X. Z% b$ }* _- s; M
2)传导损失一补偿从消化油分散到周围环境中的热损失。' s8 K0 p% {( S9 h+ T9 j
5 B6 z, s+ }9 y: G3 J' ]* Q! G W(1)污泥加热) T) a, z& I% O6 E% \. U0 i
5 M2 g8 h3 v; f/ q; E d
进入消化池的污泥温度一般都低于消化过程温度,故必须对污泥加热。污泥加热到消化温度需要的热量一般占总热量的60%以上。供进入消化池污泥加热到消化温度所需的热量诈算见下式:! _9 _2 l# y1 d \3 C/ F- R- M
5 s( y* z8 o0 q
Q=S*Cs*(To-Ti)
6 ?9 [- {& z7 v2 H5 @5 m! ^1 n0 e! P; P5 L" y2 v/ J
式中 Q一污泥热负荷(kJ/d);S一污泥质量流量(kg/d);7 l3 p8 v! C) a" j3 r9 ?+ p
Cs一污泥比热容(4.2kJ/(kg.℃));* q5 c, l; l) N+ G
To一消化池工作温度(℃); P h# n3 Z% t6 ] k6 H
Ti一进泥温度(℃)。4 p# ~: L# x7 r* v! L7 l1 b
8 D+ n( d, ^$ K2 y+ D对进入消化池的污泥进行浓缩,降低污泥的含水率,可有效降低将污泥加热到消化温度所需的热量。
: d1 J( |$ K& v; E0 E: E$ y, n, [- v; _, x" p. S/ K% U
消化池的进料次数影响?亏泥加热系统的能力需求。例如,若系统设计采用24h连续进料方式,但实际在3h内就完成一天的进料,那么系统就处于超负荷运行状态。超负荷运行将导致消化池内温度骤降,重新恢复需花费当天剩余的时间。温度波动对厌氧菌不利。( [( h" u& y4 f' n8 I' U8 {. ^
9 w) [* c7 P2 L8 O: V0 S(2)传导损失& N3 y; e$ X. M { ?8 L! Q4 ~
' E% |0 V4 |0 |1 |" Y; Q
弥补消化池传导损失所需热量计算见下式:
; j3 d6 J- I+ Q6 a5 M4 j7 x) W0 k' ?- @( `- M# S/ {4 q
Q=U*A*(To-Ti)
4 J9 `) Z3 S; ^1 k: x/ K
$ O4 o* W+ k A+ h& F# |. X. n式中 Q一消化传导损失(kJ/d);1 t7 n' h" t: Z" u3 \: S
U一传热系数(kJ/(d·m2·℃));
* F. a! [! I" IA一传导损失的消化池表面积(m2);
, R8 F G, X8 W- L: x* {To一消化池内污泥蝇度(℃);Ti一环境温度(℃)。
; g3 [% c& |3 S0 v# d9 n+ h9 p) m& T
因为消化池内不同区域有独特的热传递条件,如传热系数或周围环境温度都不同。, |; C% W* V: t1 G6 |
; P1 [2 `4 w$ _3 ~, |( S ]
应分别计算出消化池各区域的传热损失,再各项相加估算出消化池的总传热损失。传热系数可根据美国水环境联合会的《市政污水处理厂的设计》(WEF,1998)表22-12、表22-13和《冷却和加热负荷计算手册》(McQuiston和Spitler,1992)以及生产商提供的产品信息估算。若传热损失发生在消化池某一位置,如消化池盖,则传热损失将会特别高,应考虑对该部分使用保温材料。0 S! Y. V/ B3 v! h% J
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11、内部加热系统
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6 L- g, L4 x# Z' J& A& d2 m0 e0 r: R/ N. ^- g1 G9 ?: I
内部加热装置在消化池内部传递热量。早期内部加热装置的管道安装在消化池内墙面.混合管装有热水套,如图。0 k. I* ]1 R3 v4 Y8 H) r
z0 H3 Z. W0 C( b2 \$ g% B
* L+ j$ @ e9 _8 g1 S8 K' F& ~( |0 J1 y7 V" N1 r, M
$ Y$ |/ L# L& R1 Z( r7 ]- C* y8 s由于加热设备和管道系统的检修保养很困难,只能在消化池放空的情况下才能进行,内部热交换法应用不多。另外,碎布条和砂石其他碎片等易在管道表面累积,不仅降低了热交换效率,还增加了清理频率。- X2 w7 X; U u! x @
* d! M' w- _& S; u0 u, i, l
12、外部加热系统
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7 l2 g$ ]6 G* S0 C; F; K在外部加热系统中,污泥通过外部热交换器再循环,如图。
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0 c5 T- o6 C5 Y8 e8 Z
: q8 K8 k! o; Z: G% F7 A F* n
! ?3 `. [) a( d1 Y) P) C! v S- P1 A循环泵的流速保持在l.2m/s在加热面形成紊流,减少结垢。
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# N4 J4 h& w9 w# k- {进料泵和循环泵联动,污泥进入热交换器后,循环泵即开始运行。污泥进入消化池前,对进料污泥和活性消化污泥进行混合和预热,可避免造成局部低温和污泥活性不高。进料污泥也可以通过与热交换器排出的热污泥混合进行预热。
( d3 j5 [( _ h
/ q/ P; W. z. n% b6 ~应对热交换器的进口温度和出口温度进行监测。若两处温差明显降低,说明污泥泵、热水泵或热水供应可能出现了故障导致热交换量减少。若系统运行正常,也需检查热交换器表面是否出现堵塞或结垢问题。
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3种典型的外部热交换器类型是:套管、水浴和螺旋板。
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5 q2 s* y/ M6 g# S下面将对这3种热交换器的运行进行介绍。- `9 h. @, d: w/ p- v1 m; S; E7 r
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1.套管换热器
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套管换热器由弯曲排列的污泥管组成,污泥管外绕有更大直径的水管,如图。
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9 ^- [" X# \; r2 C2 O, v* a亏泥通过污泥回转弯头在污泥管道内来回流动,与外部水管内的热水交换热量。热水在污水管道和热水管道之间的环形间隙流动,流动方向与污泥方向相反,从而使热传递最大化。为使、污泥在管道内表面的累积最小,热水温度通常限于66℃(150°F)。应定期检测通过换热器的压力。
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压差增加说明可能出现污泥累积或结垢现象,需要清洗污泥管道。通过移除每段螺旋管末端的弯管可进入管道内部。若管道足够大能容纳“清管器”进入,也可用它 来清理管道。如果管道堵塞现象严重,那么可在热交换器前安装破碎机,打碎纤维和碎布条等容易在消化池内累积的物质。格栅也可用来去除污泥中的粗大纤维和布条。0 a! _; M$ y: m0 m. c+ p
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1.管壳换热器和水浴换热器; |$ `3 u& a/ ]
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管壳换热棒和水浴换热器由螺旋排列于热水播中的管道组成,如图。
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1 W; m; S3 d, X; w4 y$ E2 I4 I& s* F7 L0 d/ X& E+ y" D+ k
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管壳换热器中,热水直接流经挡极,提高了传热效率。用热水泵在水浴锅中形成紊流,从而增强传热。同套管换热器一样,需随时检测通过精泥管道的压力以防管内结块或结垢。
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3. 螺旋板换热器
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# L7 P2 |' Z5 ^9 q螺旋板换热器(如图)由两块金属板长条卷成的一对间心螺旋通道装配而戚。两个螺旋通道交替关闭,形成污泥和热水各自的通道。为使污泥能顺利通过通道,螺旋通道通常配有较链门。
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应定期检查螺旋板换热器的污泥通道是否堵塞。必须将分离同轴板的长条间的堵塞去除。为监控清通前后的堵塞程度,需要每天读一次压力表读数。压力差的剧增表明通道堵塞。为了有效防止堵塞,螺旋板换热器前一般装有破碎机。
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