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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1 g/ c1 t+ K3 T5 S! H; _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;4 H1 {( ~4 L4 P, \$ L: [
(2)查找失稳原因;) b/ b# k: q3 d& `1 q' p
(3)消除失稳因素;
+ D2 q6 O8 _ a- O(4)控制pH直到消化池恢复正常。 2 y0 S+ A6 m e* b6 k0 J. K
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。( V; j; s# w, Z% A! z
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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。: I1 b, M' }$ v' N& W
$ @8 ^* \2 I1 [+ b( B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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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。/ M/ p6 d' B6 e& [( _
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! J" C' b1 B8 ^! J9 A* t5 O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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几种化合物的抑制水平见下表。
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4 x5 z( s6 D( p, K _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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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。* n% i4 l1 Q2 k! Z1 e1 s# @
0 e( u/ K. }1 X) X& a2 H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℃。
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9 N" X5 q" v% D! vVA/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%。 \/ i: p5 m" O/ E8 J m
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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。" ]- H3 b2 {* m6 M; c9 b M+ n9 r
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碱度投加盘可通过下列步骤计算:
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9 [" K& h6 ^2 j' N- J(1)测定挥发酸浓度和碱度(以CaO3计)。
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' B8 i1 c- G+ Y* L9 f(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:
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碱度(mg/L) = 挥发酸(mg/L)/0.1
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3 z3 _# w) w8 z, h9 s5 Z% E- ~(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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1 i# m* z% s0 D& _2 D6 `% Z(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。$ I2 F2 Z# X7 x1 m& e
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(5)根据药品纯度校准药品投加量。 N" s5 h5 M3 @6 p& R; a
4 }' d/ b; x! V" a( `3 e) {: u(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:1 f/ H) r8 b7 }2 {+ z; G) Z, h
0 Y* i6 P6 C. J, D7 `. Z药品投加量(kg) = 碱度投加量(mg/L) x消化池容积 / 10^6 Q' W& k1 [# T& S l, o
1 m3 V! `" U7 b" ^药品投加量(lb) = 碱度投加量(mg/L)×消化池容积(gal)×8.34 (lb/gal) / 10^69 `. O2 m6 o% @1 b0 {
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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。, U, X3 C: c: T# H4 L& v
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- \1 v) U; u0 r+ Z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。
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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:
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: D, Z! h9 Q o9 i' Z9 z$ E(1)消化池间歇进料;- G( n) |5 Y9 v6 G4 h* \
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(2)分开进料或初级污泥和剩余活性污泥混合不充分;: i! n! A" y1 g( ^
" Y" y1 s, G' w7 N(3)搅拌不均匀或采用间歇搅拌;
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" ]% K3 p* G# g! \/ Q$ k(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$ R& |& B6 [1 f1 D+ |
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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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4 U) T) L# G# a* }2 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。
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; c D3 J0 c4 x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。2 @* t: u$ x2 Z
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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。8 G1 e, N7 Z9 @1 _
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