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 [复制链接]

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京东
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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  z+ O0 `0 x9 C$ Q; X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。2 @% H) R; m2 r5 J7 Q

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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;
" v  ^/ g6 r  s1 U" i1 S(2)查找失稳原因;. p. \, t/ X. D3 L: m
(3)消除失稳因素;; J( f& h, h0 e; v5 D
(4)控制pH直到消化池恢复正常。
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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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01
温度
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0 U: A' E" H" R. D. M% C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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$ \. m: A6 ~- g: `$ i  e' p( P% S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。7 R, [& i. x; c+ I& l

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02
毒性控制

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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。) T" T& `; Z% F
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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。. j4 Y( @# K& V2 x% k2 y  ]6 u! E

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03
pH控制
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. G* U) ~( S( h6 u7 p' X" U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℃。* e$ \) }" j7 F. g7 o/ }0 A) W

3 L& a. F( h" g5 wVA/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%。
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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。6 t/ @* i8 J; M& B
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碱度投加盘可通过下列步骤计算:, B4 U4 k6 ?; N9 v8 W9 t$ q/ r

, \( _0 E: r7 m  k, x7 @(1)测定挥发酸浓度和碱度(以CaO3计)。& I  z) A) J5 [+ ]" H8 a
. z3 u/ i0 o( G" z
(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:
" p% q/ s& K' h9 Y
" S9 \0 k! W" \' n碱度(mg/L) = 挥发酸(mg/L)/0.1  a% l. T. ?" y+ a
0 @- d3 I$ [- B$ c7 u) [6 b  u
(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。8 A( h5 }8 C; Q9 Q9 f, A+ [/ x

/ X# x) q7 s: F& X1 j(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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% y7 M  i5 l9 _& v5 I(5)根据药品纯度校准药品投加量。1 J' i9 \2 Z0 R5 o; K) y- j2 t
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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:8 h% x2 h5 s, k! ]2 G
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药品投加量(kg) =        碱度投加量(mg/L)        x消化池容积        / 10^61 ^& E, X# Z3 ^( d6 u

2 |" C$ L8 a( g) f( q药品投加量(lb) = 碱度投加量(mg/L)×消化池容积(gal)×8.34  (lb/gal) / 10^60 U' B) Q, ]/ T- k& i' C
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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。' m& T& w2 Q! F* T9 k
) y& g$ G, H& B" y. \) k
04
消化池泡沫
0 \+ b) i" Y2 X

: M. }* k0 @$ t* X& I  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:  k; C7 T' l/ ]! P

" I3 Z$ J* }3 ]" o(1)消化池间歇进料;; v+ C3 |; |8 r/ G0 c

1 M' f3 r9 g+ o/ \1 ]6 \- ]1 |3 R4 B(2)分开进料或初级污泥和剩余活性污泥混合不充分;5 ^) I$ m: T( p1 k) [: {6 |
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(3)搅拌不均匀或采用间歇搅拌;
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. E( ~6 A2 `5 j(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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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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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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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。. L; c8 Y. l- \4 \( k5 ]9 J9 [

  H% i- g4 ]" _4 p5 a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。, }; y3 v2 o6 ]0 n' H3 _  l
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