国内最大热水解-厌氧消化污泥工程设计案例

消化罐底部中间高出池边0.5 m左右，池心向周边形成一定的坡度，且在搅拌器流态作用下，泥砂易沉积在周边，因此在周边最低处均匀设置3处排砂管，必要时对消化池进行清空排砂(如图6所示)，有效排出池底沉砂;也可通过上部溢流出料口排泥，溢流出料口同时具有水封功能，能够保证罐内沼气不会泄漏到罐外产生危险，同时也使罐内保持恒定的液位。

2.3.2 沼气中H2S含量控制的优化

污泥消化产生的沼气中H2S含量较高，后续沼气脱硫运行费用较高，由于FeCl3可有效抑制H2S从沼气溢出，本工程优化设计，在热交换车间设置FeCl3投加系统，将FeCl3投加在热水解后污泥消化池前的污泥管道中，减少沼气中H2S含量。设铁盐储罐2套，单套有效容积25 m3;加药泵4台，单台流量120 L/h，扬程6 bar。

2.4 污泥板框脱水系统设计优化

板框脱水系统用于对污泥进行脱水处理，是污泥处理流程中最后一个环节。板框脱水系统设计规模320 tDS/d。主要包括调质池、储药池、脱水机房、附属设备间、出泥通道(如图7所示)。

调质池18座、FeCl3储药池3座，均设于脱水机房外。通过向污泥调质池中加入FeCl3调理剂，对消化后污泥进行调理，改善污泥脱水性能。设有加药系统3套，每套含加药泵6台(单台Q=20 m3/h,H=20 m);设有PAM加药系统3套，每套含稀释水箱1座，稀释泵、补水泵各2台及絮凝制备系统1台，制备0.5%PAM溶液，PAM溶液加入高低压进泥泵前泥管上的静态混合器，与调质池内污泥在管道中混合。

脱水机房分A、B座2座，共设有板框脱水机24台(处理能力18 t/d，过滤面积800 m2)，18用6备;高低压进料泵24组(低压流量120 m3/h，压力60 m，高压流量40 m3/h，压力120 m);压榨系统3套。

板框脱水机的工作流程为进料-压榨-反吹-卸料4步。首先通过低压进料泵将污泥泵入压滤机，当进料压力稳定在0.6 MPa左右时，再通过高压进泥泵进料;进料完毕后，启动压榨系统对污泥进行挤压脱水，压力2.2 MPa;压榨结束后，压榨水回流到压榨水箱，压滤机中的残留污泥通过压缩空气反吹回调质池，同时将膜腔内的滤液吹回滤液收集管道。反吹结束后，翻板打开，推板退到最后端，滤板被拉开，腔室中滤饼掉落到下部带式输送机上。泥饼被送至2台破碎机，破碎后粒径小于30 mm，并通过泥装车外运利用。

2.4.1 压榨系统优化

本设计考虑到北京污泥中有机质含量较高，且有未运行热水解而直接脱水的工况可能，脱水较稳困难。为达到满意的脱水效果，需更长的压榨时间，在实际运行中压榨时间甚至翻倍，从而导致压榨水池储量严重不足，本工程设计时适当扩大压榨水池有效容积，设计压榨水池有效容积79 m3，以保证不同工况下脱水的正常运行。

2.4.2 冲洗系统排水的优化

压滤机工作一段时间后，滤布的孔隙内会堵塞一些固体颗粒，影响过滤效果，这时启动冲洗系统(分为3组，每组包括柱塞式冲洗泵3台，2用1备， 10 m3冲洗水箱1座)对滤布进行清洗，水压为6 MPa。洗布废水被翻板接住，通过两侧的冲洗水槽汇集进入滤液总管排出。

洗布废水通常为泥水混合物，污泥容易堵塞传统冲洗水槽下料口，本设计在传统的基础上对此部分进行设计优化，增设泥水分离装置，以保证废水正常排放，见图8。

2.5 沼气系统

沼气产量与污泥有机质含量有关。沼气产量为6.84~11.62万m3/d，根据消化系统产生的气量不同，沼气可以经过球形双膜气柜缓存，或进入脱硫设备处理后送至沼气锅炉房和发电机房利用。沼气系统主要由球形双膜气柜、干式脱硫设备、燃烧器、锅炉发及电机房组成。

2.5.1 球形双膜气柜

球形双膜气柜共3座，体积按平均日气量25%进行设计，每座储气量8 500 m3，工作压力1.5 kPa。气柜顶部设超声波探头以测算沼气储量，气柜沼气管路上设有水封结构的安全阀，以保护内膜不超压。

2.5.2 干式脱硫塔

干式脱硫设备共4组，每组2座脱硫塔，单座处理能力1 000 m3/h。干式脱硫塔采用高效氧化铁作为脱硫剂。进口H2S浓度小于1 000 ppm，处理后沼气内硫化氢含量小于50 ppm，送至沼气锅炉发电机房。

2.5.3 燃烧器

本工程燃烧器为自动控制暗火式燃烧器。燃烧器燃烧温度在500~1 200 ℃，主要在沼气利用系统方式出现故障、或不能利用全部沼气时，燃烧掉系统内部分或全部沼气。设燃烧器3台，单台处理能力1 600 Nm3/h，进气压力0.5~1 kPa。

2.5.4 沼气锅炉及发电机房

沼气锅炉及发电机房设置燃气/沼气双燃料蒸汽锅炉4台，3用1备，单台制备蒸汽能力为6 t/h，蒸汽压力1.25 MPa，所产生的蒸汽供热水解及厂区采暖使用。多余沼气可用于发电，依据季节的变化，用于发电的沼气量为总产气量的33%~36%，约3.36~3.84万m3/d，可发电量为3 630~4 148 kW,进行测算可满足泥处理中心31.8%~36.2%的用电量。

3 运行效果

本项目已于2017年10月初试运行，试运行以来各项指标均达到设计要求。其中: 沼气产率(有机质含量约65%)为288~302 m3/tDS，泥饼pH 7.0~7.5;泥饼含水率不大于60%;处理后H2S浓度为不大于45 ppm。

4 结论

热水解-厌氧消化-板框脱水工艺实现了污泥的稳定化、减量化、无害化和资源化的处理目标，符合我国能源节约和清洁能源的发展战略。该工程的实施运行，使热水解厌氧消化工艺在污泥集中处理工程建设中具有可行性，同时为类似工程的设计建设及运行提供了借鉴。

微信对原文有删减。原文标题“北京市高安屯污泥处理中心工程设计及优化”;作者：刘议安、田宇、马迁、黄鸥;作者单位：北京市市政工程设计研究总院有限公司 北京城市排水集团有限责任公司。刊登于《给水排水》2018年第8期。

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