污泥和餐厨垃圾协同处理工程厌氧消化系统的启动调试

3.4分析检测

厌氧罐启动调试过程中，需要定期检测各项数据。主要检测的数据有：产气量、温度、pH值、挥发性有机酸(VFA)、碱度(ALK)等。在厌氧罐启动调试过程中，如果进料控制不当，负荷过高，厌氧罐可能会出现“酸化”。特别是本项目采用污泥和餐厨垃圾协同处理，餐厨垃圾有机物含量高，极易“酸化”。在工程中，厌氧罐启动调试时主要的指标和参数如表2所示。当厌氧罐相关指标出现异常时，可适当降低进料甚至停止进料，避免“酸化”。

表2 厌氧罐启动调试主要指标和参数表

厌氧罐启动成功主要体现在以下几个方面：一是厌氧罐中料液的各项指标，如pH、VFA和ALK等几项工艺运行参数在表2的允许范围内;二是厌氧罐内料液温度达到工艺控制温度;三是厌氧罐进料后所产生的沼气甲烷含量>50%。甲烷含量可采用气体成分分析仪分析测试，在实际工程中，甲烷含量可采用取样点火测定(如图4所示)。一般情况下，当甲烷含量超过50%时，取样沼气可直接点火。沼气点火成功标志着厌氧罐启动成功。

图4 沼气取样点火

4沼气置换

甲烷是沼气的主要成分，其在空气中的爆炸极限是5%~15%(体积比)。在厌氧罐启动调试过程中，随着沼气产量的不断增加，存在着爆炸的危险。因此，在大中型沼气工程中为确保调试过程中的安全，需要进行沼气置换。

4.1厌氧罐集气区

本项目厌氧罐带有气囊，集气区在启动初期含有大量的空气。随着沼气不断的产生，所产生的沼气和集气区空气不断混合，气囊会逐步升高。采用氮气置换操作困难，且需要的氮气量较大，厌氧罐集气区直接采用沼气置换，即当气囊上升到一定高度后，手动开启紧急排放装置放空气囊的混合气体。排放多次后，确保所产沼气中甲烷含量>50%，沼气即可输送到后续处理单元。

4.2沼气管路和沼气系统相关设备

本项目所产生的沼气提纯后一部分用于沼气锅炉，一部分进入天然气管网，紧急情况下还可以送入沼气火炬系统直接燃烧。沼气管路、过滤器、凝水罐、沼气提纯系统等都含有大量的空气，在调试沼气提纯、沼气锅炉和火炬系统时也存在着爆炸的危险。为确保调试过程中的安全，沼气管路和沼气系统相关设备里面的空气采用氮气置换。本项目采用氮含量>99.9%的液氮进行置换。在置换过程中，控制注氮温度、速度和压力，尽量低位通入氮气，高位排出氮气。在沼气管路和沼气相关系统末端取样检测，当氧含量降低到2%以下时，表明氮气置换合格。

5安全措施

在调试过程中，存在着沼气爆炸、沼气中毒、高处坠落、触电和机械伤害等风险。针对这些风险，调试过程中都应采取相应的措施。沼气爆炸主要防范措施是合理划分防爆区，沼气中毒主要是给调试过程中相关人员进行安全教育。

5.1防爆区划分

本项目厌氧罐有气囊，厌氧罐和双膜沼气柜的爆炸危险区域等级和范围划分如图5所示。(1)厌氧罐外部罐壁上半部外4.5 m以内、双膜沼气柜外膜最大直径外4.5m以内，至罐或柜顶最高点以上7.5 m的范围，设为2区;(2)厌氧罐气囊与罐顶之间、双膜沼气柜内外膜之间设为1区。

5.2硫化氢中毒

沼气中一般含有少量的硫化氢。H2S是一种强烈的神经毒物，对粘膜有一定的刺激作用，易引起角膜炎，与人体细胞色素氧化酶中的铁作用，引起组织缺氧而造成呼吸困难，大量吸入会引起肺水肿。H2S中毒的表现随着接触的浓度、时间可分为：轻度中毒、中度中毒、重度中毒。当H2S浓度在100 ppm时，刺激咽喉，引起咳嗽，3~10 min会损伤嗅觉神经和人的眼睛，有轻度头疼、恶心症状，脉搏加快，接触4 h以上可能导致死亡;当H2S浓度在1 000 ppm时，立即失去知觉，造成死亡，或造成永久性脑损伤，智力损残;当H2S浓度在2 000 ppm时，吸上一口，将立即死亡，难于抢救。

6结论

厌氧消化系统的启动调试是一个系统工程，涉及到加温、接种、进料、搅拌、分析测试、沼气置换和安全措施等多个环节。镇江市餐厨垃圾及城市污水厂污泥协同处理项目作为国内首个采用污泥和餐厨协同处理并已成功运行的项目，在厌氧消化系统的调试过程中，编制了周密的调试方案，在各方的通力合作下，3个月左右的时间将4个总有效容积为10 800 m3的厌氧罐顺利启动调试成功。大中型沼气工程厌氧消化调试过程中，启动过程中的能耗费用较高，本项目在夏季高温时启动，据测算比冬季低温时启动节省能耗约50%~70%。本项目的成功经验，可为其它类似工程厌氧消化系统的启动调试提供借鉴和参考。

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