污水厂污泥消化处理系统关键的几个技术问题

1、CHINA MUNICIPAL ENGINEERING第6期(总第170期2013年12月No.6 (Serial No.170Dec. 2013污水厂污泥消化处理系统关键的几个技术问题胡 维 杰上海市政工程设计研究总院(集团有限公司,上海 200092在20世纪90年代,我院在国内设计了第一座污水处理厂污泥消化池以来,全国各地陆续建设并运行了较多的污泥消化池。虽然部分污泥消化工程至今运行状况较好,为污泥的减量化和稳定化发挥了积极的作用,但由于多种原因,污泥消化处理的总体技术水平仍然较低。在欧美发达国家较成熟有效的污泥消化处理工艺,却在国内设计、建设、运行等方面遇到诸多问题。结合国内某些污泥消

2、化处理工程实际情况,从污泥消化系统热平衡计算、高含砂含渣量对消化处理系统影响、沼气所含高浓度硫化氢、系统总平面布置、防爆区区域划分、沼气的收集处理、单体安全措施等方面,分析、总结污泥消化处理系统关键的几个技术问题。1 确保污泥消化系统热平衡计算的准确性污泥消化池的净能产量是消化处理系统产生沼气的总能量与用于维持消化处理过程能量消耗之差。影响污泥厌氧消化处理净能产量的因素较多,包括处理污泥量、进泥含水率、污泥性质、消化温度、进泥温度、环境大气与土壤温度、消化池内污泥停留时间、消化池保温性能、锅炉与热交换器等供换热设备及管路系统的热损耗情况等,然而国内污泥消化处理系统的热平衡设计的准确性不够。如南

3、方某污水处理厂,设计污泥有机物含量为70%、有机物去除率为50%、去除VSS 的沼气产收稿日期:2013-09-12作者简介:胡维杰(1972,男,高级工程师,本科,主要研究方向为排水工艺。摘要:自20世纪90年代上海市政工程设计研究总院(集团有限公司设计国内第一座污水处理厂污泥消化池以来,建设并运行了较多的污泥消化池。但由于多种原因,至今国内污泥消化处理的总体技术水平仍较低;而欧美发达国家较成熟有效的污泥消化处理工艺,在国内设计、建设、运行等方面遇到诸多问题。结合国内某些污泥消化处理工程实际情况,剖析了污泥消化处理系统需注意的几个技术问题。关键词:污泥消化处理系统 ;高含砂、含渣量 ;高浓度

4、硫化氢 ;防爆区中图分类号:X703 文献标志码:A 文章编号:1004-4655(201306-0055-03DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2013.06.018率为1 m 3/kg。但这些关键性工艺设计参数在实际运行中均较难实现,尤其是二沉池剩余污泥中的运行数据与设计参数有一定出入,需进行复核。按国家建设部、发改委发布的城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行(2011年3月(简称指南,污泥有机物分解率一般为35%45%,去除VSS 的产气率一般为0.751.1 m 3/kg。在有机物含量、有机物分解率、沼气产率下调的情况下,污泥消化处理系统的能量平衡问题会更加

5、突出。2 对污泥中高含砂、含渣量的影响采取对策在国内污水处理厂中,由于雨污分流不彻底等原因,非常普遍的是进厂污水中的砂砾含量较高,即使经过沉砂池的预处理,仍有大量细小砂粒进入沉砂池的污水处理设施中,使得污泥中的含砂量远远超过了欧美发达国家的平均水平。为了保障污泥厌氧消化工艺系统的正常运行,有必要对污水处理厂的沉砂池出水污泥中的含砂量和砂粒粒径分布进行测定,并从技术和经济方面评估其对污泥消化处理系统正常运行产生的影响。污水的预处理过程对于污泥处理设施的正常运转至关重要。一些污水处理厂的配水渠道内严重积砂,污泥泵经常堵塞并过度磨损,寿命大大降低。很多污水处理厂的运行人员通常忙于解决堵塞、积砂、大量

6、浮渣、设备磨损等问题,而对从格栅流走的一些塑料袋、破布条等杂物进入污泥处理系统后堵塞排泥管路、排泥泵、热交换器等重视不够。3 对实际运行中污泥可能产生的高浓度硫化氢采取措施污泥中硫化氢的浓度会因污水处理厂的进水水质而变化,其变化幅度在0.2284.554 g/m3或更大。进水中硫化物的主要来源是工业废水排放。污水中尿素和蛋白质的分解和供水系统投加明矾都会产生硫酸盐。指南中污泥经消化处理产生的沼气中的硫化氢含量一般为0.110.0 g/m3,但在国内南方某污水处理厂污泥消化处理系统的设计中,污泥经消化处理产生沼气中的硫化氢浓度的设计值在脱硫前为0.0790.158 g/m3,较国内污水处理厂常规

7、值相差悬殊。在此低浓度的硫化氢设计沼气处理系统,在实际运行中高浓度硫化氢将会严重地影响整个污泥消化处理系统的正常运行。沼气脱硫处理,含硫量<1 000 ppm的采用干式脱硫工艺,高浓度含硫量的采用湿式脱硫+干式脱硫的二级串联组合工艺。4 加强对沼气收集处理系统的总平面布置的安全措施国内尚无明确针对污泥消化处理工程总平面布置的设计规范,以致众多污泥消化处理工程的总平面布置存在一定的问题。以某污水处理厂的污泥消化工程总平面布置为例,分析存在的问题及安全措施。1沼气柜、脱硫塔等沼气系统区域周围无防护栏,不满足安全要求。故平面布置中,在沼气系统区域周围应设防护栏,建立出入检查制度。2火炬位于锅炉

8、房附近,不满足安全距离要求。应按GB 501832004石油天然气工程设计防火规范第6.8.7条强制性条款和GB 500162006建筑设计防火规范(简称防火规范第3.4.2条要求。3沼气压缩机房(含仪表值班控制室、变配电室的布置也不符合防火规范第3.3.14条强制性条款的规定。5 明确防爆区的区域范围鉴于污泥消化处理系统中防爆区域的合理确定将影响到总平面布置、工艺设备、电气、控制、建筑等各专业的设计、施工、验收及运行管理,故为确保工程的安全性,须明确整个污泥消化处理系统的防爆区域的范围,并相应地进行设计、施工、验收及运行管理。沼气系统防爆区域的所有厂房、场地的设计均应符合国家规定的甲级防爆要

9、求。防爆区域中的防爆电气设备需按照GB 3836.142000爆炸性气体环境用电气设备、GB 3836.92006爆炸性气体环境用电气设备 第9部分:浇封型“m”、GB 502571996电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范、AQ 30092007危险场所电气防爆安全规范及国家有关标准要求进行防爆电气设备的日常维护和保养。涉及防爆电气设备的维修,须按照GB 3836.131997爆炸性气体环境用电气设备第13部分:爆炸性气体环境用电气设备的检修的要求进行,确保设备的安全运行。6 需对沼气收集管路增加冷凝水排放设施和除浊处理设施沼气的收集管路需考虑其冷凝水影响,在沼气管路的低

10、点处隔一定距离设置冷凝水排放设施。如沼气管不设坡度,则沼气管路中的冷凝水排放势必存在问题,从而将影响整个沼气收集处理系统的正常运行。沼气管道应沿气流方向设置一定的坡度。在管道相对低点、脱硫塔/沼气压缩机/沼气锅炉/沼气火炬等设备的沼气管线入口、湿式气柜的进出口处需设置冷凝水去除装置。沼气在利用之前,尚需进行除浊预处理。沼气的除浊处理需采用沉淀物捕集器和水沫分离器以去除沼气中的水沫和沉淀物。如某污水处理厂的污泥消化系统缺少沼气处理粗、细过滤器,势必影响整个沼气处理系统的正常运行。7 落实各单体的安全措施需落实的各单体的安全措施有以下几点。1沼气压缩机内若未设可燃气体报警装置,则不符合防火规范 1

11、1.4.2条强制性条款的规定(建筑内可能散发可燃气体、可燃蒸气的场所应设可燃气体报警装置。2沼气锅炉房内如仅设置1台排风机,达不到正常通风量换气次数6次/h及事故排风量12次/h 的要求,须按防火规范增设防爆型机械通风设施,并设置导除静电的接地装置。3根据GB 500581992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范第2.2.2条“易燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值的10%,可划为非爆炸危险区域”,沼气锅炉房内须在合适位置设置性能可靠的甲烷浓度检测报警器,在沼气进气管上设置沼气紧急自动切断阀,并与锅炉房的防爆风机进行连锁运行控制。8 进一步优化各单体及管道系统的设计除上述问题外,从以下几方

12、面优化污泥消化系统中各单体及管道系统的设计。1需高度重视沼气、污泥、热水等管路上的阀门设置。研究消化池进、出泥管上的阀门在故障情况下的对策措施。2沼气管如采用碳钢管,则需高度重视沼气中的硫化氢对管道产生的腐蚀问题。32个沼气柜的进(出气管上仅设置有1个蝶阀,若其中1个沼气柜检修时,整个沼气柜系统将无法运行。9 确保进口污泥消化处理设备的备品备件从国内诸多的污泥消化处理工程实际运行情况看,污泥消化处理系统采用了众多的进口设备。但进口备品、备件的数量,将直接影响到这些设备正常调试及运行。10 生产运行前需具备设备的检测验收报告等污泥消化系统在生产运行前应具备相应的检测、验收报告及设备使用证等。1须

13、按GB 503342002城市污水处理厂工程质量验收规范检查验收所有设备、管道、阀门、电气、仪表等的准确性、完整性,经验收合格后方可试生产。2试生产前应对装置中所有管道进行全面检查,特别是隐蔽工程的管道要重点检查。其中,污泥等有压管道须进行水压试验,沼气管道必须做强度和严密性试验。3消化池、脱硫塔、贮气柜等设备若安装时已作内防腐,试生产前应检查防腐层是否脱落、起泡或失效;若无防腐,应进行设备的内防腐。4在进行单体调试前,应检查设备与管道、管道与管件连接处的密封面,更换失效、损坏的垫片,为系统气密性试验作准备。5制定详细的试生产方案和操作规程,调试方案应考虑应急措施。6防雷、防静电系统需经专业资

14、质单位检测,并取得合格证。7沼气锅炉运行前必须具有锅炉使用登记证。8按中华人民共和国安全生产法,单位主要负责人和安全管理人员需经安全生产监督管理部门安全培训考核合格。特种作业人员须经有关监督部门考核合格,取得上岗资格。3焊缝等级。焊缝等级为二级,须符合GB 502052001钢结构工程施工质量验收规范的要求。4堵漏措施。接口处有渗漏、裂缝时,将裂缝的接口两侧管边的混凝土凿成Y字型,厚度为10 mm,然后布置引流管,采用668双组份多功能纯聚氨酯防水材料填充。3.3 临时排水本工程1 600 mm污水管道修复必须在封堵断水的情况下才能进行施工,为保证上游地区污水管道正常运行,不发生污水冒溢现象,

15、需采取临时排水措施将沪南泵站上游来水分流或排入下游及周边管道。利用上游浦建路1 400 mm污水管修复工程的临泵设备,并在周边泵站协同配合、统一调度,保持低水位的情况下实施临时排水。4 结语根据工程建设的边界条件,本工程选用安全、可靠、具有可操作性的“开槽+不锈钢内衬”的修复方案,对损坏管道整体进行加固,恢复管道强度,是确保污水二期总管及轨道交通2号线、7号线运行安全,保证龙阳路路面交通安全的有效措施。本工程采用不锈钢管片内衬技术运用于大口径、较长距离排水管道的修复,在上海地区属于首次。杜鹃路污水管修复工程于2013年5月底竣工验收,投入使用至今运行效果良好,排水畅通。希望通过本次工程的实施,

16、为今后类似工程提供参考。(上接第54页ABSTRACTS(Shanghai Jinxing Municipal Design Consulting Co., Ltd., Shanghai 200125, China Abstract: The sudden accident such as road surface collapse may happen anytime due to continuous corrosion of 1 600 mm drainage pipeline of Dujuan Rd. in Pudong New Area, Shanghai, which must

17、be repaired immediately. Combined with this project, the repair plan of grooving + stainless steel segments lining is recommended after a tech-economic evaluation of common trenchless repair technology. The total length of stainless steel lining pipeline is about 465 m and the technology is applied

18、in repairing long-distance drainage pipeline with large diameter rstly in Shanghai area.Key words: pipeline corrosion;pipeline repair;grooving and buried pipe;overall welding;stainless steel segments liningA Discussion of Several Key Technical Problemsof Sludge Digestion Treatment System inSewage Tr

19、eatment PlantHU Wei-jieShanghai Municipal Engineering Design &Research General Institute(Group Co., Ltd.,Shanghai 200092, ChinaAbstract: Since in 1990s, SMEDI has designed the first sludge digestion tank of WWTP in China and a lot of sludge digestion tanks have been built and run. But the domestic overall technical level of sludge digestion treatment is still very low due to several causes. The sludge digestion treatment technology, which is very mature and effective in some European and American developed countries, faces many problems in the aspects of design, building and ru