污泥經(jīng)厭氧消化可以使有機物消化分解，污泥不再腐��；同時通過中溫消化，大部分病原菌、蛔蟲卵被殺滅并作為有機物被分解。由此，污泥達(dá)到穩(wěn)定、無害，所產(chǎn)生的生物能——沼氣還可加以利用。目前，我國中小型污水處理廠一般都不設(shè)初沉池，污泥也不進行消化處理。實際上這對污泥的最后處置是不利的。筆者現(xiàn)就污泥消化池設(shè)計中所遇到的幾個問題加以探討。

　　1污泥投配

　　一般經(jīng)濃縮后的污泥含水率在96%左右，由于污泥介質(zhì)的特殊性，其計量存在困難。法國巴黎ACHERES污水處理廠的污泥投配計量采用一容積為10m3的污泥高位投配池，達(dá)到了計量的目的，但操作程序復(fù)雜。天津東郊污水處理廠采用單螺桿泵配以橡膠捏閥也收到良好的效果。單螺桿泵是以螺旋推進的方式排送液體的，它沒有枝狀葉片，不會被污泥中的纖維雜質(zhì)堵塞。在多臺泵并聯(lián)運行時，不需要設(shè)止回閥，從而解決了污泥管路設(shè)止回閥時因污泥中雜質(zhì)堵塞而致只逆不止的問題。該泵還具備在轉(zhuǎn)速一定的情況下其排送流量均勻穩(wěn)定的特點，可以用時間控制計量。因此，在投泥系統(tǒng)的設(shè)計中利用該泵的上述特點，并配以橡膠閥，可以使投泥計量更趨簡單實用。

　　捏閥的外殼為鑄鐵制成，用于承受管道壓力，內(nèi)層為高強橡膠襯里，能承受0.6MPa以上的壓力，如在內(nèi)襯中充入壓縮空氣，可使橡膠襯里擴張并緊緊相貼以阻斷管道流體，又由于橡膠襯里接觸面積較大，所以纖維和顆粒不致影響該閥的密閉性。當(dāng)釋放閥體內(nèi)襯中的壓力時，管路內(nèi)流體可正常通行。該污泥投配系統(tǒng)克服了其他類型的閥門由于污泥雜質(zhì)的影響而常關(guān)閉不嚴(yán)且不宜頻繁啟閉的缺點，并同時具有操作簡便、嚴(yán)密性好、易于開閉和特別適于實現(xiàn)自控的優(yōu)點。

　　該污泥投配系統(tǒng)由計算機按設(shè)定的時間程序進行控制并完成操作。其作用原理為：當(dāng)三通電磁閥開啟時，0.4～0.6MPa壓力的壓縮空氣作用在橡膠閥上，此時污泥管路斷流；當(dāng)三通電磁閥關(guān)閉，并同時打開橡膠閥側(cè)的管路排氣，使污泥管路流通。這樣依次對三通電磁閥進行控制，也就實現(xiàn)了對4個一級消化池的輪流投泥。計算機準(zhǔn)確的時間操作使投泥計量過程變得簡單，控制過程容易掌握，而且使多次少量投泥的運行過程得以實現(xiàn)，無疑為消化池的運行創(chuàng)造了良好的條件。

　　2污泥加熱

　　在工程中消化池所需熱量，即使在北方地區(qū)，生污泥的加熱占了總需熱量的絕大部分，所以，如何給生污泥加熱對系統(tǒng)設(shè)計來說就至關(guān)重要。有的工程給生污泥直接加熱，顯然是不可取的，雖然總需熱量不變，但由于生污泥的泥溫低，要求熱交換器的供熱強度大。天津東郊污水處理廠采取先將生污泥投入消化池，然后再從池中抽出混合污泥循環(huán)加熱。加熱是采用套管式泥—水逆流熱交換器在池外進行的，熱交換器設(shè)計時采用泥—水傳熱系數(shù)為3560kg/（h·㎡·℃），每臺熱交換器設(shè)計換熱能力可達(dá)3.35GJ/h，可設(shè)計成連續(xù)運行。熱交換器應(yīng)分別設(shè)在管廊內(nèi)靠近每座一級消化池池壁的地方，單獨為每座一級消化池加熱，獨立運行，互不干擾。熱水循環(huán)和控制是維持熱交換器正常運轉(zhuǎn)的主要保證。為使熱交換器內(nèi)管中污泥不致形成結(jié)塊，運行中應(yīng)嚴(yán)格控制熱水水溫，一般設(shè)計控制進口水溫為70℃，出口水溫為60℃，此時熱水流量應(yīng)滿足要求。每臺熱交換器的熱水循環(huán)可由統(tǒng)一調(diào)配的熱水泵完成，流量和溫度都通過安裝在進水管上的三通調(diào)節(jié)閥控制，三通調(diào)節(jié)閥通過調(diào)節(jié)流量以控制水溫。對熱源而言，當(dāng)進入熱交換器的水溫高于或低于設(shè)定工作溫度時，該閥都將提示減少或增加熱量，即當(dāng)水溫處在工作調(diào)節(jié)區(qū)時，閥門將按照水溫實現(xiàn)熱水旁路的分流調(diào)節(jié)，使進入熱交換器的水溫保持基本穩(wěn)定。

　　由于利用沼氣加熱污泥，因此，污泥泥質(zhì)與熱平衡關(guān)系重大。我國的城市污水中工業(yè)廢水占較大的比重，而且污泥中有機物含量也較低。根據(jù)天津紀(jì)莊子污水處理廠實測結(jié)果，1985年—1990年污泥中有機物含量平均為59.17%，而且冬季高（60%～70%）、夏季低（50%）。污泥中碳水化合物占34%～52%，蛋白質(zhì)占27%～56%，脂肪占9%～20%.沼氣中甲烷含量與污泥成分有關(guān)，一般碳水化合物產(chǎn)生的沼氣中甲烷含量僅50%，脂肪與蛋白質(zhì)產(chǎn)生的沼氣中甲烷含量則可達(dá)70%.全年泥溫為10.3～26.6℃。

　　天津東郊污水處理廠根據(jù)紀(jì)莊子污水處理廠的運行經(jīng)驗，污泥消化池分解有機物的產(chǎn)氣系數(shù)設(shè)計值取0.82m3/kg，污泥中含泥率為40kg/m3，有機物含量取55%.因有機物降解率與污泥中有機物含量有密切關(guān)系，該設(shè)計取較低值為30%～45%.總之，該污泥與發(fā)達(dá)國家污泥成分的差別較大。發(fā)達(dá)國家污泥中有機物含量一般在70%～80%，有機物中蛋白質(zhì)和脂肪占60%～85%，有機物降解率高達(dá)50%以上，對此應(yīng)有足夠的認(rèn)識，并在污泥加熱設(shè)計中予以考慮。根據(jù)筆者對消化池利用沼氣供熱的熱平衡分析，污泥加熱由于含水率高、需熱量大，比水加熱的問題要多，但污泥中揮發(fā)性固體的熱焓高，對之有效利用可使污泥加熱的能源完全自給�，F(xiàn)將利用沼氣加熱污泥的諸因素按重要性排序如下：

　�、傥勰酀舛�，即污泥中的固體含量；

　　②揮發(fā)性固體含量，即產(chǎn)氣量；

　�、壅託庵械募淄楹�量，即沼氣產(chǎn)熱量；

　　④原污泥溫度；

　　⑤消化池的保溫材料；

　�、蕲h(huán)境溫度。

　　3沼氣攪拌

　　污泥攪拌有機械攪拌、射流器攪拌和沼氣攪拌三種方式。有資料表明，攪拌方式與池型有關(guān)，我國目前常推薦采用沼氣攪拌方式。

　　過去有的工程設(shè)計也采用沼氣攪拌，但其沼氣壓縮機的進氣來源于儲氣柜，缺點是冬季氣柜的氣體溫度較低（4～5℃），用低溫沼氣進行攪拌顯然會產(chǎn)生不利影響。另外，一臺沼氣壓縮機向多座消化池供氣也不利于系統(tǒng)的控制。天津東郊污水處理廠的消化池設(shè)計，其沼氣攪拌采用一臺壓縮機只為一座消化池服務(wù)，與產(chǎn)氣管路完全分開，不通過儲氣罐。這樣設(shè)計的優(yōu)點是管路短、損失小、故障少，與產(chǎn)氣管路及儲氣罐互不干擾，避免影響儲氣罐工作。壓縮機房內(nèi)應(yīng)每座消化池設(shè)1臺沼氣壓縮機，其中1臺二級消化池所用壓縮機因開機時間少，可作備用。為了保障沼氣壓縮機組的工作安全，在其進口設(shè)置了過濾器，以截住沼氣中的雜質(zhì)，減少機械磨損；在進口上安裝了壓力計，對機組進口負(fù)壓值進行檢測保護；在機組出口上安裝了氣體溫控閥和氣體壓力閥，并納入計算機中顯示和控制，可以保護設(shè)備本身和用氣設(shè)備；出口上還安裝了1個冷凝罐，當(dāng)壓縮沼氣冷卻時將冷凝水排除。天津東郊污水廠所用沼氣攪拌器為24根不銹鋼管，由消化池頂進入池底部，組成直徑3.65m的攪拌圓環(huán)。這種攪拌器吃水深度大，氣體壓力大，能形成較強的上升速度，攪拌效果顯著。該攪拌器是法國Degremont公司的定型產(chǎn)品，每臺攪拌器24根管在消化池頂以上部分均安裝了通氣工作指標(biāo)浮球，一旦發(fā)生阻塞等事故，浮球就會落下，提醒檢修。攪拌器的檢修可不中斷運行，在控制室中安裝了1臺多級離心泵D6—25，水泵流量為2m3/h，揚程為3MPa，通過管道將高壓水送到各消化池池頂，對各攪拌管進行高壓清洗，排除阻塞故障。

　　上述設(shè)備及安全設(shè)施的安裝和完善，對保證攪拌效果、提高消化池污泥消化速率和消化程度、多產(chǎn)沼氣有著十分重要的作用。攪拌設(shè)施是否安裝、調(diào)試成功，應(yīng)在安裝后進行清水試驗。試驗時在任意點投加示蹤劑，用空氣進行攪拌30min，然后在任何點取樣，其濃度應(yīng)該均勻。4東郊污水廠污泥消化工藝特點上述污泥消化池的污泥投配、污泥加熱及沼氣攪拌是設(shè)計中的關(guān)鍵問題�，F(xiàn)將天津東郊污水處理廠污泥二級中溫消化工藝的特點總結(jié)于后，以供讀者在實踐中參考。

　�、僭摴に嚵鞒趟�投配的濃縮污泥有幾個特點：首先其投配量是用時間來控制的，其次是生污泥不加熱，最后是投泥與排泥同時進行，排泥完全由投泥量控制——因為排泥是溢流式的，投多少泥就排多少泥。

　�、谠摴に嚥辉O(shè)排上清液的設(shè)施，也不排上清液。所謂污泥上清液是在脫水機房內(nèi)排出的。

　�、畚勰嗉訜岷驼託鈹嚢枋遣捎�“onebyone”方式，每個消化池都有自己專用的一套加熱與攪拌設(shè)備，使控制操作簡便。

　�、茉谡�常情況下，該工藝的各個系統(tǒng)工作是連續(xù)的，尤其是沼氣攪拌系統(tǒng)是進行連續(xù)攪拌的，這也是沒有上清液的原因。

　　⑤污泥加熱是通過給循環(huán)污泥加熱來完成的，熱交換時污泥升溫僅5.5℃，用保持總熱量來控制泥溫，使污泥加熱變得十分容易。

　�、拊摴に囁�用閥門、泥泵、水泵、氣泵及專用設(shè)備的型號已在多個污水處理廠經(jīng)過考驗。