污泥制沼气工艺
2015-05-30董秀慧
董秀慧
摘 要：污泥制沼气工艺技术是城市污水处理厂污泥的资源化利用方法之一。结合本污水处理厂实际情况，在设计中详细计算了主要设备消化池的技术参数。污泥作为污水处理厂的主要产物，必须要经过处理，否则会造成二次污染。污泥制沼气可以很好的将污染物转化为清洁能源，此工艺发展前景很有价值。
关键词：消化池;污泥
1 消化池的设计计算
1.1 消化池容积
一般消化池分为三种：小型池容2500m3/座;中型池容5000m3/座;大型池容大于10000m3/座。此处污水处理厂的处理工艺为初次沉淀和活性污泥法，所以取典型值150g/m3 （初次沉淀）/85g/m3（活性污泥法）。
16万m3/d污水处理厂的产泥量：
干泥量 初沉污泥16×104×150×10-6=24t/d
活性污泥法16×104×85×10-6=13.6t/d
换算得24t/d÷1.4t/m3=17.14m3/d
13.6t/d÷1.4t/m3=9.7m3/d
初沉污泥的污泥固体密度1.4t/m3，活性污泥法污泥固体密度 1.34～1.45t/m3，取1.4t/m3。
所以，干泥总量为17.14+9.7=26.84m3/d
湿泥总量为26.84÷4%=671m3/d
由于进入消化池的污泥必须先经过浓缩，以提高污泥的含固率。经重力浓缩后的污泥含固率由下表可知：
表1-1 重力浓缩池的排泥浓度（含固率）（%）
1.3 消化池热工计算
1.3.1 提供新鲜污泥温度的耗热量
中温消化温度TD=35℃（一般为33-35℃）
根据污水处理厂多年经验值可知：
新鲜污泥年平均温度为：TS=17.3℃
日平均低气温为：TS=12℃。
每座消化池投配的最大生产污泥量为：
V″=2800×6%=168m3/d
在计算消化池保温层厚度时，应对不同的部分分别进行计算，首先各个部分的传热系数一般范围为：
池盖：K？燮0.8W/（m2·k）;池壁：K？燮0.7W/（m2·k）
池底：K？燮0.52W/（m2·k）.
消化池各部分传热系数采用：
池盖：K=0.81W/（m2·k）;
池壁在地面上部分为：K=0.7W/（m2·k）;
池壁在地下部分及池底部分为：K=0.52W/（m2·k）;
池外介质为大气时，由多年经验值可知
全年平均气温为：TA=11.6℃
冬季室外计算温度为：TA=-9℃
池外介质为土壤时，全年平均温度为： TB=12.6℃，冬季计算温度为TB=4.2℃。
则池盖部分全年平均耗热量为：
Q2=FK（TD-TA）×12=213.3×0.81×（35-11.6）×1.2=4851.5W
F——池盖部分面积;
K——池盖的传热系数;
最大耗热量为：
Q2max=213.3×0.81×[35-（-9）]×1.2=8208.3W
池壁在地面以上部分全年平均耗热量为：
F——池壁部分面积;
K——池壁的传热系数。
Q3=FK（TD-TA）×12=417.6×0.7×（35-11.6）×12=9122.4W
最大耗热量为：Q3=417.6×0.7×（35-（-9））×1.2=15434.5W
池壁在地面以下部分全年平均耗热量为：
Q4=FK（TD-TA）×12=179.0×0.52×（35-12.6）×1.2=2502.0W
最大耗热量为：Q4max= 179.0×0.52×（35-4.2）×1.2=3440.2W
池底部分全年平均耗热量为：
Q5=FK（TD-TA）×12=473.4×0.52×（35-12.6×1.2）=6617.0W
最大耗热量：Q5max=473.4×0.52×（35-4.2）×1.2=9098.4W
每座消化池池体全年平均耗热量为：
Qx=4851.5+6644.5+3180.8+7199.8=22178.8W
最大耗热量为：
Qmax=9122.4+1543.5+3440.2+9098.4=37095.5W
1.3.3 每座消化池总耗热量
全年平均耗热量为：∑Q=Q1+Qx=144.0+22.2=166.2kW
最大耗热量为：∑Qmax=Q1max+Qmax=187.1+37.1=224.2kW
2 沼气的产量
该污水处理厂污泥的成分为：
表1 污泥来源及成份（%）
表2 各种污泥生物可降解底物含量（%）
表3 分解1kg有机物的沼气产量及甲烷含量
沼气柜内的压力设为 2个大气压。
4 结论
在污泥的资源化利用中，污泥制沼气被广泛用于世界各地。应用厌氧消化工艺，处理污水处理厂的污泥，使其资源化。生产出来的沼气必须经过脱硫，才能输送到贮气柜中.消化污泥必须保证恒温35℃左右，所以消化池都加了保温层。沼气搅拌系统为连续搅拌，由消化池内供气。
①本设计中涉及的污水处理厂湿污泥产量671m3/d;
②共用到四个直径D为19m，总高度为17m的中温圆柱形消化池;
③本设计的总产气量为16.23×103m3/d。
