魏炎光
(漳州市凈化水管理處，福建漳州　363000)

　　摘　要：闡述了厭氧污泥消化罐的各種選型及其攪拌系統(tǒng)的特點，同時介紹了國內(nèi)應用概況，并結(jié)合漳州市東區(qū)污水處理廠的工程實例說明了工藝選型的確定原則。
　　關鍵詞：污泥消化罐；攪拌系統(tǒng)；設備選型?
　　中圖分類號：X703.3
　　文獻標識碼：C
　　文章編號： 1000-4602(2002)08-0074-02

　　污水廠厭氧污泥消化反應過程就是污泥中的有機物(如蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物)被水解并在酸化階段由不同的兼性菌群降解成短鏈狀有機酸、醇、H₂、CO₂和醋酸，其中有機酸和醇進一步分解成乙酸，最后生成沼氣。消化罐的運行不僅要依據(jù)生物反應過程進行正確的設計，而且其建造形狀和相應攪拌系統(tǒng)的選擇也很重要，因為生物系統(tǒng)只有在相應的物理邊界條件下才能有最佳的運行效果。?

1　消化罐的形狀與特點

　　我國目前有三種不同的消化罐形狀(見圖1)。

　　平底圓柱形消化罐的優(yōu)點是造價低、結(jié)構設計簡單，但對沉積物的處理則需要很高的運行費用及勞動力投入。早期的攪拌系統(tǒng)多為機械攪拌，并根據(jù)容積的大小采用一臺或多臺攪拌器，后來多采用沼氣攪拌以節(jié)省能耗，減少水力死角和沉積物，從而降低了運行費用。?
　　圓錐形消化罐造價比蛋形消化罐低，其特點是熱量損失很小并可減少水力死角，此外還易于選擇攪拌系統(tǒng)。?
從流體力學角度看，蛋形消化罐形狀最完美，可有效地避免水力死角和沉積，但缺點是建筑費用相對較高，容積為11000m³的消化罐建筑造價約為1100萬元。機械與沼氣攪拌均適宜。?

2　攪拌方式

　　為了達到污泥溫度均衡以使有機物充分分解并產(chǎn)生相應的消化氣體，除原污泥需接種以外，還必須對消化罐內(nèi)的污泥進行有效的混合攪拌。?
2.1　機械攪拌
　　機械攪拌可分為螺旋槳式與外置泵式兩種(見圖2)。?

　　螺旋槳式攪拌需根據(jù)工藝要求在罐頂安裝一臺或數(shù)臺機械攪拌器，這種攪拌器具有4個特點：①機械密封優(yōu)良、使用壽命較長(10年以上)；②葉片具有防雜物纏繞的功能；③可雙向轉(zhuǎn)動；④配有一個水力曲線導流筒。螺旋槳式攪拌器容易操作，可以通過豎管向上、下兩個方向推動，因此在固定的污泥液面下能夠有效地消除浮渣層。此種攪拌特別適用于蛋形或者帶陡峭傾斜漏斗底的圓柱形消化罐。不過在發(fā)生故障時必須打開消化罐(可能需要污泥消化系統(tǒng)停止運行)，因而會造成消化過程中斷而產(chǎn)生很高的費用。
　　外置泵式攪拌系統(tǒng)只適用于較小的、帶漏斗形底和錐形頂蓋的常規(guī)消化罐，而對于較大的消化罐效果較差。?
2.2　沼氣攪拌
　　沼氣攪拌就是通過收集在厭氧污泥消化過程中所產(chǎn)生的沼氣，經(jīng)過壓縮機加壓后再注入消化罐，從而起到對消化罐內(nèi)的污泥進行有效混合攪拌的作用。
　　沼氣的注射可以通過懸掛噴桿、噴嘴及混流管方式實現(xiàn)(見圖3)。?
　　懸掛噴桿可自由取出，方便靈活，適用于各種罐形，尤其可促進平底柱形消化罐攪拌效率的提高，另外它還具有維修、維護方便的特點，因此近年來得到廣泛應用。而周邊布置的噴嘴及混流管方式的結(jié)構布置較為復雜，維護也沒有懸掛噴桿式方便，因此使用較少。?
　　沼氣攪拌適用于所有型號的消化罐，因懸掛噴桿可以自由拆裝，故可在不影響生產(chǎn)的情況下進行局部維護與檢修，但由于沼氣攪拌是由壓縮機、閥門、阻燃器、過濾器、管道等組成的一個較復雜的系統(tǒng)且沼氣易爆，其冷凝液含腐蝕成分，因此對安裝中所使用的沼氣管件和安全措施有特殊的要求。?

3　工程實例

　　在工程中除了根據(jù)工藝要求選擇不同型號的消化罐和攪拌系統(tǒng)外，還必須根據(jù)建設者的經(jīng)濟實力進行選型。我國早期較多使用平底消化罐(如廈門第一污水處理廠和北京高碑店污水廠一期工程)，近年來則多采用錐形，如深圳污水處理廠采用的是帶沼氣攪拌的錐形污泥消化罐，而青島李村河污水廠與團島污水處理廠采用的則是配置螺旋槳式攪拌器的錐形污泥消化罐。采用蛋形污泥消化罐的污水廠有杭州四堡污水廠(蛋形消化罐配置沼氣攪拌系統(tǒng))和濟南黃臺污水處理廠(蛋形消化罐配置螺旋槳式攪拌器)，比較兩個廠的運行結(jié)果發(fā)現(xiàn)各有利弊，很難說誰好誰壞。另外，國內(nèi)目前在建的山東濟寧污水廠也采用蛋形污泥消化罐配置螺旋槳式 攪拌器。?
　　漳州市東區(qū)污水處理廠處理污水量為10×10⁴m³/d，采用AB法二級污水處理工藝。污泥消化采用一級中溫厭氧消化，溫度為33～35℃，消化時間為20d(投配率5%，進泥含固率3%)，產(chǎn)干污泥量為33000kg/d。兩座容積為11000m³的蛋形消化罐的高度為42. 52m，按照工藝要求至少需攪拌4～6次/d。?
　　若采用沼氣攪拌方式，1支攪拌管的氣量為60m³/h(1組6支)、沼氣壓縮機攪拌能力為409m³/(h·臺)、電機功率為40kW，則沼氣壓縮機(共3臺，2用1備)的功耗為960(kW·d)/臺 。?
　　若采用螺旋槳式攪拌器,按6次/d攪拌推算則螺旋槳式攪拌器攪拌能力至少為11000×6/24=2750m³/h。參照市售MFS6型攪拌器，其攪拌能力為3000m³/h、電機功率為22kW，即每天可對消化罐污泥攪拌的次數(shù)為：24/(11000/3000)=6.6次＞6次。其單臺功耗為528kW/d，比沼氣攪拌系統(tǒng)可節(jié)省能耗為315360kW/a，以電價為0.656元/(kW·h)計算則可節(jié)省電費為206876.16元/a。同時考慮到今后管理、維修、維護的方便以及運行管理的安全性，最終選擇了螺旋槳式攪拌器，其投資與沼氣攪拌系統(tǒng)相近(約130萬元/臺)。

參考文獻：

［1］王勁，董廣瑞，何德湛.蛋形消化池建造技術在我國的應用［J］.中國給水排水，2001，17(9)：65-66.

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　　收稿日期：2002-04-15