污泥消化池设计：污泥加热

在工程中消化池所需热量，即使在北方地区，生污泥的加热占了总需热量的绝大部分，所以，如何给生污泥加热对系统设计来说就至关重要。有的工程给生污泥直接加热，显然是不可取的，虽然总需热量不变，但由于生污泥的泥温低，要求热交换器的供热强度大。天津东郊污水处理厂采取先将生污泥投入消化池，然后再从池中抽出混合污泥循环加热。加热是采用套管式泥—水逆流热交换器在池外进行的，热交换器设计时采用泥—水传热系数为3560kg/（h·㎡·℃），每台热交换器设计换热能力可达3.35GJ/h，可设计成连续运行。热交换器应分别设在管廊内靠近每座一级消化池池壁的地方，单独为每座一级消化池加热，独立运行，互不干扰。热水循环和控制是维持热交换器正常运转的主要保证。为使热交换器内管中污泥不致形成结块，运行中应严格控制热水水温，一般设计控制进口水温为70℃，出口水温为60℃，此时热水流量应满足要求。每台热交换器的热水循环可由统一调配的热水泵完成，流量和温度都通过安装在进水管上的三通调节阀控制，三通调节阀通过调节流量以控制水温。对热源而言，当进入热交换器的水温高于或低于设定工作温度时，该阀都将提示减少或增加热量，即当水温处在工作调节区时，阀门将按照水温实现热水旁路的分流调节，使进入热交换器的水温保持基本稳定。

　　由于利用沼气加热污泥，因此，污泥泥质与热平衡关系重大。我国的城市污水中工业废水占较大的比重，而且污泥中有机物含量也较低。根据天津纪庄子污水处理厂实测结果，1985年—1990年污泥中有机物含量平均为59.17%，而且冬季高（60%～70%）、夏季低（50%）。污泥中碳水化合物占34%～52%，蛋白质占27%～56%，脂肪占9%～20%.沼气中甲烷含量与污泥成分有关，一般碳水化合物产生的沼气中甲烷含量仅50%，脂肪与蛋白质产生的沼气中甲烷含量则可达70%.全年泥温为10.3～26.6℃。

　　天津东郊污水处理厂根据纪庄子污水处理厂的运行经验，污泥消化池分解有机物的产气系数设计值取0.82m3/kg，污泥中含泥率为40kg/m3，有机物含量取55%.因有机物降解率与污泥中有机物含量有密切关系，该设计取较低值为30%～45%.总之，该污泥与发达国家污泥成分的差别较大。发达国家污泥中有机物含量一般在70%～80%，有机物中蛋白质和脂肪占60%～85%，有机物降解率高达50%以上，对此应有足够的认识，并在污泥加热设计中予以考虑。根据笔者对消化池利用沼气供热的热平衡分析，污泥加热由于含水率高、需热量大，比水加热的问题要多，但污泥中挥发性固体的热焓高，对之有效利用可使污泥加热的能源完全自给。现将利用沼气加热污泥的诸因素按重要性排序如下：

　　①污泥浓度，即污泥中的固体含量；

　　②挥发性固体含量，即产气量；

　　③沼气中的甲烷含量，即沼气产热量；

　　④原污泥温度；

　　⑤消化池的保温材料；

　　⑥环境温度。