污泥和餐厨垃圾协同处理工程厌氧消化系统的启动调试

污泥和餐厨垃圾协同处理工程厌氧消化系统的启动调试所属行业: 水处理 关键词：厌氧消化 污泥处理 餐厨垃圾 餐厨垃圾 ，是从事餐饮服务、集体供餐等活动的单位在生产经营过 程中产生的食物残余和废弃食用油脂，其特点是含水率高、有机物含 量丰富，易腐烂变质，散发恶臭，传播细菌和病毒。2014年7月， 镇江市入选第四批餐厨垃圾资源化利用和无害化处理试点城市。镇江 市餐厨垃圾采用与城市污水厂污泥协同处理工艺。城市污水处理厂污 泥和餐厨垃圾协同处理，利用一套设施可以处理两种废弃物，提高产 气效率，提升工程效益。镇江市餐厨垃圾及城市污水厂污泥协同处理项目2016年12月进 入代运维阶段，2017年12月代运维工作结束。厌氧消化 系统性能 满足工艺要求，运行稳定，目前已经全部移交给业主运行维护。本项 目作为国内首个采用城市污水厂污泥和餐厨协同处理的工程项目，其 厌氧消化系统的启动调试经验可供类似工程参考。1项目简介1.1设计规模本项目建于镇江市京口污水处理厂污泥处理 工程预留用地，总 用地面积约45亩，设计规模为：餐厨垃圾140 t/d（其中餐厨垃圾120 t/d（含水率以85%计）、废弃油脂20 t/d）,城市污水厂污泥120 t/d（含 水率以80%计）。1.2厌氧消化系统工艺设计参数本项目建有4座厌氧罐，单座有效直径为16 m,有效容积为2 700m3。厌氧消化工艺采用中温（38土2 C）高含固厌氧消化。设计停 留时间约为20 d,有机物降解率40%，沼气产量约10 000 m3/d容 积产气率约为0.9 m3/m3。厌氧罐产生的沼气经除杂、脱水、增压后 储存于2 000 m3的双膜沼气柜中。1.3工艺流程图本项目工艺流图如图1所示。镇江市主城区、丹阳市、扬中市和 句容市等区域的餐厨垃圾经餐厨车制浆收集后送入到厂区餐厨料仓, 然后通过螺杆泵直接泵入厌氧罐。征润州污水处理厂、京口污水处理 厂和丹徒污水处理厂的污泥经脱水到含水率80%左右进入污泥料仓, 然后经污泥高温热水解系统处理后,再进入到厌氧罐。产生的沼气经 收集、处理、提纯后一部分用于沼气锅炉,多余的并入市政天然气管 网。厌氧消化液采用两级脱水（螺旋机和直接压滤式污泥深度脱水）, 第一级和第二级分别将沼液的含水率降低到80%和60%左右。脱水污 泥经太阳能干化后用于苗木种植。话水处理厂I宵木种柏尺然气竹网图1 宙江币資硏垃圾及城市祐水L污泥协同辿理顶口 I艺淘稈图1.4项目调试和运行情况本项目2016年4月份完成厌氧罐的满水试验和气密性测试,2016 年5月份完成单机调试和清水联动，2016年6月份开始厌氧罐的加 温、接种调试，2016年9月份4个厌氧罐全部正常启动。由于餐厨垃圾难于收取，目前，本项目总处理量不到200 t/d。 经厌氧消化后，城市污水处理厂污泥和餐厨垃圾中的大部分致病菌被 杀死，有机物的降解率50%,每天产生沼气经提纯后可产生几千立方 米的生物天然气，厌氧消化液经脱水和干化后，沼渣的含水率降低到 40%以下。采用协同处理后，可实现废弃物的无害化、稳定化、减量 化和资源化。因此，本项目的工艺路线具有较大的实际应用价值，值 得推广。2调试步骤和流程2.1调试步骤厌氧消化系统调试可以分为以下几类：单机调试、清水调试、热水调试（包括厌氧罐加热过程）、进泥调试（接种驯化产气调试）和沼气 调试等。所属行业：水处理 关键词：厌氧消化 污泥处理 餐厨垃 圾 2.2调试流程由于厌氧消化 系统（包含厌氧罐、加温系统、沼气系统）设备众 多，各个单元的调试时间相互交错，因此调试工作将变得十分复杂。 本项目调试流程图如图2所示。丿充亍占方ft芋rtc单一工4力口証小系绽清水阀辿1祥尺E乜同氏hn 沁 fu利丁w吒 勺比布甫;+1 fn 严 宀丄州F绘-ji I湍召f-t H 护口2甘代 丸维 进料舟口产，c * m样耐17捽人命灯思f盘戶A3# +门4时F氏7 C减:吐护I fn产 r 1 .7汗？占事f tJ齡H； SMj LA3F-火讴力i S -J总I-：注帀J-吐-底.JK询?;TM匕瘁令r iAJ Ul vr丿戍禺 N 50%60%vfii m jnai-i h厌氧罐启动成功主要体现在以下几个方面：一是厌氧罐中料液的 各项指标，如pH、VFA和ALK等几项工艺运行参数在表2的允许范围 内；二是厌氧罐内料液温度达到工艺控制温度;三是厌氧罐进料后所 产生的沼气甲烷含量50%。甲烷含量可采用气体成分分析仪分析测试, 在实际工程中，甲烷含量可采用取样点火测定（如图4所示）。一般情 况下，当甲烷含量超过50%时，取样沼气可直接点火。沼气点火成功 标志着厌氧罐启动成功。图4沼气取样点火4沼气置换甲烷是沼气的主要成分，其在空气中的爆炸极限是5%15%（体积 比）。在厌氧罐启动调试过程中，随着沼气产量的不断增加，存在着 爆炸的危险。因此，在大中型沼气工程中为确保调试过程中的安全， 需要进行沼气置换。4.1厌氧罐集气区本项目厌氧罐带有气囊，集气区在启动初期含有大量的空气。随 着沼气不断的产生，所产生的沼气和集气区空气不断混合，气囊会逐 步升高。采用氮气置换操作困难，且需要的氮气量较大，厌氧罐集气 区直接采用沼气置换，即当气囊上升到一定高度后，手动开启紧急排 放装置放空气囊的混合气体。排放多次后，确保所产沼气中甲烷含 量50%，沼气即可输送到后续处理单元。4.2沼气管路和沼气系统相关设备本项目所产生的沼气提纯后一部分用于沼气锅炉，一部分进入天 然气管网，紧急情况下还可以送入沼气火炬系统直接燃烧。沼气管路、 过滤器、凝水罐、沼气提纯系统等都含有大量的空气，在调试沼气提 纯、沼气锅炉和火炬系统时也存在着爆炸的危险。为确保调试过程中 的安全，沼气管路和沼气系统相关设备里面的空气采用氮气置换。本 项目采用氮含量99.9%的液氮进行置换。在置换过程中，控制注氮温 度、速度和压力，尽量低位通入氮气，高位排出氮气。在沼气管路和 沼气相关系统末端取样检测，当氧含量降低到2%以下时，表明氮气 置换合格。5安全措施在调试过程中，存在着沼气爆炸、沼气中毒、高处坠落、触电和 机械伤害等风险。针对这些风险，调试过程中都应采取相应的措施。 沼气爆炸主要防范措施是合理划分防爆区，沼气中毒主要是给调试过 程中相关人员进行安全教育。5.1防爆区划分 本项目厌氧罐有气囊，厌氧罐和双膜沼气柜的爆炸危险区域等级 和范围划分如图5所示。(1)厌氧罐外部罐壁上半部外4.5 m以内、 双膜沼气柜外膜最大直径外4.5m以内，至罐或柜顶最高点以上7.5 m 的范围，设为2区;(2)厌氧罐气囊与罐顶之间、双膜沼气柜内外膜之 间设为1区。L1b Pu|/；TH 14.5 m图5厌氧罐和双腰沼气柜的爆炸危险区域等级和范围划分5.2硫化氢中毒沼气中一般含有少量的硫化氢。H2S是一种强烈的神经毒物，对 粘膜有一定的刺激作用，易引起角膜炎，与人体细胞色素氧化酶中的 铁作用，引起组织缺氧而造成呼吸困难，大量吸入会引起肺水肿OH2S 中毒的表现随着接触的浓度、时间可分为：轻度中毒、中度中毒、重 度中毒。当H2S浓度在100 ppm时，刺激咽喉，引起咳嗽，310 min 会损伤嗅觉神经和人的眼睛，有轻度头疼、恶心症状，脉搏加快，接 触4 h以上可能导致死亡;当H2S浓度在1 000 ppm时，立即失去知 觉，造成死亡，或造成永久性脑损伤，智力损残;当H2S浓度在2 000 ppm时，吸上一口，将立即死亡，难于抢救。6结论厌氧消化 系统的启动调试是一个系统工程，涉及到加温、接种、 进料、搅拌、分析测试、沼气置换和安全措施等多个环节。镇江市餐 厨垃圾及城市污水厂污泥协同处理项目作为国内首个采用污泥和餐厨协同处理并已成功运行的项目，在厌氧消化系统的调试过程中，编 制了周密的调试方案，在各方的通力合作下，3 个月左右的时间将4 个总有效容积为10 800 m3的厌氧罐顺利启动调试成功。大中型沼气 工程厌氧消化调试过程中，启动过程中的能耗费用较高，本项目在夏 季高温时启动，据测算比冬季低温时启动节省能耗约50%70%。本项 目的成功经验，可为其它类似工程厌氧消化系统的启动调试提供借鉴 和参考。