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(diǎn)，同時(shí)介紹了國(guó)內(nèi)應(yīng)用概況，并結(jié)合漳州市東區(qū)污水處理廠的工程實(shí)例說(shuō)明了工藝選型的確定原則。
　　關(guān)鍵詞：污泥消化罐；攪拌系統(tǒng)；設(shè)備選型?
　　中圖分類號(hào)：X703.3
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)： 1000-4602(2002)08-0074-02

　　污水廠厭氧污泥消化反應(yīng)過(guò)程就是污泥中的有機(jī)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(jī)酸、醇、H₂、CO₂和醋酸，其中有機(jī)酸和醇進(jìn)一步分解成乙酸，最后生成沼氣。消化罐的運(yùn)行不僅要依據(jù)生物反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)，而且其建造形狀和相應(yīng)攪拌系統(tǒng)的選擇也很重要，因?yàn)樯锵到y(tǒng)只有在相應(yīng)的物理邊界條件下才能有最佳的運(yùn)行效果。?

1　消化罐的形狀與特點(diǎn)

　　我國(guó)目前有三種不同的消化罐形狀(見(jiàn)圖1)。

　　平底圓柱形消化罐的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但對(duì)沉積物的處理則需要很高的運(yùn)行費(fèi)用及勞動(dòng)力投入。早期的攪拌系統(tǒng)多為機(jī)械攪拌，并根據(jù)容積的大小采用一臺(tái)或多臺(tái)攪拌器，后來(lái)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(yùn)行費(fèi)用。?
　　圓錐形消化罐造價(jià)比蛋形消化罐低，其特點(diǎn)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(xué)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(diǎn)是建筑費(fèi)用相對(duì)較高，容積為11000m³的消化罐建筑造價(jià)約為1100萬(wàn)元。機(jī)械與沼氣攪拌均適宜。?

2　攪拌方式

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

　　螺旋槳式攪拌需根據(jù)工藝要求在罐頂安裝一臺(tái)或數(shù)臺(tái)機(jī)械攪拌器，這種攪拌器具有4個(gè)特點(diǎn)：①機(jī)械密封優(yōu)良、使用壽命較長(zhǎng)(10年以上)；②葉片具有防雜物纏繞的功能；③可雙向轉(zhuǎn)動(dòng)；④配有一個(gè)水力曲線導(dǎo)流筒。螺旋槳式攪拌器容易操作，可以通過(guò)豎管向上、下兩個(gè)方向推動(dòng)，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(guò)在發(fā)生故障時(shí)必須打開(kāi)消化罐(可能需要污泥消化系統(tǒng)停止運(yùn)行)，因而會(huì)造成消化過(guò)程中斷而產(chǎn)生很高的費(fèi)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(duì)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(guò)收集在厭氧污泥消化過(guò)程中所產(chǎn)生的沼氣，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)加壓后再注入消化罐，從而起到對(duì)消化罐內(nèi)的污泥進(jìn)行有效混合攪拌的作用。
　　沼氣的注射可以通過(guò)懸掛噴桿、噴嘴及混流管方式實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)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(jìn)平底柱形消化罐攪拌效率的提高，另外它還具有維修、維護(hù)方便的特點(diǎn)，因此近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用。而周邊布置的噴嘴及混流管方式的結(jié)構(gòu)布置較為復(fù)雜，維護(hù)也沒(méi)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(hào)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(jìn)行局部維護(hù)與檢修，但由于沼氣攪拌是由壓縮機(jī)、閥門、阻燃器、過(guò)濾器、管道等組成的一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)且沼氣易爆，其冷凝液含腐蝕成分，因此對(duì)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(shí)例

　　在工程中除了根據(jù)工藝要求選擇不同型號(hào)的消化罐和攪拌系統(tǒng)外，還必須根據(jù)建設(shè)者的經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)行選型。我國(guó)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(lái)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(tuán)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(jì)南黃臺(tái)污水處理廠(蛋形消化罐配置螺旋槳式攪拌器)，比較兩個(gè)廠的運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)各有利弊，很難說(shuō)誰(shuí)好誰(shuí)壞。另外，國(guó)內(nèi)目前在建的山東濟(jì)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(jí)污水處理工藝。污泥消化采用一級(jí)中溫厭氧消化，溫度為33～35℃，消化時(shí)間為20d(投配率5%，進(jìn)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(jī)攪拌能力為409m³/(h·臺(tái))、電機(jī)功率為40kW，則沼氣壓縮機(jī)(共3臺(tái)，2用1備)的功耗為960(kW·d)/臺(tái) 。?
　　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(jī)功率為22kW，即每天可對(duì)消化罐污泥攪拌的次數(shù)為：24/(11000/3000)=6.6次＞6次。其單臺(tái)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(jià)為0.656元/(kW·h)計(jì)算則可節(jié)省電費(fèi)為206876.16元/a。同時(shí)考慮到今后管理、維修、維護(hù)的方便以及運(yùn)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(wàn)元/臺(tái))。

參考文獻(xiàn)：

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

　　電　　話：(0596)2111922
　　收稿日期：2002-04-15