污泥消化池設計：污泥加熱
污泥消化池設計：污泥加熱
在工程中消化池所需熱量，即使在北方地區，生污泥的加熱占了總需熱量的絕大部分，所以，如何給生污泥加熱對系統設計來說就至關重要。有的工程給生污泥直接加熱，顯然是不可取的，雖然總需熱量不變，但由于生污泥的泥溫低，要求熱交換器的供熱強度大。天津東郊污水處理廠采取先將生污泥投入消化池，然后再從池中抽出混合污泥循環加熱。加熱是采用套管式泥—水逆流熱交換器在池外進行的，熱交換器設計時采用泥—水傳熱系數為3560kg/（h·㎡·℃），每臺熱交換器設計換熱能力可達3.35GJ/h，可設計成連續運行。熱交換器應分別設在管廊內靠近每座一級消化池池壁的地方，單獨為每座一級消化池加熱，獨立運行，互不干擾。熱水循環和控制是維持熱交換器正常運轉的主要保證。為使熱交換器內管中污泥不致形成結塊，運行中應嚴格控制熱水水溫，一般設計控制進口水溫為70℃，出口水溫為60℃，此時熱水流量應滿足要求。每臺熱交換器的熱水循環可由統一調配的熱水泵完成，流量和溫度都通過安裝在進水管上的三通調節閥控制，三通調節閥通過調節流量以控制水溫。對熱源而言，當進入熱交換器的水溫高于或低于設定工作溫度時，該閥都將提示減少或增加熱量，即當水溫處在工作調節區時，閥門將按照水溫實現熱水旁路的分流調節，使進入熱交換器的水溫保持基本穩定。
由于利用沼氣加熱污泥，因此，污泥泥質與熱平衡關系重大。我國的城市污水中工業廢水占較大的比重，而且污泥中有機物含量也較低。根據天津紀莊子污水處理廠實測結果，1985年—1990年污泥中有機物含量平均為59.17%，而且冬季高（60%～70%）、夏季低（50%）。污泥中碳水化合物占34%～52%，蛋白質占27%～56%，脂肪占9%～20%.沼氣中甲烷含量與污泥成分有關，一般碳水化合物產生的沼氣中甲烷含量僅50%，脂肪與蛋白質產生的沼氣中甲烷含量則可達70%.全年泥溫為10.3～26.6℃。
天津東郊污水處理廠根據紀莊子污水處理廠的運行經驗，污泥消化池分解有機物的產氣系數設計值取0.82m3/kg，污泥中含泥率為40kg/m3，有機物含量取55%.因有機物降解率與污泥中有機物含量有密切關系，該設計取較低值為30%～45%.總之，該污泥與發達國家污泥成分的差別較大。發達國家污泥中有機物含量一般在70%～80%，有機物中蛋白質和脂肪占60%～85%，有機物降解率高達50%以上，對此應有足夠的認識，并在污泥加熱設計中予以考慮。根據筆者對消化池利用沼氣供熱的熱平衡分析，污泥加熱由于含水率高、需熱量大，比水加熱的問題要多，但污泥中揮發性固體的熱焓高，對之有效利用可使污泥加熱的能源完全自給。現將利用沼氣加熱污泥的諸因素按重要性排序如下：
①污泥濃度，即污泥中的固體含量；
②揮發性固體含量，即產氣量；
③沼氣中的甲烷含量，即沼氣產熱量；
④原污泥溫度；
⑤消化池的保溫材料；
⑥環境溫度。
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