污泥消化池設(shè)計：污泥加熱
污泥消化池設(shè)計：污泥加熱
在工程中消化池所需熱量，即使在北方地區(qū)，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(tǒng)設(shè)計來說就至關(guān)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(qiáng)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(huán)加熱。加熱是采用套管式泥—水逆流熱交換器在池外進(jìn)行的，熱交換器設(shè)計時采用泥—水傳熱系數(shù)為3560kg/（h·㎡·℃），每臺熱交換器設(shè)計換熱能力可達(dá)3.35GJ/h，可設(shè)計成連續(xù)運行。熱交換器應(yīng)分別設(shè)在管廊內(nèi)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(huán)和控制是維持熱交換器正常運轉(zhuǎn)的主要保證。為使熱交換器內(nèi)管中污泥不致形成結(jié)塊，運行中應(yīng)嚴(yán)格控制熱水水溫，一般設(shè)計控制進(jìn)口水溫為70℃，出口水溫為60℃，此時熱水流量應(yīng)滿足要求。每臺熱交換器的熱水循環(huán)可由統(tǒng)一調(diào)配的熱水泵完成，流量和溫度都通過安裝在進(jìn)水管上的三通調(diào)節(jié)閥控制，三通調(diào)節(jié)閥通過調(diào)節(jié)流量以控制水溫。對熱源而言，當(dāng)進(jìn)入熱交換器的水溫高于或低于設(shè)定工作溫度時，該閥都將提示減少或增加熱量，即當(dāng)水溫處在工作調(diào)節(jié)區(qū)時，閥門將按照水溫實現(xiàn)熱水旁路的分流調(diào)節(jié)，使進(jìn)入熱交換器的水溫保持基本穩(wěn)定。
由于利用沼氣加熱污泥，因此，污泥泥質(zhì)與熱平衡關(guān)系重大。我國的城市污水中工業(yè)廢水占較大的比重，而且污泥中有機(jī)物含量也較低。根據(jù)天津紀(jì)莊子污水處理廠實測結(jié)果，1985年—1990年污泥中有機(jī)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(zhì)占27%～56%，脂肪占9%～20%.沼氣中甲烷含量與污泥成分有關(guān)，一般碳水化合物產(chǎn)生的沼氣中甲烷含量僅50%，脂肪與蛋白質(zhì)產(chǎn)生的沼氣中甲烷含量則可達(dá)70%.全年泥溫為10.3～26.6℃。
天津東郊污水處理廠根據(jù)紀(jì)莊子污水處理廠的運行經(jīng)驗，污泥消化池分解有機(jī)物的產(chǎn)氣系數(shù)設(shè)計值取0.82m3/kg，污泥中含泥率為40kg/m3，有機(jī)物含量取55%.因有機(jī)物降解率與污泥中有機(jī)物含量有密切關(guān)系，該設(shè)計取較低值為30%～45%.總之，該污泥與發(fā)達(dá)國家污泥成分的差別較大。發(fā)達(dá)國家污泥中有機(jī)物含量一般在70%～80%，有機(jī)物中蛋白質(zhì)和脂肪占60%～85%，有機(jī)物降解率高達(dá)50%以上，對此應(yīng)有足夠的認(rèn)識，并在污泥加熱設(shè)計中予以考慮。根據(jù)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(fā)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(xiàn)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(fā)性固體含量，即產(chǎn)氣量；
③沼氣中的甲烷含量，即沼氣產(chǎn)熱量；
④原污泥溫度；
⑤消化池的保溫材料；
⑥環(huán)境溫度。
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