4.2.7　消化系统的运行管理与维护

4.2.7.1　产甲烷细菌的培养与驯化

污泥厌氧发酵中产甲烷细菌的培养与驯化：如已有消化池在运行，则产甲烷细菌可以直接进行接种，接种量最好为消化池有效容积的95%以上；如无上述条件，培养的方法可分逐步培养法和一次培养法两种。

（1）逐步培养法

将每日排放的初次沉淀污泥或浓缩后的剩余活性污泥投入消化池。然后通入蒸汽，升温速率控制在每小时1℃。当升高到消化温度时，可减少蒸汽量，维持温度不下降。然后逐日加入新鲜污泥，直至达到设计液面时，停止加泥，通入少量蒸汽维持消化强度。污泥中的有机物经水解、液化到气化阶段约需30～40d，待污泥成熟后方可投配新鲜污泥。

（2）一次培养法

将池塘污泥投入消化池内，投加量约占消化池有效容积的1/10，以后逐日将新鲜污泥加入消化池直到设计液面，然后通入蒸汽，控制升温速率为每小时1℃，最后达到消化温度。如污泥呈酸性，可人工加碱（如石灰水）调整pH值，使之为6.5～7.5，稳定3～5d，污泥可提前成熟，再投配新鲜污泥。此法对小型消化池或试验池较为适合，但对大型池组每小时升温1℃，需热量较大，锅炉供应不上。

对于工业废水污泥消化，产甲烷细菌种最好引自同种污泥。若无同种污泥，必须经一定的驯化后方可使用。

高温消化的产甲烷细菌，不能由中温消化的熟污泥直接接种，但可驯化，驯化时的升温速率需保持1℃/h，最后达到约53℃。用人工加碱的方法控制pH值为6.5～7.5；原因在于当温度超过38℃后，中温产甲烷细菌受到抑制并大量死亡，污泥极易变酸，如继续保持1℃/h的温升，仅需12h左右即可达到53℃，使污泥中的高温产甲烷细菌芽孢发育，没有死亡的中温菌株也可发育，如果升温速度太慢，则升温到53℃所需时间太长，有机酸过量积累，高温产甲烷细菌芽孢不易发育，即使温度达到53℃，也难以进行正常的高温消化。

（3）厌氧消化菌培养驯化中应注意的几个问题

1）关于气体置换问题　消化池运转以前，消化池的气室、气体管路、贮气柜中均有空气，为了整个消化系统迅速启动和整个系统的安全，防止空气中的氧对厌氧微生物的毒害作用和系统中的甲烷气体浓度达到极限浓度，遇明火发生爆炸，有条件的厂家可参照城市水煤气系统的标准和方法进行气体置换，即可以采用氮气置换的方法、蒸汽置换的方法，没有条件的厂家也可采取边运转、边置换的方法，即用污泥产生的沼气将系统中的空气置换出来。采用这种方法时，特别要做好防火措施，以防发生事故。另外，在空气（主要是氧气）被彻底置换之前不得启动沼气搅拌设备，只可使用泵循环搅拌或其他搅拌方式。我国已有用这种方法启动消化池成功的案例。

2）关于污泥搅拌问题　消化池在启动期间，必须进行污泥搅拌。搅拌的目的在于为厌氧微生物创造适宜和均匀的条件，加速微生物培养驯化增殖的过程，缩短启动即培养驯化的时间。

搅拌的次数强度也是从少到多、从弱到强。下面是天津市纪庄子污水处理厂驯化厌氧微生物污泥搅拌的数据和经验。

初始阶段：第1～5日，可以不搅拌；第6～10日，每天搅拌1次。

培养中期：第11～30日，每天搅拌3～4次。

培养后期：第30～40（或50）日，可达到最大搅拌强度。

厌氧污泥（主要是产甲烷细菌）培养的程度除了用以上介绍的指标评价和控制以外，也可以控制消化污泥的挥发性脂肪酸在100～200mg/L以下。

4.2.7.2　污泥消化池的运行管理指标

（1）微生物的管理

正在进行消化的污泥中，微生物主要是细菌，所以不能像好氧处理中作为指标生物的各种微型动物那样，依靠镜检来判定污泥的活性。为此，目前是采用最敏感的指示微生物代谢影响的指标来间接地反映微生物的活性，与此同时，必须研究出一种能迅速掌握消化池内生物量的测定法，并能控制厌氧细菌浓度和数量，其中之一就是DNA和ATP，不过它并没有发展到普遍使用的阶段。为了掌握消化状态而作为消化池的管理指标来使用的指标有消化气产生量、消化污泥中的有机物含量、挥发性酸浓度、pH值、碱度等。

最敏感地反映消化抑制过程的是气体产生量，气体产生量减少就是消化作用开始受到抑制的征候，因此必须每天测定气体的产生量，pH值降低会引起有机酸的积累，因而它是抑制气化的证据，在污泥消化中，如消化正常则pH值很少在7.0以下。在消化顺利进行的大多数情况下，挥发性酸为300～500mg/L；碱度为2000～2500mg/L的范围。

（2）重金属对消化的抑制

为了降低重金属的毒性，提高pH值，在消化池中投加熟石灰、液氨和硫化钠等。

（3）挥发性酸积累对消化的抑制

在消化池的管理上，最重要的是避免超负荷投加以及不使消化温度降低。超负荷和温度对厌氧消化的影响比对好氧处理的影响更为显著。而且与活性污泥等相比，其停留时间明显加长，恢复要很长时间。因此一旦消化出现了被抑制的征候就必须迅速采取对策。当挥发性酸浓度高时，加氨调节pH值必须要慎重进行。氨达到1500～3000mg/L时就能使消化作用受到抑制，如果在正常操作的消化池中，出现消化抑制时其原因有可能是掺入了有害物质和超负荷等。

一般认为，一级消化池的污泥停留时间需要10d以上。如果少于10d，则消化池内的生物累积率比微生物增长速度增大，因而，微生物被挟走致使消化作用恶化，如果挥发性物质的负荷在3.0kg/（m³·d）以内，则消化仍然可以进行，但一旦超过3.0kg/（m³·d）以上时，则就不能使消化正常进行。

4.2.7.3　污泥消化池的运行管理与维护^［12］

处理城市污水污泥的消化池，凡能满足下列各项条件，其操作可以说是顺利的：a.消化污泥呈深灰色或黑色；b.消化污泥没有臭味，只有橡胶或焦油气味；c.消化污泥呈中性或弱碱性，pH值为7.0～7.5；d.消化污泥含水率较低，约90%～95%；e.生污泥中有机分分解比较稳定，消化污泥中有机物占55%以下、无机物占45%以上；f.消化污泥脱水性能好。

为了达到上述目的，必须加强消化池的运行、维护和管理。现在，以天津市纪庄子污水处理厂消化池几年运行、管理的经验和教训为主进行介绍。

（1）污泥消化池的运行与操作

污水处理厂污泥消化处理系统正常运转，达到预期效果，除了要求设计合理，土建施工、设备安装质量良好以外，很大程度取决于日常的运行管理和维护。因此必须严格执行操作规程，并经常监督检查。

由于各地区、各污水厂的地区差别、工艺各异、情况不同，很难将污泥消化操作人员的工作全部包括进来，只能将最基本的工作给以归纳。

① 定期、准确地投泥、排泥，投泥可用容积法计量投泥量，排泥可用溢流方式或用泥位计控制排泥量。污水厂正常运转以来，要总结规律，尽量减少冲击负荷。

② 要按时观测消化池污泥、热交换器进出水、温度等消化池运转工艺参数的变化，并根据要求进行污泥加热，经常保持污泥温度为33℃±1℃。

③ 要按时进行污泥搅拌操作。

④ 要按时记录消化池沼气产量。

⑤ 要及时收集整理消化池监测数据，如进出泥有机成分、含水率、pH值、脂肪酸、总碱度等，并经常计算污泥分解率、产气率和污泥负荷、停留时间等工艺参数。

⑥ 要与运行调度、锅炉房、化验室保持密切、及时的联系，随时协调工作中的情况和问题。

⑦ 认真做好运行记录，做好交接班工作，出现异常时总结分析。

（2）消化池的检修和清扫

消化池一般运转5～10年排空一次，进行检修或清扫。其周期由污水厂的运行方式、污水种类等条件决定，如消化池主要管道、闸门堵塞或浮渣太厚，不能用一般方法来解决，或消化池内部设备发生故障，都需要检修，即使没有故障，最好也要进行周期性的检修和清扫。清扫消化池所需的时间，由工作项目的多少、工程难易程度和操作方法而决定，一般为1～4周左右。清扫消化池最重要的安全问题主要有：a.防火防爆技术安全；b.防有毒有害气体对人身毒害的技术安全；c.高空作业，操作人员的安全；d.在沼泽般污泥中工作，防止人员陷落的技术安全等。

（3）污泥消化池的故障排除

经常运转和操作的消化池有时也会出现一些故障和问题，操作人员应掌握预防措施及排除故障的方法。

1）防止浮渣的形成和浮渣去除　生污泥中含有油脂、碎木片等漂浮物，可能在消化池内形成很厚的浮渣层。

浮渣层的成分由污水水质来决定。屠宰场、造纸厂、纤维工厂等工业废水大量排入城市下水道系统时，由纤维物质组成的浮渣量显著增加。浮渣逐渐增厚就会变硬，不仅使热效率降低，同时严重地影响污泥搅拌混合，防止浮渣的形成对气体的收集也有好处，有资料证明，有效地防止形成浮渣，可增加10%的产气量。

由于悬浮物在静止状态相互聚集并黏附在一起，所以污泥的混合搅拌装置同时起着防止浮渣形成和一定破碎浮渣的作用。一旦浮渣已经形成，可用下列方法破碎浮渣：a.向下部压入沼气，将大量沼气压入限面以下不仅起搅拌作用，而且能起破碎浮渣的作用；b.机械破碎。在消化池内安装螺旋桨式破碎机，可能将浮渣打碎；c.喷入压力时，用消化池分离液喷入消化池浮渣层，可以打碎浮渣，与喷入自来水相比，还可以防止消化池污泥温度降低；d.喷入污泥，将生污泥或搅拌用的循环污泥喷到消化池表面上，使污泥保持湿浸状态，可以防止形成浮渣。

如有条件，将破碎的浮渣和污泥一起及时排出消化池池外。

2）防止酸性发酵　正常运行的污泥消化池，自然而然地保持最适宜厌氧微生物生长的碱性条件，不会出现酸性条件。酸性发酵主要归于操作问题。处于酸性发酵状态的污泥，消化池内发泡严重、污泥和分离液分离不好、浮渣增多、污泥分解不充分、消化污泥不仅难于脱水或干化处理，而且发出恶臭，调整pH值是一个有效的措施。调整方法主要有3种：a.使消化池得到充分的搅拌和混合，使消化池各处pH值均匀化；b.利用自来水或污水稀释污泥；c.投入熟石灰［Ca（OH）₂］。

由于酸过多而对产甲烷菌已经表现出毒性时，加入熟石灰不但不起作用，有时反而有害。在这种场合只有稀释才有效果。光有熟石灰并不能使纯粹的酸性发酵转化为甲烷发酵。加入熟石灰只是暂时的应急措施。但是，在生污泥已经呈酸性或对新建的消化池难于进行熟污泥的接种时，投入熟石灰有缩短启动时间的效果。与稀释法相比，这种方法有危险性，因为熟石灰本身就是一种杀虫剂，浓度高时能杀死细菌。应正确决定投药量，并应经常进行调整。投药量由污泥中的液体含量和pH值所决定，投药后的pH值达7.3就可以了。

3）产气量低或者不产气　使消化池的产气量低甚至不产气的因素很多，如漏气、污泥过热、新鲜污泥含水率高、有毒物质含量高、消化温度降低或突然降低（这种情况一般发生在冬季）、投配率太大而加热量供应不上时等，都可使产气量降低。具体来说，如中温消化温度超过38℃，产甲烷细菌大量死亡，产气量会降低到正常时的1/3～1/4。蒸汽竖管直接加热，若搅拌配合不上，造成局部过热（温度最高处可达60～70℃），破坏蛋白质及脂肪，使产甲烷细菌养料不足，产气量也会降低。当新鲜污泥含水率超过98%时，产气量仅为含水率95%时的40%。

视具体情况，一般可采用停止投配、加温、加碱调节pH值，提高缓冲能力等办法解决。

4）消化池内出现负压　池内正常气压为40～100mmH₂O。若排泥量大于产气量、搅拌时排泥管闸门未关严、污泥从溢流管中溢出、消化池或污泥管道破裂、污泥气综合利用时，由于鼓风机或压缩机抽送造成排气量大于产气量等情况，都可造成负压，使池内真空度达到100～200mmH₂O，因而空气大量渗入池内，破坏消化工况，造成污泥气不纯。为避免出现负压，操作应特别认真，在排泥时可由贮气罐回供污泥气或缓慢排泥。

5）污泥气燃烧不着或经常熄火　污泥气中甲烷含量低于30%，不易燃烧。此外，污泥气气压低于40mm水柱时燃烧不稳定。出现以上情况，可采取改善消化进程办法解决。

（4）污泥消化池的运行管理应注意的问题

1）运行管理　a.必须有规律地向消化池内投配新鲜污泥，并排放消化后污泥，池内温度必须保持34℃±1℃（恒温无大波动）；b.新鲜污泥投到消化池后，应及时加以充分搅拌；c.消化池的上清液必须按设计要求定时排放；d.消化池的溢流管必须通畅，保证其水封设计高度；e.生物处理过程产生的污泥或剩余活性污泥严禁单独投入消化池进行处理；f.控制室内的各种机电设备、设施应保持清洁；g.消化池污泥处理设施、设备运转时，操作人员应经常巡视，发现问题及时处理；h.污泥控制室内的各种仪器、仪表应灵敏可靠、外观清洁；i.沼气管路内的冷凝水应定期排放；j.操作人员应对消化池污泥的投配、加温、搅拌、排放、产气量等运行参数认真记录；k.污泥池排上清液切忌产生负压。

2）安全操作　a.投泥前，应按工艺要求，检查闸门启闭是否正常，投泥时注意观察消化池和贮泥池的液位；b.消化池内泥温达到正常运行要求，应停止加热；c.对污泥控制室的所有机电设备应按要求进行操作；d.应定期对消化池的避雷装置进行检查和测试；e.消化池的放空清理应制定严格的安全操作防护守则；f.操作人员工作时应穿戴齐全防静电的劳保用品。

3）维护保养　a.对消化池池体、沼气管道、蒸汽管道、热水管道、热交换器、闸门等设施，应定期检查、维护；b.对运行中的消化池每隔5～15年应清理、检修一次；c.寒冷地区冬季应对消化池溢流管的水封采取防冻措施；d.消化池的机电设备应定期按要求检修；e.污泥消化系统的检测仪表和计量仪表，应定期校验和检定；f.污泥消化系统的闸阀应定期维护保养；g.消化池铁梯、护栏等防护设施应定期进行强度检查和防腐处理。

4）技术指标　消化池正常运行工艺参数见表4-26。

4.2.7.4　污泥搅拌系统的运行管理与维护

（1）运行管理

① 搅拌设备应在2～5h之内将全池污泥搅拌一次；

② 消化池的搅拌不得与排泥同时进行；

③ 消化池的搅拌应单池进行；

④ 消化池内压力超过设计值时应停止搅拌；

⑤ 操作人员应对搅拌过程中的运转状况定时进行巡视，并做好有关数据的记录；

⑥ 当消化池搅拌时，如发现搅拌设备有异常的噪声、温升、振动及漏油、漏气等，应立即停机；

⑦ 搅拌设备表面应保持清洁无垢；

⑧ 利用沼气搅拌消化池，在产气量不足或在启动期间搅拌无法充分进行时应用辅助设备搅拌。

（2）安全操作

① 消化池正常运行时可连续搅拌也可间歇搅拌；

② 采用螺旋桨搅拌器或射流器搅拌的消化池应将进泥前筛网处杂物及时清除，用气体除污器（计量前）；

③ 对于刚启动的消化池搅拌时间和次数可适当减少，对于运行数年的消化池，搅拌次数和时间可适当增多和延长；

④ 搅拌设备运转前，应检查机电设备、工艺管道及设施是否正常；

⑤ 检测室内沼气浓度、检修仪表，事故时紧急通风，严禁烟火明火。

（3）维护保养

① 消化池内搅拌设施应定期做好防腐处理；

② 搅拌设施的附属设备应按产品使用说明书中的规定进行维护保养；

③ 冬季特别在寒冷地区，应将停用机组中的冷却水放空，以防冻坏设备；

④ 应及时紧固搅拌设备各连接部位的螺栓；

⑤ 搅拌设施的配电装置应定期检查清扫。

（4）技术指标

沼气搅拌的供气量应为10～20m³/（m圆周长·h），搅拌次数宜为4～5次/d，搅拌时间宜为30～60min/次。

4.2.7.5　污泥加热系统的运行管理与维护

（1）运行管理

① 污泥中温厌氧消化的加热过程，必须保持泥温的恒定，每间隔两小时对加热系统的各测温点巡检记录一次；

② 用池外加温的消化池，投配污泥时应与循环搅拌同时进行；

③ 池外蒸汽预热和采用热交换器加温的消化池，应随环境温度的变化及热源的温度变化，调整控制加热时间；

④ 各种加温设施均应定期除垢（泥垢和水垢）；

⑤ 当热交换器停止使用时，必须关闭通往消化池的进泥闸门，并将热交换器的污泥放空。加热管道在加热前必须排除管道冷凝水。

（2）安全操作

① 加热系统各种管路、闸阀应有明显标志，以防误操作；

② 必须按程序操作电器设备；

③ 应随时调整各组热交换器出水温度，以平衡各组热交换器出泥温度；

④ 在检修和维护加热设施时，操作人员应采取防护措施。

（3）维护保养

① 污泥加热系统的各种测温装置应定期清洗或更换，温度计、巡检仪等应定期校验和检定；

② 应定期检修各种闸阀及热交换器密封材料；

③ 蒸汽管道的止回阀必须经常检修；

④ 通入消化池内的蒸汽管应定期检修、清洗、更换，定期清洗热交换器；

⑤ 蒸汽直接加热时如采用低压蒸汽喷射法，应对污泥的射液器定期检修；

⑥ 应定期对防爆装置进行检查。

（4）技术指标

① 污泥厌氧中温消化，最佳池温应在34℃±1℃；

② 用热交换器加温的热水温度应为70～90℃；

③ 经热交换器加温出泥温度应大于34℃；

④ 蒸汽预热加温的污泥应达37℃。

4.2.7.6　浓缩池的运行管理与维护

（1）运行管理

①重力浓缩池可连续运行，也可间歇运行；

② 宜将初沉污泥与剩余活性污泥进行混合浓缩；

③ 重大浓缩池的出水堰应保持清洁，池内不得掉进异物；

④ 连续运行的重力浓缩池如采用间歇排泥方式，其间歇时间可为6～8h；

⑤ 重力浓缩池的运行必须保持好氧状态；

⑥ 浓缩池刮泥机不得长时间停机；

⑦ 重力浓缩池刮泥机轨道应保持平整、光滑；

⑧ 应定期向刮泥机运转部位加注润滑油；

⑨ 刮泥机不得超载或超负荷运行；

⑩ 当刮泥机设备中的电机、减速机、中心支座及行走机构等部位，有异常振动、噪声、温升或行走轮有损坏等现象，必须立即停机检修；

应定期检查，清扫刮泥机的电器控制柜；

应保持刮泥设备及池体的清洁卫生；

应定时巡视浓缩池的运行情况，并做好运行记录。

（2）安全操作

① 重力浓缩池排泥时，应根据污泥体积比决定排泥量，并注意观察贮泥池液位和排放污泥的浓度；

② 刮泥机在长时间停机再开启刮泥机时，应先点动，后开动；

③ 对刮泥机电气设备的绝缘电阻应定期进行测试；

④ 刮泥机的桁架，池体的铁梯、护栏等应定期进行强度检查；

⑤ 上池操作，必须有两人，其中一人负责监护，并穿戴整齐劳保服装，配备必要的保护用具；

⑥ 雨天或冬季的冰雪天气，操作人员巡视或操作时，应注意防滑。

（3）维护保养

① 进、排泥闸门的丝杠应经常加注润滑油；

② 应经常检查和紧固设备各部分螺栓，保证其不松动，不脱落；

③ 刮泥机一般情况每运行两年应全面检修一次；

④ 应定期检修刮泥机的电路及控制开关，检修中心支座集电装置。

（4）技术指标

重力浓缩池浓缩各类污泥所允许的固体负荷和含水率应符合《给排水设计手册》中的有关规定，如表4-27中所列。

4.2.7.7　贮泥池的运行与管理

南方一般无消化池，设贮泥池是敞开式，不测H₂S等。

（1）运行管理

① 贮泥池贮放污泥不得超过允许的最高液位，放泥（消化池投泥）时，不得低于最低液位；

② 当初沉污泥不经浓缩直接排入贮泥池时，初沉污泥与浓缩的剩余活性污泥的比例宜为（2～3）∶1；

③ 贮泥池进泥口的格栅杂物，必须及时清捞并清运；

④ 操作人员应定时做好贮泥池运行的各项记录；

⑤ 贮泥池应定期放空清理一次。

（2）安全操作

① 贮泥池的闸门（电动或手动），应按其安全操作程序操作；

② 贮泥池放空清理时，应将H₂S、HCN、SO₃的含量分别控制在6.6mg/L、0.25mg/L，5.5mg/L以内，含氧量及可燃气体分别控制在20%及5%以下；

③ 清池过程中，严禁吸烟，并禁止明火作业；

④ 上池巡视或操作时，必须有两人，其中一人负责监护并穿戴整齐劳保用品。

（3）维护保养

① 贮泥池闸门的丝杠应经常加注润滑油；

② 贮泥池上安装的一次测量仪表，应定期保养，更换易损元件，对二次仪表应定期进行校验和检定；

③ 贮泥池周围的护栏，应定期进行强度检查，并做好防腐处理。

（4）技术指标

① 贮泥池污泥含水率宜为94%～97.5%；

② 贮泥池贮泥停留时间不宜超过2～3h。

4.2.7.8　沼气柜的管理与维护

（1）运行管理

① 对低压浮盖式沼气柜的水封，夏季应保持水封高度，冬季应有防冻措施；

② 气柜周围30m以内严禁明火；

③ 沼气除充分利用外，需放散时应设安全火炬（依据当地环保部门的有关规定）；

④ 操作人员每班对沼气柜的贮气量和压力应认真记录。

（2）安全操作

① 每天应定时对沼气柜及周围环境进行巡视；

② 操作人员上下气柜巡视时，必须穿防静电的工作服和胶鞋；

③ 操作人员遇天气恶劣巡视时应注意雷击、防摔、防滑；

④ 维修沼气柜时，必须制定安全保护措施；

⑤ 气柜不能负压（发电抽气或抽气供民用时抽空后负压）。

（3）维修保养

① 沼气柜的柜顶和外侧应涂饰反射性色彩的涂料；

② 沼气柜运行3～5年应进行维修；

③ 对气柜升降的螺旋钢轨滚动轴及润滑部位应定时加油润滑；

④ 在寒冷地区冬季前应对沼气柜加热设施进行检修，对水封要有防护措施；

⑤ 计量沼气柜气体流量和压力的仪表，应定期检修、校验；

⑥ 沼气柜水封罐应经常贮水，保持设计水封高度，满足压力需要；

⑦ 沼气柜闸门室严禁烟火，闸门丝杆应按期上油润滑。

（4）技术指标及注意事项

① 气柜中CH₄含量应>50%；

② 沼气柜进气的气水分离器要定期放冷凝水；

③ 气柜中的水要定期排放；

④ 泄压管要定期检查；

⑤ 应设置避雷针。