污泥消化池的设计工艺要求

（1）搅拌系统

近年来对消化池搅拌方法进行了大量研究，但仍不是很成熟。解决搅拌系统的设计和应用问题，既需要试验也需要经验。

1）搅拌要求

消化池搅拌的根本目的一是维持消化过程，二是避免砂石和浮渣积累。要维持消化过程，消化池内的物料必须充分的循环以免在消化池内出现过大的温差和浓度差。为避免砂石和浮渣积累，消化池内物料必须充分的混合。研究显示为避免砂石和浮渣积累所需的搅拌能量是维持过程进行所需能量的5～10倍。

厌氧消化池可以采用机械搅拌、气体搅拌（机械叶轮搅拌、机械提升循环搅拌）以及污泥循环搅拌。不同的搅拌方式有着不同的优缺点。选择搅拌方式依据是成本、维护要求、格栅、进料的粗砂、浮渣含量和工艺构筑物型式等。确定消化池搅拌系统规模，建议的参数包括单位能耗、速率梯度、单元气体流量和消化池翻动时间等。

输入功率（kW/m3消化池体积）是建立在对搅拌效率和输入功率密切相关的基础上的。然而，这一关系主要取决于搅拌系统的实际构造及所提供的功率在整个消化池体积中的有效分布。输入功率的典型值是0.005～0.008kW/m3，这种水平的输入功率通常可以避免砂石和浮渣的过度积累。满足过程要求的搅拌，对某些体系来说输入功率低至0.001 kW/m3也可以达到，然而在某些情况下输入功率即使高达0.02 kW/m3也不能达到充分混合。

2）搅拌系统工作状况

有关“适当的消化池搅拌”的专门定义尚未有定论，但有多种方法，如固体浓度断面剖析、温度特点分析、痕量分析研究等已被用于评价搅拌系统的工作情况。

固体浓度断面剖析法是从消化池内部中央深度（通常每隔1～1.5m设置取样口）取样然后分析总固体浓度。当消化池整个深度内测得浓度与消化池平均浓度的差别不超过给定值（5%～10%）时，那么可以认为搅拌良好。浮渣层和底部污泥层可以容许较大的偏差。这种方法的缺点是，对初沉污泥或初沉污泥与剩余污泥混合的消化系统来说，它们即使不搅拌也不会产生很大的层叠作用。因此，搅拌不充分不能仅仅由固体浓度断面剖析来表达。

（2）浮渣、砂粒、碎屑和泡沫聚集的控制

浮渣、砂粒和泡沫等物质会降低消化池的有效容积，破坏搅拌和加热，影响气体的生成和收集，它们也会带来运行管理上的问题，造成消化过程失败。

通过在厌氧消化处理前的沉淀阶段可以减弱浮渣积累，如旋转式格栅。通过对进水含油量的分析可以获得浮渣形成的趋势。粗砂可在进厂之前的沟渠系统中得到去除。通过充分搅拌和加热维持完全混合，可以避免在消化池内形成浮渣层和粗砂层。通过有效地搅拌可以使其悬浮在整个池中，但过度搅拌会带来泡沫问题。形成的浮渣和泡沫可以通过安装在顶部的锁嘴来纠正。暖式喷洒对消泡除渣尤其有效，这是通过降低黏度和增加搅拌分散效果来实现的。市场上销售的除渣和消泡药剂等化学物质会使上清液的COD浓度增加，而且很难对封闭容器内喷洒设备进行维护。

通过提高底板坡度可以去除消化池内的碎屑、粗砂，通过排放口的设置来进一步强化，当消化池位于地面以上时，可在贴近地面的地方设置供人进出的开口，这有助于在清洗消化池时清除砂粒。采用切线式搅拌系统则会在消化池的中部积砂。采用蛋（卵）形构造的消化池是一个以容器构造来实现清除积砂积渣很好的例子。其边壁陡峭坡向顶部迫使浮渣集中在有限的区域，此构造既有利于搅拌打碎成液状，也利于清除。其陡峭的底坡也使砂粒碎屑更加集中，便于清除。

（3）浓缩

厌氧消化过程可以采用预先浓缩，这样可减少厌氧反应池体积以及反应器尺寸。由于一般在二沉池内生物污泥的浓缩性能不是很好，在消化前预先浓缩则会使消化池尺寸更经济。不过4%以上的浓缩会造成搅拌的困难。

（4）加热系统

温度的快速变化可能会对过程产生严重影响，维持恒定的消化温度可改善过程操作状况。把温度控制在接近最佳值使消化速率达到最大，从而使所需消化池体积最小。尽管目前消化池均设置了污泥加热装置，但加热系统及温度控制问题仍是厌氧消化工艺最普遍的操作问题。当控制温度在最优值附近时能使消化速率达到最高，使池容积最小。为了保持消化池温度恒定在最优点，必须通过加热升温投配污泥以弥补消化池的热量损失。

（5）药剂要求

碱度、pH值、硫化物或重金属浓度的变化须投药剂加以调节，主要投加的药剂有明矾、硫酸铁、氯化铁、石灰和碳酸氢钠等。在开始阶段，可以暂不安装泵和其他化学加药设备，但必须预留接口，如管嘴和空法兰。

（6）消化对脱水及脱水循环液的影响

厌氧消化可以减少脱水污泥量，但经厌氧消化后的产物比未经厌氧消化的更难于脱水，其原因主要是厌氧消化降低了絮凝性能，同时增加了非絮凝分散颗粒物的浓度。

污泥经过厌氧消化后脱水产生高浓度的循环液体，在液体中需要进一步处理的是其含有的大量总凯氏氮（TKN），其次是H2S。污泥经厌氧消化能将其中50%～60%的颗粒TKN转化成氨，而这些氨的多数存在于污泥脱水过程产生的液体中，这会显著影响废水处理工艺设计和操作（特别是在工厂对氨和氮的去除有要求时）。

循环液中H2S会使得下游生物处理单元出现运行故障，对于污水厂的固定膜系统尤为明显，当存在大量厌氧消化循环水流时会导致硫氧化细菌的过度繁殖。