污泥消化池的顶罩设计

消化池的顶罩的作用在于气体收集、减少臭气、保持内部恒温、维持厌氧条件。此外，罩子还可支撑搅拌设备，深入水池内部。消化池顶罩有固定罩、浮动罩和浮动集气罩3种基本形式。

固定罩可使消化池维持恒定的容积，并使消化池体积获得最大的利用，同时可简化搅拌系统的设计和操作。固定罩对于消化池内液体体积和气体压力变化的适应性较差，在设计时必须有所考虑，以便使压力升降最小。混凝土墙的破裂及气体在固定罩与消化池墙体界面处的泄漏是相当普遍的，这类问题通常是由于安全阀失灵，压力变化失控引起的。

消化池固定罩及其附属物（见图1）由钢筋混凝土或钢制成穹顶状或扁平状。钢筋混凝土顶罩一般内衬钢板或PVC以利于气体贮存。固定罩易引入空气形成爆炸性气体，或在池内形成正压或负压。

浮动罩即消化池的罩子浮于污泥表面上，消化池内污泥体积发生变化时，罩子会上下浮动，从而使消化池内工作压力保持不变。

浮动罩可以分为停留于液体表面和停留于壁边缘浮于气体之上两类。在浮动罩的设计中，采用了垂直和螺旋形的引导系统。采用垂直引导系统，可限制轴承的水平运动，而螺旋引导系统会使罩子的垂直运动和旋转运动同时进行。垂直引导系统相对简单，但螺旋引导系统会对罩子的不均匀垂直运动造成较大的阻力。当风载荷相对明显时，应考虑风的重要影响。
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套式浮动罩（见图2），在液相表面占用较大的面积便于气体收集。为此，浮力作用于罩子外边缘使之成为一个浮筒，通过增加下降式浮动罩的罩与液相表面的接触以减少液相上方的占用空间，附加的重物用来增加顶罩的浮力抵消气压或平衡在罩子上安装设备造成的荷载。在一级消化池普遍使用浮动罩。浮动罩的优点是控制方便，可以进行进料和排放分开操作，将浮渣压入液相使之得以控制。浮动罩的缺点是搅拌系统的设计很复杂，在泡沫严重时会出现倾斜，且其基建费用通常要比固定罩高。

浮动集气罩和浮动罩相类似，许多设计原则基本相同。集气罩提供了延伸的边缘供集气用。浮动集气罩的顶罩通常是浮在气垫上而不是直接浮在污泥上，是经改进的浮动罩（见图3），其改进措施包括增长的利于贮气的边缘和一个使罩子稳定地浮于气相之上的特殊导引系统。当顶罩下气体的体积变化时，顶罩会按比例升降。顶罩下压力的微小变化，体积就会作相应的变化。浮动集气罩的设计可以增加气体贮存空间，气体贮存空间允许产气量和污水厂运行负荷的变化。

在设计时，浮动集气罩应当考虑到侧面风荷载以及由此导致的翻转力量。近年来发展的浮动集气罩是膜式罩（见图4），此种顶罩由弹性气膜和中央小型集气穹顶支撑结构组成，鼓气系统通过打入空气至两膜间的空隙来改变贮气空隙体积，随着产气体积的增加，通过释放空气使空气体积减小，随着产气体积的减小，利用鼓风机向空隙补充空气，仅气膜和中央贮气穹顶与消化池内部接触，其中气膜由类似珊瑚礁类内衬物质的弹性聚酯纤维制成。

不论使用什么形式的顶罩，都必须要安装压力阀、真空阀和火焰报警器，同时应避免将空气吸入消化池，因为空气和甲烷混合气是爆炸性的。因此，在顶罩下必须维持一个小的正压（通常为100～250mmH2O，1mmH2O=9.80665Pa）。对于浮动罩，吸入空气的可能性很小，但对固定罩这种可能性要大得多。若使用固定顶罩，可以考虑用一些外部的惰性气体源（如二氧化碳和丙烷等）来维持所要求的正压。

在消化池的盖子上应开设2个人孔，最小直径0.7m的人孔便于设备的保养。安装2个200mm的气密性好、带盖的取样管。此外，还应在几个不同位置开设视镜，供观察、检查表面搅拌效果和浮渣积累。