熱水解作為高級厭氧消化的預(yù)處理工序，其排放的廢氣——工藝氣，一般進入?yún)捬跸剡M行處理。通過高安屯污泥處理中心項目運行實例，分析通入熱水解工藝氣的消化池與未通入熱水解工藝氣的消化池在有機物分解率、沼氣成分、污泥理化指標、沼氣產(chǎn)率等方面的差異，總結(jié)熱水解工藝氣對于厭氧消化運行的影響。針對生產(chǎn)運行實際，提出對于工藝氣處理的相關(guān)建議。
01 熱水解工藝氣的來源
高安屯項目中，采用蒸汽作為熱源提供熱水解反應(yīng)所需溫度。蒸汽由蒸汽鍋爐提供，蒸汽鍋爐的燃料來自厭氧消化所產(chǎn)生的沼氣。在熱水解過程中，多余的蒸汽和反應(yīng)、閃蒸階段排放的廢氣，首先用于預(yù)熱漿化階段的熱水解系統(tǒng)進泥。當漿化罐內(nèi)污泥吸收廢氣飽和時，多余的氣體就作為廢氣，即工藝氣，排放到消化池進行再次處理。工藝氣排放系統(tǒng)如圖1所示。
02 熱水解工藝氣的測量
2.1 試驗基礎(chǔ)條件
實際生產(chǎn)中熱水解的漿化、反應(yīng)、閃蒸環(huán)節(jié)均在密閉容器中進行，因此熱水解工藝氣的排放量取決于熱水解系統(tǒng)的處理泥量、閃蒸罐排泥泵的壓力和流量、反應(yīng)罐和漿化罐的運行料位等。此外，由于熱水解的反應(yīng)和閃蒸是采用序批的生產(chǎn)操作模式，所以工藝氣的排放壓力和流量是瞬時變化的，難以通過常規(guī)測定氣體流量的方法實施測量。
為間接測定熱水解工藝氣中有機物的量，通過設(shè)定蒸汽和稀釋水中有機份為零，則可建立物料平衡，即熱水解進泥的有機物總量（同“漿化罐進泥的有機物總量”）=熱水解排泥的有機物總量（同“消化池進泥中有機物總量”）+工藝氣中有機物總量。
試驗地點為高安屯項目現(xiàn)場。該項目熱水解采用康碧技術(shù)，消化池采用普拉克鋼制罐。消化運行溫度為40 ℃，設(shè)置機械攪拌。消化池進泥方式為底部進泥；排泥方式為頂部溢流排泥。消化后污泥進入板框脫水系統(tǒng)。現(xiàn)況熱水解系統(tǒng)運行2條生產(chǎn)線；運行一個系列（即B系列）消化池，該系列由4座消化池（5-8號消化池）組成。熱水解工藝氣通過單獨的管線，通入8號消化池泥位液面下1 m處。
試驗主要取樣為熱水解系統(tǒng)進泥、熱水解系統(tǒng)排泥、5號消化池排泥和8號消化池排泥。重點比較8號消化池與5號消化池的運行差異，即通入熱水解工藝氣的消化池與未通入熱水解工藝氣的消化池的差異。
2.2 試驗期間整體運行情況
試驗主要時間段為2019年1-2月。在試驗期間，熱水解排泥全部進入消化池。熱水解進泥含水率平均88.12%，進泥有機份平均68.54%；熱水解排泥（即消化池進泥）含水率平均92.72%，排泥有機份平均66.9%。其中，5號消化池排泥含水率平均95.17%，排泥有機分50.69%；8號消化池排泥含水率平均95.11%，排泥有機分為49.49%。
試驗期間，消化池進泥總量1 261 m/d，其中5號消化池進泥量平均326 m/d；8號消化池進泥量301 m/d。消化系統(tǒng)沼氣產(chǎn)量為43 119 m/d，其中5號消化池產(chǎn)氣量平均12 417 m/d；8號消化池產(chǎn)氣量11 552 m/d。
03 熱水解工藝氣對消化池的影響
3.1 工藝氣中的有機物量
圖2所示，污泥經(jīng)熱水解后有機份明顯減少。由于熱水解是密閉系統(tǒng)，減少的有機份必然是進入到工藝氣排放系統(tǒng)。根據(jù)前述的物料平衡計算，在取樣時段內(nèi)，工藝氣中的有機物量的平均值約為熱水解系統(tǒng)進泥有機物總量的29.6%（質(zhì)量百分比），這部分有機物進入到8號消化池。因此，8號消化池與其他消化池相比，進入的有機物的量要較多。即8號消化池與5號消化池相比，除了進泥中的有機份外，8號消化池還額外多了工藝氣中有機份量。
3.2 工藝氣對厭氧消化的影響
3.2.1 有機物分解率
由圖3可知，8號消化池有機物分解率平均為56.8%；未考慮（或未包含）通入消化池中工藝氣的有機份時，8號消化池的有機物分解率為49.4%。5號消化池有機物分解率平均為48.9%。未考慮工藝氣中有機份時，8號消化池與5號消化池有機物分解率基本一致，但考慮到工藝氣中有機份時，8號消化池的有機物分解率高于5號消化池。
3.2.2 沼氣成分
為進一步研究工藝氣的通入對于消化池沼氣成分的影響，在2019年2月19日-3月15日，單獨對4座消化池沼氣氣樣進行對比。
3.2.2.1 硫化氫含量
從圖4可知，5號消化池硫化氫含量平均0.002%（體積百分比），6號消化池硫化氫含量平均0.018%，7號消化池硫化氫含量平均0.002%，8號消化池硫化氫含量平均0.134%。8號消化池硫化氫含量明顯高于其他消化池。
一般在沼氣脫硫處理工藝中，通常將脫硫后沼氣中硫化氫含量小于0.01%作為脫硫標準。對照此標準分析，5號和7號消化池沼氣中硫化氫含量均符合標準；6號消化池除個別時間段內(nèi)硫化氫較高外，部分時段內(nèi)也符合標準，但8號消化池硫化氫含量全部超出標準。
針對消化池沼氣中硫化含量差異的原因進行分析，主要有兩方面因素影響。一是在生產(chǎn)中在消化池進泥中連鎖投加鐵鹽；二是工藝氣的通入可能影響沼氣中硫化氫含量。
實際運行中，投加的鐵鹽，其主要成分為三氯化鐵，有效成分≥38%（質(zhì)量百分比），是通過藥泵與消化池進泥泵連鎖運行，即消化池進泥時，消化池進泥泵與鐵鹽投加藥泵同時連鎖啟動，即藥泵的瞬時流量與消化池進泥泵的瞬時流量之比，即為鐵鹽的投配率。在自控上可以實現(xiàn)藥泵的投加個數(shù)的調(diào)整。
在消化池氣樣測試期間，如圖5所示，8號消化池進泥量與其他3個消化池，尤其是與6號和7號消化池進泥量接近，雖然8號消化池的鐵鹽投配率更高（在同樣進泥流量的前提下， 8號消化池的鐵鹽瞬時投加采用2個藥泵，而5-7號消化池瞬時鐵鹽投加采用單泵），但8號消化池沼氣中硫化氫含量還是要高于其他消化池。
為進一步驗證在進泥中投加鐵鹽對于沼氣中硫化氫的去除效果，2019年3月3-15日，試驗增加5號消化池的鐵鹽投配率，即5號消化池和8號消化池采用同樣的鐵鹽投配率；但從消化池沼氣中硫化氫含量看，提升鐵鹽投配率，對于5號消化池去除硫化氫效果不明顯。說明5號消化池在原有投配率的基礎(chǔ)上，沼氣中硫化氫含量已經(jīng)很少，過量投加效果不明顯。這說明，在一定的鐵鹽投配率下，消化池進泥中的硫化物和硫酸鹽已經(jīng)能夠被固化到污泥中。在進泥中，過量投加鐵鹽基本上沒有效果。故8號消化池沼氣中的硫化氫，也排除來自進泥中硫化物和硫酸鹽的影響，只可能是來自工藝氣的影響。
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