第29卷第2期2013年1月
甘肃科技
GansuScienceandTechnology
Vol.29No.2Jan.2013
卵形厌氧消化池的工程应用
杨莲红
（中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃兰州730000）
摘
要：污泥厌氧消化工艺是城市污水厂污泥稳定处理的主要技术之一，结合笔者近年来进行的工程设计工作，介
——卵型消化池的工程应用，绍了污泥厌氧消化反应器—并指出了污泥厌氧消化反应器设计与运行中值得关注和探讨的问题。
关键词：厌氧消化；卵形；运行中图分类号：X705
3
容积16000m。2.2消化池搅拌
1厌氧消化池池型
污泥厌氧消化池按筒体形式分为坡底圆柱形、锥底圆柱形、卵型等。
兰州市七里河、安宁污水处理厂工程污泥消化采用卵形单级厌氧中温消化工艺，污泥温度为33～35℃。
消化污泥搅拌采用池内机械搅拌。搅拌可以连续，也可以间歇运行，每日将全池污泥搅拌（循环）的次数不宜少于3次。间歇搅拌时，每次搅拌的时间不宜大于循环周期的一半（或三分之一）。
即：T≤24/n（n≥3）连续搅拌时：Q≥V/T
间歇搅拌时：Q≥V/（0.5×T）
——每日搅拌（循环）的次数；式中：n—
T———搅拌（循环）周期（h）；V———每座消化池容积（m3）；
Q———每座消化池搅拌（循环）流量（m3/h）。本工程卵型污泥消化池内设机械搅拌机（斯特
3
搅拌容量3600m/h，搅拌一次2.2h，搅拌功率林），23kW。
2卵形污泥厌氧消化池设计
2.1
消化时间和挥发性固体容积负荷（LVS）厌氧消化池的有效容积应根据消化时间和挥发性固体容积负荷（LVS）确定。
消化时间宜采用20～30d。
消化池挥发性固体容积负荷（LVS）—单位时间内对单位消化池容积供给的生污泥挥发性干固体重
3
量（kgVSS/m·d）。即：
LVS=
每日投入的生污泥中挥发性干固体重量（kgVSS/d）
3
消化池总有效容积（m）=
WS
（kgVSS/m3·d）V
2.3甲烷计算
厌氧消化的最终产物是沼气（甲烷和二氧化碳）。消化产生的沼气可用于沼气锅炉、沼气发电、沼气鼓风机等。
甲烷产量计算公式：V=0.35［（S0－S）Q（103g/kg－1）－1.42Px］——在标准条件下（0℃和1atm）产生的甲烷式中：V—
m3/d；体积，
0.35———在0℃时，转化1kgbCOD产生的甲烷
3
量（m）的理论换算系数（在35℃时换算系数为0.40）；
生污泥含水率P=97%～96%时，挥发性固体
3
容积负荷宜为0.6～1.5kgVSS/（m·d）；
生污泥含水率P=95%～94%时，挥发性固体
3
容积负荷不大于2.3kgVSS/（m·d）。
采用浓缩池浓缩后的污泥，其含水率在96%～97%之间。当消化时间在20～30d时，消化池的挥
3
发性固体容积负荷LVS=0.6～1.5（kgVSS/m·d）。
本工程卵型消化池内污泥消化温度35℃，消化
Q———流量，m3/d；S0———进入的bCOD，mg/l；S———流出的bCOD，mg/l；
Px———每日产生的净细胞组织质量，kg/d。
时间18d，污泥投配率5.6%，挥发性固体容积负荷2.3kgVSS/m3·d。单个消化池有效容积8000m3，总
108
YQ（S0－S）×（103g/kg）Px=
1+Kd（SRT）
－1
甘肃科技第29卷
6000，N=3.0kW。3.5
卵型消化池污泥加热系统
污泥热交换器（黑濑化工设备株式会社）2台，
2
型号为KSH－1HK，传热面积50m。
卵型消化池浮渣排出系统
浮渣排出为溢流排渣，上清液排出也为套筒阀
——系数，gVSS/gbCOD，式中：Y—范围0.05～0.10；
Kd———内源系数，d－1，范围0.02～0.04；
SRT———固体停留时间，d。本工程产气量0.9m/kgVSS·d。
3
3.6
3卵形消化池及消化控制室设计参数
3.1
卵型消化池
3
本工程污泥机械浓缩后湿污泥量891m/d，污泥含水率94.5%，污泥干固体49000kg/d，其中挥发
溢流排出，管径DN200，排渣管径为DN250。
3.7卵型消化池消泡系统
卵型消化池开始运行后，液面将积聚大量泡沫，泡沫的消除方法有两种：一是顶部环向设穿孔管用压力水消泡；二是当泡沫较多使用消泡剂消泡。3.8卵型消化池沼气收集及安全系统
由于沼气泄漏容易引起爆炸，出于安全考虑，为防止用气设备回火引起着火爆炸，沼气收集管上设阻火器及安全阀。3.9消化控制室
消化控制室设置污管道式泥切碎机、循环污泥泵、污泥热交换器等设备。管道式污泥切碎机（NETZSCH）2台，型号为Inliner6000，N=3.0kW。循环污泥泵（NETZSCH）设置4台，型号为
3
XLB－4，N=7.5kW，单台流量210m/h，扬程30m，工作时间6.4h。
性干固体36750kgVSS/d，消化污泥有机物分解率40%，消化污泥挥发性干固体22050kgVSS/d，池内
3
挥发性固体容积负荷2.3kgVSS/m·d。
16MnR制作，卵型消化池为钢制，共2座，单座
3
最大直径23m，高度35.2m，有效容积8000m。池
内设机械搅拌机（斯特林），型号为MFS6，搅拌容量3600m3/h，搅拌功率23kW。导流筒直径700，高度28m。3.2
卵型消化池进泥、排泥系统
卵型消化池进泥由污泥设施间浓缩污泥泵提升至池顶，浓缩污泥泵（NETZSCH）共设置3台，型号
3
N=为XLB－1，单台流量70m/h，压力6bar，
7.5kW，工作时间6.4h。进泥管池顶进泥，管径为
DN200。
为防止池内排泥引起液位变化以致沼气泄漏、压力变化太大形成负压，在池顶设有中部消化污泥套筒阀和底部消化污泥套筒阀，消化污泥由顶部溢流排泥。套筒阀管径为DN200。3.3
卵型消化池污泥搅拌系统
卵型消化池内设导流管式机械搅拌机（斯特
3
林），型号为MFS6，搅拌容量3600m/h，搅拌一次2.2h，搅拌功率23kW。导流筒直径700，高度28m。3.4
卵型消化池污泥循环系统
当卵型消化池污泥温度低于设定温度，分别由卵型消化池中部和底部抽出污泥进行加热循环：循环污泥泵将污泥送至污泥热交换器加热，然后从卵型消化池顶部进入池内。循环污泥管管径为DN200。
循环污泥泵（NETZSCH）设置4台，型号为XLB
3
－4，N=7.5kW，单台流量210m/h，扬程30m，工作时间6.4h。
为避免污泥固结，循环污泥泵进泥前设（管道式污泥切碎机（NETZSCH）2台，型号为Inliner
4厌氧消化的影响因素
污泥厌氧消化过程选择时最重要的因素是固体
水力停留时间、温度。停留时间、
温度是消化过程中一个极其重要的参数。不同
微生物的特定生长速率与温度有关，最小污泥停留时间与特定生长速率有关，所以最小污泥停留时间也会受温度的影响。
甲烷菌对温度的适应性很差，根据其生存的适宜温度范围，甲烷菌可分为两类，即中温甲烷菌（适宜温度30～36℃）和高温甲烷菌（适宜温度50～53℃）。当温度超出适宜温度范围时，厌氧消化反应速率则急剧下降。
对消化工艺中嗜温菌来说，最佳的温度范围为30～36℃，通常认为35℃是最佳温度。温度的变化对消化罐内不同微生物的影响不同，很小的温度变化可以明显地降低产甲烷菌的活性，而对产酸菌的活性影响不明显。如果产酸菌的产酸速率比产甲烷菌转化挥发酸的速率快，就会发生工艺紊乱。虽然选择设计运行温度是重要的，保持稳定的运行温度更为重要，建议温度控制在（35±1）℃。
第2期杨莲红：卵形厌氧消化池的工程应用109
因为细菌，特别是产生甲烷的细菌，对温度变化是敏感的。通常温度变化大于1℃/d就影响过程效能。
式：氨气和铵离子，其中氨气对厌氧消化有抑制作用。如果氨浓度在1500mg/l（以N计）以下时，对甲烷菌有利；氨浓度在1500～3000mg/l（以N计）时，抑制甲烷菌的活性，降低甲烷产量；氨浓度在3000mg/l以上时，则直接导致甲烷菌中毒，甲烷停止产生。6.2
重金属
重金属包括镉、铬、铜、铁、铅、镍、锌等，低浓度的重金属存在于厌氧消化罐中，能对有机物产生毒性。有报告表明，重金属浓度为0.0001～0.01μg/l时，厌氧消化罐内的生物活性抑制了50%，但只有溶解态重金属才产生毒性，碳酸盐和二价硫离子可以沉淀重金属，因此如果有足够的碳酸盐和硫离子就可以防止重金属产生毒性。一般情况下，溶解性硫化物浓度＞5mg/l时，就可以假定溶解性重金属的浓度在可以产生毒性的浓度以下。
若硫化物总量不足以预沉淀所有的重金属，且重金属的浓度可能达到致毒浓度时，可以通过直接投加硫化物，或投加可以转化为硫化物的硫酸盐来因为如果保提高硫化物的浓度。硫酸亚铁是首选，
持过量的硫酸亚铁，铁离子可以防止硫化物浓度过高。6.3
金属阳离子
甲烷菌是一类极其脆弱的细菌，很多物质都能降低其代谢活性。高浓度的金属阳离子使其中毒，
（钙、镁、钾、钠）对甲烷菌会产生抑制或毒害作用。
同时金属阳离子和氨互相影响对甲烷菌的毒性也存在增强（协同作用）或减弱（抵制）抑制作用。6.4
氧
氧对产生甲烷的细菌有毒害作用，因此在消化罐内不能有氧。如果因为机械或结构的问题使消化罐内有了大量的氧，产甲烷反应将会减弱，污泥消化将得不到完全的稳定，同时还可以引起爆炸。但细菌可以容易地去除偶尔产生的少量的氧。6.5
硫化物
与重金属一样，只有溶解态的硫化物才引起毒性。溶解态的硫化物浓度100～200mg/l，有毒性。6.6
有害微生物
在厌氧工艺操作中，硫酸盐还原菌是一种极有危害的微生物。当污泥中硫酸盐浓度较高时，硫酸盐还原菌的生长可能是一个突出的问题。这类微生物可使硫酸盐还原成为硫化物．当硫化物积累至一定浓度时，对甲烷菌会产生致毒作用。
5污泥消化过程控制参数
控制厌氧消化过程的主要因素是碱度，其次是
搅拌和混合状况。5.1
pH和碱度
pH对水解、产酸和产甲烷反应速率具有较大的pH在影响。产甲烷细菌对pH值的适应性很差，6.8～7.2时，产甲烷反应速率最大。当pH低于6.8或高于7.2时，产甲烷反应速率下降，而pH低于6.6或高于7.6时，速率下降更快。产酸反应对pH的下降不如产甲烷反应敏感，会以原来的速率继pH会再度下续产酸，由此，挥发酸的浓度将会上升，降，产甲烷反应会进一步受到抑制。随着pH的持续下降，这种抑制将导致反应进一步不平衡。
当消化反应顺利进行时，碱度通常保持在2000～5000mg/l，挥发酸浓度通常在50～250mg/l（以乙酸计）。挥发酸（用乙酸表示）和碱度（以CaCO3计）的比率通常用来反映消化罐内酸浓度和缓冲量之间的关系。如果比率为0.4或更低，消化罐内则有充足的缓冲能力中和存在的酸；高于0.4说明反应不平衡，应该增加碱度，应投加碳酸氢钠（NaH-CO3）、氧化钙（CaO）、碳酸钠（Na2CO3）、氢氧化钠（NaOH）和氨（NH3），石灰、苛性钠和氨，消化罐内的二氧化碳反应生成碳酸氢盐也可以使碱度增加。
在消化池中消耗碱度的是二氧化碳，而不是通常认为的挥发性脂肪酸。二氧化碳产生于消化过程的发酵和产甲烷阶段。由于消化池内的气体分压使二氧化碳液化，形成碳酸而消耗碱度。因此消化池气体中二氧化碳的浓度反映碱度需要量。补充碱度的办法是可以投加碳酸氢钠、石灰或碳酸钠。5.2搅拌和混合状况
厌氧消化过程是通过细菌体的内酶和外酶与有机底物的接触反应完成的，因此为保证厌氧消化过程的顺利进行，必须采用一定的措施使两者充分混合接触。混合均匀可以防止形成浮渣层、防止砂粒沉积、防止水流短路，保持罐内温度一致以及配料的均匀。
6影响污泥厌氧消化的物质
6.1
氨
尽管氨是生物生长所必需的营养物质，但高浓度氨也可以抑制生物的生长。氮的存在有2种形
110甘肃科技第29卷
7控制污泥消化过程参数
7.1
挥发性固体消减到所需量和所需要的时间虽达到产甲烷反应和充分的水解反应所需的最小停留时间，但不能确保生化反应进行到所需要的程度。较高的挥发性固体负荷可能需要更多的时间
污泥停留时间被充分地消化。因为没有固体循环，
等于水解停留时间。因此，消化罐内污泥实际泥位
进料污泥浓度必须保持高必须保持高于最低泥位，于污泥停留时间所需的最小浓度。
7.2挥发性固体负荷
剩余活性污泥中的挥发性固体是细菌生长的食物来源。规律性地以小水量进料或者以小流量连续进料，可以保持厌氧消化罐内的微生物具有很高的活性。如果在一个较短的时间段内向消化罐投加过产酸反应将变为主要反应，挥发酸增加，多的污泥，
pH下降，造成不利于产甲烷反应的环境，将导致消消化不完全。由于投加过多的污泥，被化工艺紊乱，
降解的有机物的量增加，氨浓度也会上升。为了防必须限定挥发性有机负荷。止升高到致毒氨浓度，7.3营养与碳氮比（C/N）
在厌氧消化过程中，细菌生长所需的营养由污泥提供。厌氧消化所需的碳源担负着双重任务，其一是作为反应过程的能源，其二是合成新细胞。合
此外还要考虑作为能成细胞所需的C/N约为5∶1，
源的碳，因此适宜的C/N应为（10～20）∶1。如
C/N太高，合成细胞的氮量不足，消化液的缓冲能力pH值降低，低，抑制消化过程；如C/N太低，氮量过
pH值升高，多，铵盐容易积累，也会抑制消化过程。7.4
挥发性固体
挥发性固体的削减取决于被消化物质的特性。初沉污泥既含有易生物降解的有机物，也含有难降解的有机物；二沉池污泥较难降解，缘于二级处理中污泥具有稳定性。当二级处理系统中的稳定程度增加（也就是较长的污泥龄、较低的污泥负荷和较低的呼吸速率），消化罐内多余的挥发性固体被削减的潜力则降低。典型的市政污水厌氧消化可以削减40%的剩余活性污泥和60%的初沉污泥。对于初沉和二沉池污泥的混合污泥，消化罐的削减量是50%。7.5
气体的产生
3
沼气产量通常在0.75～1.10m/kg，理想的沼
3
气产量为0.93m/kg。如果污泥停留时间大于最小
不决定污泥停留时间。
沼气的成分也因物料性质的不同而不同。典型
二氧化碳体积含量的甲烷体积含量为65%～75%，
H2和H2S的体积含量为0～2%。为25%～35%，
沼气的发热量因甲烷含量不同而不同，一般为19kJ/m3。
8结论
污泥厌氧消化工艺设计需确定以下方面：污泥消化方式；消化池池形；设计参数的选定；消化池中污泥的混合搅拌方式；污泥加热方式；污泥投配方法；污泥及沼气排放方式；浮渣及上清液的排除方法；安全防护措施的保证；监测和控制方法等。
厌氧消化池池形应具有结构条件好，没有死区，利于污泥搅拌，阻止污泥在池底的沉积，易去除浮渣及泡沫，方便产气等优点。为使消化池中污泥和热应保证充足的循环搅拌，这样可使池中量保持均匀，
有机物和微生物浓度在时间和空间上保持相对稳定，并使有机物得到快速而彻底的分解，同时还可防止底部泥渣和沉淀的形成。
卵型消化池最显著的特点是运行效率高，经济实用。在池容相等的条件下，卵型消化池总表面积比圆柱体小，散热面积小，很容易保持系统温度。卵
结型消化池的壳体形状使池体结构受力分部均匀，构设计具有很大优势，可以做到消化池单池池容的
大型化。卵型消化池的形状有效地消除了粗砂和浮污泥不会在池底固结，池内一般不产生死渣的堆积，
角，可保证生产的稳定性和连续性。
参考文献：
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．北京：化学工业出版社，2000：术手册（废水卷）［M］622-653．
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［6］袁冀.浅析污水厂污泥厌氧消化成分及其变化过程
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2002，18（8）：74-75．给水排水，
的水解和产甲烷反应的污泥停留时间，通常产气率
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甘肃科技
GansuScienceandTechnology
Vol.29No.2Jan.2013
卵形厌氧消化池的工程应用
杨莲红
（中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃兰州730000）
摘
要：污泥厌氧消化工艺是城市污水厂污泥稳定处理的主要技术之一，结合笔者近年来进行的工程设计工作，介
——卵型消化池的工程应用，绍了污泥厌氧消化反应器—并指出了污泥厌氧消化反应器设计与运行中值得关注和探讨的问题。
关键词：厌氧消化；卵形；运行中图分类号：X705
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容积16000m。2.2消化池搅拌
1厌氧消化池池型
污泥厌氧消化池按筒体形式分为坡底圆柱形、锥底圆柱形、卵型等。
兰州市七里河、安宁污水处理厂工程污泥消化采用卵形单级厌氧中温消化工艺，污泥温度为33～35℃。
消化污泥搅拌采用池内机械搅拌。搅拌可以连续，也可以间歇运行，每日将全池污泥搅拌（循环）的次数不宜少于3次。间歇搅拌时，每次搅拌的时间不宜大于循环周期的一半（或三分之一）。
即：T≤24/n（n≥3）连续搅拌时：Q≥V/T
间歇搅拌时：Q≥V/（0.5×T）
——每日搅拌（循环）的次数；式中：n—
T———搅拌（循环）周期（h）；V———每座消化池容积（m3）；
Q———每座消化池搅拌（循环）流量（m3/h）。本工程卵型污泥消化池内设机械搅拌机（斯特
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搅拌容量3600m/h，搅拌一次2.2h，搅拌功率林），23kW。
2卵形污泥厌氧消化池设计
2.1
消化时间和挥发性固体容积负荷（LVS）厌氧消化池的有效容积应根据消化时间和挥发性固体容积负荷（LVS）确定。
消化时间宜采用20～30d。
消化池挥发性固体容积负荷（LVS）—单位时间内对单位消化池容积供给的生污泥挥发性干固体重
3
量（kgVSS/m·d）。即：
LVS=
每日投入的生污泥中挥发性干固体重量（kgVSS/d）
3
消化池总有效容积（m）=
WS
（kgVSS/m3·d）V
2.3甲烷计算
厌氧消化的最终产物是沼气（甲烷和二氧化碳）。消化产生的沼气可用于沼气锅炉、沼气发电、沼气鼓风机等。
甲烷产量计算公式：V=0.35［（S0－S）Q（103g/kg－1）－1.42Px］——在标准条件下（0℃和1atm）产生的甲烷式中：V—
m3/d；体积，
0.35———在0℃时，转化1kgbCOD产生的甲烷
3
量（m）的理论换算系数（在35℃时换算系数为0.40）；
生污泥含水率P=97%～96%时，挥发性固体
3
容积负荷宜为0.6～1.5kgVSS/（m·d）；
生污泥含水率P=95%～94%时，挥发性固体
3
容积负荷不大于2.3kgVSS/（m·d）。
采用浓缩池浓缩后的污泥，其含水率在96%～97%之间。当消化时间在20～30d时，消化池的挥
3
发性固体容积负荷LVS=0.6～1.5（kgVSS/m·d）。
本工程卵型消化池内污泥消化温度35℃，消化
Q———流量，m3/d；S0———进入的bCOD，mg/l；S———流出的bCOD，mg/l；
Px———每日产生的净细胞组织质量，kg/d。
时间18d，污泥投配率5.6%，挥发性固体容积负荷2.3kgVSS/m3·d。单个消化池有效容积8000m3，总
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YQ（S0－S）×（103g/kg）Px=
1+Kd（SRT）
－1
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6000，N=3.0kW。3.5
卵型消化池污泥加热系统
污泥热交换器（黑濑化工设备株式会社）2台，
2
型号为KSH－1HK，传热面积50m。
卵型消化池浮渣排出系统
浮渣排出为溢流排渣，上清液排出也为套筒阀
——系数，gVSS/gbCOD，式中：Y—范围0.05～0.10；
Kd———内源系数，d－1，范围0.02～0.04；
SRT———固体停留时间，d。本工程产气量0.9m/kgVSS·d。
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3.6
3卵形消化池及消化控制室设计参数
3.1
卵型消化池
3
本工程污泥机械浓缩后湿污泥量891m/d，污泥含水率94.5%，污泥干固体49000kg/d，其中挥发
溢流排出，管径DN200，排渣管径为DN250。
3.7卵型消化池消泡系统
卵型消化池开始运行后，液面将积聚大量泡沫，泡沫的消除方法有两种：一是顶部环向设穿孔管用压力水消泡；二是当泡沫较多使用消泡剂消泡。3.8卵型消化池沼气收集及安全系统
由于沼气泄漏容易引起爆炸，出于安全考虑，为防止用气设备回火引起着火爆炸，沼气收集管上设阻火器及安全阀。3.9消化控制室
消化控制室设置污管道式泥切碎机、循环污泥泵、污泥热交换器等设备。管道式污泥切碎机（NETZSCH）2台，型号为Inliner6000，N=3.0kW。循环污泥泵（NETZSCH）设置4台，型号为
3
XLB－4，N=7.5kW，单台流量210m/h，扬程30m，工作时间6.4h。
性干固体36750kgVSS/d，消化污泥有机物分解率40%，消化污泥挥发性干固体22050kgVSS/d，池内
3
挥发性固体容积负荷2.3kgVSS/m·d。
16MnR制作，卵型消化池为钢制，共2座，单座
3
最大直径23m，高度35.2m，有效容积8000m。池
内设机械搅拌机（斯特林），型号为MFS6，搅拌容量3600m3/h，搅拌功率23kW。导流筒直径700，高度28m。3.2
卵型消化池进泥、排泥系统
卵型消化池进泥由污泥设施间浓缩污泥泵提升至池顶，浓缩污泥泵（NETZSCH）共设置3台，型号
3
N=为XLB－1，单台流量70m/h，压力6bar，
7.5kW，工作时间6.4h。进泥管池顶进泥，管径为
DN200。
为防止池内排泥引起液位变化以致沼气泄漏、压力变化太大形成负压，在池顶设有中部消化污泥套筒阀和底部消化污泥套筒阀，消化污泥由顶部溢流排泥。套筒阀管径为DN200。3.3
卵型消化池污泥搅拌系统
卵型消化池内设导流管式机械搅拌机（斯特
3
林），型号为MFS6，搅拌容量3600m/h，搅拌一次2.2h，搅拌功率23kW。导流筒直径700，高度28m。3.4
卵型消化池污泥循环系统
当卵型消化池污泥温度低于设定温度，分别由卵型消化池中部和底部抽出污泥进行加热循环：循环污泥泵将污泥送至污泥热交换器加热，然后从卵型消化池顶部进入池内。循环污泥管管径为DN200。
循环污泥泵（NETZSCH）设置4台，型号为XLB
3
－4，N=7.5kW，单台流量210m/h，扬程30m，工作时间6.4h。
为避免污泥固结，循环污泥泵进泥前设（管道式污泥切碎机（NETZSCH）2台，型号为Inliner
4厌氧消化的影响因素
污泥厌氧消化过程选择时最重要的因素是固体
水力停留时间、温度。停留时间、
温度是消化过程中一个极其重要的参数。不同
微生物的特定生长速率与温度有关，最小污泥停留时间与特定生长速率有关，所以最小污泥停留时间也会受温度的影响。
甲烷菌对温度的适应性很差，根据其生存的适宜温度范围，甲烷菌可分为两类，即中温甲烷菌（适宜温度30～36℃）和高温甲烷菌（适宜温度50～53℃）。当温度超出适宜温度范围时，厌氧消化反应速率则急剧下降。
对消化工艺中嗜温菌来说，最佳的温度范围为30～36℃，通常认为35℃是最佳温度。温度的变化对消化罐内不同微生物的影响不同，很小的温度变化可以明显地降低产甲烷菌的活性，而对产酸菌的活性影响不明显。如果产酸菌的产酸速率比产甲烷菌转化挥发酸的速率快，就会发生工艺紊乱。虽然选择设计运行温度是重要的，保持稳定的运行温度更为重要，建议温度控制在（35±1）℃。
第2期杨莲红：卵形厌氧消化池的工程应用109
因为细菌，特别是产生甲烷的细菌，对温度变化是敏感的。通常温度变化大于1℃/d就影响过程效能。
式：氨气和铵离子，其中氨气对厌氧消化有抑制作用。如果氨浓度在1500mg/l（以N计）以下时，对甲烷菌有利；氨浓度在1500～3000mg/l（以N计）时，抑制甲烷菌的活性，降低甲烷产量；氨浓度在3000mg/l以上时，则直接导致甲烷菌中毒，甲烷停止产生。6.2
重金属
重金属包括镉、铬、铜、铁、铅、镍、锌等，低浓度的重金属存在于厌氧消化罐中，能对有机物产生毒性。有报告表明，重金属浓度为0.0001～0.01μg/l时，厌氧消化罐内的生物活性抑制了50%，但只有溶解态重金属才产生毒性，碳酸盐和二价硫离子可以沉淀重金属，因此如果有足够的碳酸盐和硫离子就可以防止重金属产生毒性。一般情况下，溶解性硫化物浓度＞5mg/l时，就可以假定溶解性重金属的浓度在可以产生毒性的浓度以下。
若硫化物总量不足以预沉淀所有的重金属，且重金属的浓度可能达到致毒浓度时，可以通过直接投加硫化物，或投加可以转化为硫化物的硫酸盐来因为如果保提高硫化物的浓度。硫酸亚铁是首选，
持过量的硫酸亚铁，铁离子可以防止硫化物浓度过高。6.3
金属阳离子
甲烷菌是一类极其脆弱的细菌，很多物质都能降低其代谢活性。高浓度的金属阳离子使其中毒，
（钙、镁、钾、钠）对甲烷菌会产生抑制或毒害作用。
同时金属阳离子和氨互相影响对甲烷菌的毒性也存在增强（协同作用）或减弱（抵制）抑制作用。6.4
氧
氧对产生甲烷的细菌有毒害作用，因此在消化罐内不能有氧。如果因为机械或结构的问题使消化罐内有了大量的氧，产甲烷反应将会减弱，污泥消化将得不到完全的稳定，同时还可以引起爆炸。但细菌可以容易地去除偶尔产生的少量的氧。6.5
硫化物
与重金属一样，只有溶解态的硫化物才引起毒性。溶解态的硫化物浓度100～200mg/l，有毒性。6.6
有害微生物
在厌氧工艺操作中，硫酸盐还原菌是一种极有危害的微生物。当污泥中硫酸盐浓度较高时，硫酸盐还原菌的生长可能是一个突出的问题。这类微生物可使硫酸盐还原成为硫化物．当硫化物积累至一定浓度时，对甲烷菌会产生致毒作用。
5污泥消化过程控制参数
控制厌氧消化过程的主要因素是碱度，其次是
搅拌和混合状况。5.1
pH和碱度
pH对水解、产酸和产甲烷反应速率具有较大的pH在影响。产甲烷细菌对pH值的适应性很差，6.8～7.2时，产甲烷反应速率最大。当pH低于6.8或高于7.2时，产甲烷反应速率下降，而pH低于6.6或高于7.6时，速率下降更快。产酸反应对pH的下降不如产甲烷反应敏感，会以原来的速率继pH会再度下续产酸，由此，挥发酸的浓度将会上升，降，产甲烷反应会进一步受到抑制。随着pH的持续下降，这种抑制将导致反应进一步不平衡。
当消化反应顺利进行时，碱度通常保持在2000～5000mg/l，挥发酸浓度通常在50～250mg/l（以乙酸计）。挥发酸（用乙酸表示）和碱度（以CaCO3计）的比率通常用来反映消化罐内酸浓度和缓冲量之间的关系。如果比率为0.4或更低，消化罐内则有充足的缓冲能力中和存在的酸；高于0.4说明反应不平衡，应该增加碱度，应投加碳酸氢钠（NaH-CO3）、氧化钙（CaO）、碳酸钠（Na2CO3）、氢氧化钠（NaOH）和氨（NH3），石灰、苛性钠和氨，消化罐内的二氧化碳反应生成碳酸氢盐也可以使碱度增加。
在消化池中消耗碱度的是二氧化碳，而不是通常认为的挥发性脂肪酸。二氧化碳产生于消化过程的发酵和产甲烷阶段。由于消化池内的气体分压使二氧化碳液化，形成碳酸而消耗碱度。因此消化池气体中二氧化碳的浓度反映碱度需要量。补充碱度的办法是可以投加碳酸氢钠、石灰或碳酸钠。5.2搅拌和混合状况
厌氧消化过程是通过细菌体的内酶和外酶与有机底物的接触反应完成的，因此为保证厌氧消化过程的顺利进行，必须采用一定的措施使两者充分混合接触。混合均匀可以防止形成浮渣层、防止砂粒沉积、防止水流短路，保持罐内温度一致以及配料的均匀。
6影响污泥厌氧消化的物质
6.1
氨
尽管氨是生物生长所必需的营养物质，但高浓度氨也可以抑制生物的生长。氮的存在有2种形
110甘肃科技第29卷
7控制污泥消化过程参数
7.1
挥发性固体消减到所需量和所需要的时间虽达到产甲烷反应和充分的水解反应所需的最小停留时间，但不能确保生化反应进行到所需要的程度。较高的挥发性固体负荷可能需要更多的时间
污泥停留时间被充分地消化。因为没有固体循环，
等于水解停留时间。因此，消化罐内污泥实际泥位
进料污泥浓度必须保持高必须保持高于最低泥位，于污泥停留时间所需的最小浓度。
7.2挥发性固体负荷
剩余活性污泥中的挥发性固体是细菌生长的食物来源。规律性地以小水量进料或者以小流量连续进料，可以保持厌氧消化罐内的微生物具有很高的活性。如果在一个较短的时间段内向消化罐投加过产酸反应将变为主要反应，挥发酸增加，多的污泥，
pH下降，造成不利于产甲烷反应的环境，将导致消消化不完全。由于投加过多的污泥，被化工艺紊乱，
降解的有机物的量增加，氨浓度也会上升。为了防必须限定挥发性有机负荷。止升高到致毒氨浓度，7.3营养与碳氮比（C/N）
在厌氧消化过程中，细菌生长所需的营养由污泥提供。厌氧消化所需的碳源担负着双重任务，其一是作为反应过程的能源，其二是合成新细胞。合
此外还要考虑作为能成细胞所需的C/N约为5∶1，
源的碳，因此适宜的C/N应为（10～20）∶1。如
C/N太高，合成细胞的氮量不足，消化液的缓冲能力pH值降低，低，抑制消化过程；如C/N太低，氮量过
pH值升高，多，铵盐容易积累，也会抑制消化过程。7.4
挥发性固体
挥发性固体的削减取决于被消化物质的特性。初沉污泥既含有易生物降解的有机物，也含有难降解的有机物；二沉池污泥较难降解，缘于二级处理中污泥具有稳定性。当二级处理系统中的稳定程度增加（也就是较长的污泥龄、较低的污泥负荷和较低的呼吸速率），消化罐内多余的挥发性固体被削减的潜力则降低。典型的市政污水厌氧消化可以削减40%的剩余活性污泥和60%的初沉污泥。对于初沉和二沉池污泥的混合污泥，消化罐的削减量是50%。7.5
气体的产生
3
沼气产量通常在0.75～1.10m/kg，理想的沼
3
气产量为0.93m/kg。如果污泥停留时间大于最小
不决定污泥停留时间。
沼气的成分也因物料性质的不同而不同。典型
二氧化碳体积含量的甲烷体积含量为65%～75%，
H2和H2S的体积含量为0～2%。为25%～35%，
沼气的发热量因甲烷含量不同而不同，一般为19kJ/m3。
8结论
污泥厌氧消化工艺设计需确定以下方面：污泥消化方式；消化池池形；设计参数的选定；消化池中污泥的混合搅拌方式；污泥加热方式；污泥投配方法；污泥及沼气排放方式；浮渣及上清液的排除方法；安全防护措施的保证；监测和控制方法等。
厌氧消化池池形应具有结构条件好，没有死区，利于污泥搅拌，阻止污泥在池底的沉积，易去除浮渣及泡沫，方便产气等优点。为使消化池中污泥和热应保证充足的循环搅拌，这样可使池中量保持均匀，
有机物和微生物浓度在时间和空间上保持相对稳定，并使有机物得到快速而彻底的分解，同时还可防止底部泥渣和沉淀的形成。
卵型消化池最显著的特点是运行效率高，经济实用。在池容相等的条件下，卵型消化池总表面积比圆柱体小，散热面积小，很容易保持系统温度。卵
结型消化池的壳体形状使池体结构受力分部均匀，构设计具有很大优势，可以做到消化池单池池容的
大型化。卵型消化池的形状有效地消除了粗砂和浮污泥不会在池底固结，池内一般不产生死渣的堆积，
角，可保证生产的稳定性和连续性。
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的水解和产甲烷反应的污泥停留时间，通常产气率