1）加熱方式

表1列出了美國污泥厭氧消化所使用的加熱方法及工廠操作者的實際經(jīng)驗。由表可見，最普遍的加熱方法是外部熱交換法，外部加熱要優(yōu)于其他加熱方法，因為它操作和保養(yǎng)相對容易。盡管直接蒸汽噴射排除了污泥和水之間的熱交換，但它存在一些潛在的問題，如水蒸氣凝結(jié)后會稀釋污泥，消化池中產(chǎn)生局部過熱。直接燃燒加熱（污泥管子與火焰接觸）可能導(dǎo)致局部過熱和管內(nèi)結(jié)焦。

為了保持恒定的操作溫度，會在系統(tǒng)外部或內(nèi)部安裝加熱設(shè)備。老式的消化池通常采用內(nèi)部有熱水循環(huán)的固定在邊壁上的內(nèi)部加熱盤管。這些盤管容易受損并導(dǎo)致?lián)Q熱效率的下降。這些盤管的維修需要操作人員關(guān)閉消化池以清空內(nèi)容物。帶有加熱夾套的排氣筒式攪拌器也可以在內(nèi)部對污泥進(jìn)行加熱，然而由于維護(hù)困難而很少使用內(nèi)部加熱系統(tǒng)。

水浴式、套管式和螺旋板式三種外部熱交換器可用于厭氧消化。

在水浴換熱器中，一個熱水浴安裝于鍋爐旁邊，污泥加熱管置于水浴中。污泥采用泵循環(huán)送至水浴加熱換熱器，利用循環(huán)泵使水在鍋爐和水浴之間循環(huán)，并控制加熱速率。使用水浴熱交換器與使用其他形式熱交換器相比，精確控制向污泥的傳熱速率可能更困難。

套管式換熱器由兩根同心管組成（一根裝熱水，另一根裝生物污泥）逆向流動的雙層流體。螺旋板式換熱器和套管式換熱器在設(shè)計上是具有相似性的。

（圖3）是由兩根長條形板相互包裹形成的兩個同軸通道組成，污泥和熱水在兩個旋轉(zhuǎn)通道內(nèi)逆向流動。在設(shè)計其內(nèi)層板時，需考慮讓其盡可能地便于清洗和輔助維護(hù)。水溫須保持在68℃以下以防止結(jié)塊。螺旋板換熱器的主要優(yōu)點是換熱器單位體積內(nèi)的傳熱面積大，且不易堵塞。

根據(jù)生物污泥中的固體含量，外部換熱器的換熱效率在0.9～1.6kJ/（m2·℃），內(nèi)部盤管式換熱效率在85～450kJ/（m2·℃）變化。

目前常用的熱源是采用鍋爐加熱循環(huán)水的方式。一般將消化池產(chǎn)氣作為鍋爐的專用能源，不過在設(shè)計方案時也應(yīng)將天然氣、燃料、油等輔助燃料考慮在內(nèi)。

2）熱源

厭氧消化池最普遍的熱源是燃燒消化氣。當(dāng)以消化氣為燃料時，鍋爐的熱效率取決于鍋爐性能、氣體質(zhì)量及鍋爐操作的溫度等，一般為70%～80%。

用消化氣發(fā)電和供消化池加熱的方式，已經(jīng)變得越來越普遍，所發(fā)的電用于補(bǔ)充工廠外部供電或銷售給電網(wǎng)，來自發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)及煙道氣系統(tǒng)的廢熱用作系統(tǒng)本身的熱源。但在加熱所需熱量多的期間，必須用輔助鍋爐燃燒部分或全部消化氣，甚至用外部燃料補(bǔ)充。

由于熱效率取決于消化氣質(zhì)量，所以燃燒之前對消化氣進(jìn)行凈化是必要的，主要是除去硫化氫。燃燒含有高濃度硫化氫（約大于100cm3/m3）的氣體會導(dǎo)致鍋爐和發(fā)動機(jī)的嚴(yán)重腐蝕，特別是當(dāng)這些設(shè)備在低負(fù)荷（導(dǎo)致低溫）條件下操作時，腐蝕更為嚴(yán)重。因此，任何設(shè)計都要考慮在消化氣中硫化氫濃度的控制。

在多數(shù)情況下需要輔助燃料作為氣體產(chǎn)率低或要求高熱能供應(yīng)階段的補(bǔ)充。至少在消化池啟動階段需要輔助燃料，因為在消化池達(dá)到穩(wěn)定操作之前，消化氣的產(chǎn)量是很低的。發(fā)電和消化池加熱聯(lián)合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益取決于多個因素，這包括可利用的消化氣量、消化氣的質(zhì)量及電力的價格。