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淺談城市污泥厭氧消化預(yù)處理技術(shù)

文檔作者：劉曉剛文檔來(lái)源：中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月06日
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淺談城書污泥厭氧消化鞭處理技術(shù)
劉曉剛
(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司北京100038)
摘要介紹厭氧消化法幾種提高污泥厭氧消化效率的預(yù)處理技術(shù)，這些技術(shù)可以提高污泥可生化性、加快水解反應(yīng)．縮
短消化時(shí)間，達(dá)到厭氧消化的最佳效果。
關(guān)鍵詞污泥穩(wěn)定化厭氧消化預(yù)處理技術(shù)
中圖分類號(hào)：×703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2015)05—073—02
污水處理廠產(chǎn)生的污泥問(wèn)題亟待解決。在諸多處理方法
中，厭氧消化作為目前最常用的污泥穩(wěn)定化處理方法．具有
較高的能源回收效率和較低的環(huán)境影響。然而．厭氧消化存
在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、處理效率低等問(wèn)題．大大限制了厭氧消化的
發(fā)展。在厭氧消化過(guò)程中．可以采取一定的方法對(duì)污泥進(jìn)行
預(yù)處理，破壞污泥中微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，提高厭氧消化效率，以
達(dá)到最優(yōu)工藝條件。
1污泥厭氧消化處理法
污泥厭氧消化是指在缺氧或者厭氧的條件下．通過(guò)兼性
菌和厭氧菌的聯(lián)合作用．降解污泥有機(jī)物并去除病原菌的過(guò)
程。2002年國(guó)際水協(xié)(IWA)推出厭氧消化1號(hào)模型，將其作
用過(guò)程具體分為五個(gè)階段：分解階段、水解階段、產(chǎn)酸發(fā)酵階
段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。
厭氧消化可以減少污泥體積，大約可以減少30％～50％；
消化完全時(shí)，可降低污泥中揮發(fā)性物質(zhì)(vS)含量，殺死病原
菌，去除惡臭，且其固體產(chǎn)物可作為肥料使用川；除此之外，
厭氧消化過(guò)程產(chǎn)生大量沼氣．其中甲烷含量高達(dá)50％～70％，
可用來(lái)發(fā)電．抵消污水處理廠一部分電能消耗。厭氧消化技
術(shù)的研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
2污泥厭氧消化預(yù)處理技術(shù)
雖然厭氧消化具有諸多優(yōu)勢(shì)，但其過(guò)程復(fù)雜．運(yùn)行時(shí)間
較長(zhǎng)，亟待改進(jìn)。目前，厭氧消化的工藝優(yōu)化研究受到了一定
制約．國(guó)內(nèi)外研究人員逐漸開始從源頭對(duì)污泥的預(yù)處理工藝
進(jìn)行研究，設(shè)法提高污泥可生化性，縮短厭氧消化時(shí)間，達(dá)到
提高厭氧消化效率的目的。
污泥預(yù)處理技術(shù)主要體現(xiàn)在破壞污泥中微生物的細(xì)胞
結(jié)構(gòu)，迫使胞內(nèi)物質(zhì)溶出，增加可溶性化學(xué)需氧量(SCOD)，
提高破解效率(DDc。D)，使污泥盡快參加水解反應(yīng)，提高厭氧
消化效率。目前污泥預(yù)處理技術(shù)主要包括機(jī)械法(如超聲波
法)、熱力法(如熱解法)、化學(xué)法(如酸堿處理法、臭氧氧化
法)和生物法(酶處理法)。
(1)超聲波法。超聲波是指物質(zhì)介質(zhì)中的一種彈性機(jī)械
波．是一種物理能量形式。通常認(rèn)為超聲波污泥處理技術(shù)主
要是利用極短時(shí)間內(nèi)超聲空化作用形成的局部高溫、高壓條
件，伴隨強(qiáng)烈的沖擊波和微射流，轟擊微生物細(xì)胞，引起污泥
內(nèi)部微生物等物質(zhì)的細(xì)胞壁和結(jié)構(gòu)破裂．從而減少厭氧消化
中的水解處理時(shí)間。提高產(chǎn)氣量。
根據(jù)相關(guān)資料可知，在污泥經(jīng)過(guò)超聲預(yù)處理后。中溫厭
氧消化周期可以縮短4d左右。此外．為了探索超聲密度和處
理時(shí)間對(duì)污泥破解的影響。ZhaIlg等[2]進(jìn)行了一系列的對(duì)比
研究。結(jié)果表明。超聲密度為0～1．5W／mL及處理時(shí)間低于
30IIlin時(shí)。破解效果隨密度和時(shí)間增加明顯。當(dāng)污泥在超聲波
強(qiáng)0．5W加L下處理30min時(shí)，污泥SCOD提高690％，DD000
提升至30％。雖然超聲波技術(shù)具有無(wú)污染、能量密度高、分解
速度快等特點(diǎn)．但受到超聲波發(fā)生設(shè)備和價(jià)格因素的影響．
在短時(shí)間內(nèi)還難以投入大規(guī)模的工程化應(yīng)用。目前我國(guó)基本
還處于實(shí)驗(yàn)階段．但德國(guó)已經(jīng)全面使用超聲波技術(shù)處理廢水
污泥，英國(guó)、瑞典、美國(guó)、澳大利亞、新加坡等國(guó)家也在測(cè)試這
項(xiàng)技術(shù)。
(2)熱解法。熱解法是通過(guò)加熱使污泥中的部分微生物
細(xì)胞體受熱膨脹而破裂．破壞污泥中基本組成成分。何玉鳳
等[3]研究表明．rRNA和細(xì)胞膜會(huì)在45。65℃左右被破壞．
DNA則于50．70℃遭到破壞．細(xì)胞壁遭到破壞的同時(shí)。蛋白
質(zhì)也于70．95℃遭到破壞。同時(shí)高溫可以破壞蛋白質(zhì)、多糖、
脂類、污泥絮體和細(xì)胞，釋放出低分子有機(jī)酸和小分子物質(zhì)，
還可以有效殺死病原體。WaIlg等?通過(guò)對(duì)污泥在170℃的條
件下處理30min，指出SCOD由1．82∥L提升至13．77以，堿
度由780m扎提升至1580lll扎，這有利于厭氧消化的進(jìn)行。
(3)酸堿處理法。酸堿處理法主要是依據(jù)pH對(duì)細(xì)胞活性
的影響，通過(guò)改變污泥的pH從而抑制細(xì)胞活性，致使細(xì)胞
壁脫落．胞內(nèi)物質(zhì)得以溶出．最終被厭氧污泥中的微生物等
綜合利用。楊智滿等【5]分別使用HCl和NaOH對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)
節(jié)，結(jié)果表明無(wú)論是在產(chǎn)氫量、總固體(鴨)消解率還是脂肪
酸累積等方面。酸處理都不及堿處理的效能。同時(shí)．Katsiris
等[6]在研究中發(fā)現(xiàn)，隨著污泥pH的增加，細(xì)菌表面的負(fù)電荷
性增強(qiáng)．這使細(xì)菌表面產(chǎn)生很高的靜電排斥力．從而更容易
與胞外的～些物質(zhì)脫離進(jìn)入水相。這是由于堿對(duì)細(xì)胞磷脂雙
分子層的溶解性能要優(yōu)于酸。
相比Mg(0H)2、Ca(OH)2和KOH，采用NaOH進(jìn)行堿處
理的COD溶解效果最優(yōu)[7]．胡亞冰等[s]利用Na0H堿液將待
處理污泥pH調(diào)節(jié)為9、10、1l。在24h的處理過(guò)程中。檢測(cè)
SCOD，結(jié)果表明SCOD隨pH的升高而增大，并且均在處理
6h左右出現(xiàn)最大值．經(jīng)過(guò)30d厭氧消化處理后．三者所產(chǎn)總
甲烷量依次比未處理者提高8、23、41％。
作者簡(jiǎn)介：劉曉剛(1980～)，男，工學(xué)碩士，工程師，現(xiàn)主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。
萬(wàn)方數(shù)據(jù) 擬5№s每
(41臭氧氧化法。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，可以通過(guò)直接
或者間接的方式破壞污泥內(nèi)微生物等物質(zhì)的細(xì)胞壁，使得胞
內(nèi)物質(zhì)破碎．增大SCOD的溶出度，改善污泥厭氧消化性能。
根據(jù)Weemaes等吲應(yīng)用臭氧氧化法對(duì)市政污泥的研究，在臭
氧投加量為0．19／g COD時(shí)，經(jīng)過(guò)厭氧消化處理后，甲烷產(chǎn)量
是未經(jīng)過(guò)處理的污泥的1．8倍．COD去除率高達(dá)72％，并且
極大地縮短了消化周期．消化效率提升2．2倍。臭氧氧化法
是一種十分有效的預(yù)處理方法．但是因?yàn)槠涑杀具^(guò)高。很難
廣泛應(yīng)用。
(5)酶處理法。生物酶污泥處理技術(shù)是指向污泥中投加
能夠分泌胞外酶的細(xì)菌．或直接投加溶菌酶等酶制劑(抗菌
素)水解細(xì)菌的細(xì)胞壁．達(dá)到溶胞的目的，同時(shí)這些細(xì)菌或酶
還可以將不易生物降解的大分子有機(jī)物分解為小分子物質(zhì)．
有利于厭氧菌對(duì)底物的利用．促進(jìn)厭氧消化的進(jìn)行。羅琨等
[10]分別利用淀粉酶和蛋白酶對(duì)剩余污泥進(jìn)行水解試驗(yàn)．結(jié)果
表明淀粉酶比蛋白酶作用明顯．SCOD廠I’COD提升4倍左右。
并且文中指出反應(yīng)的前4h．無(wú)論是淀粉酶還是蛋白酶的活
性都符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。Barjenbmch等[11]溶菌酶進(jìn)行了一
系列研究。結(jié)果表明溶菌酶有助于污泥厭氧消化中的有機(jī)物
降解．但是甲烷含量?jī)H提高10％。雖然酶處理的效果要劣于
其他處理效果，但其屬于分子生物學(xué)。無(wú)污染，值得深入研
究。
(6)聯(lián)合處理。除單獨(dú)的預(yù)處理技術(shù)以外．應(yīng)用聯(lián)合預(yù)處
理技術(shù)可以達(dá)到更好的處理效果。國(guó)外相關(guān)研究表明．在堿
和超聲波的聯(lián)合作用下．有機(jī)物降解率為從38．0％提升至
50．7％．倘若單獨(dú)應(yīng)用堿或超聲處理．有機(jī)物降解率只能分別
達(dá)到43．5％和42．5％。在堿(DH為12)和熱水解(170℃)的聯(lián)
合作用下，COD降解率可達(dá)83％。通過(guò)聯(lián)合預(yù)處理．污泥破
解均取得了良好效果．最終提升了厭氧消化效率．
3 小結(jié)
“十二五”規(guī)劃明確提出加強(qiáng)污泥處理處置設(shè)施建設(shè)．并
鼓勵(lì)將污泥經(jīng)厭氧消化處理后進(jìn)行土壤改良、園林綠化等土
地利用。對(duì)于厭氧消化自身缺陷．污泥厭氧消化預(yù)處理技術(shù)
(上接第72頁(yè))
表1精密度試驗(yàn)
恰好為其提供了進(jìn)一步發(fā)展的空間，拓展了污泥厭氧消化處
理技術(shù)領(lǐng)域。在污泥厭氧消化預(yù)處理技術(shù)中，熱處理和堿處
理技術(shù)發(fā)展成熟．具有廣闊的應(yīng)用前景。超聲波、臭氧等預(yù)處
理技術(shù)效果良好．但成本較高。具有深遠(yuǎn)的研究意義。在實(shí)際
工程應(yīng)用中．可根據(jù)污泥性質(zhì)及外部環(huán)境條件，合理優(yōu)化選
擇預(yù)處理技術(shù)．以達(dá)到處理效果與經(jīng)濟(jì)成本的最優(yōu)組合。
參考文獻(xiàn)
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項(xiàng)目環(huán)氧乙烷(含量4．00mg)
測(cè)定值
平均值
RSD／％
溶液后采樣，帶回實(shí)驗(yàn)室按1．4步驟解吸后進(jìn)行分析。測(cè)定
結(jié)果表明，廠界周圍空氣中未檢出環(huán)氧乙烷．其加標(biāo)回收率
為94．5％～104．0％，結(jié)果見表2。
3 結(jié)論
采用活性炭吸附采集環(huán)境空氣．二硫化碳解吸后氣相色
譜法測(cè)定空氣中環(huán)氧乙烷。本文考察了方法的檢出限、精密
度和加標(biāo)回收率等，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較滿意。經(jīng)實(shí)際操作證明。該法
操作簡(jiǎn)便、分析速度快、對(duì)儀器設(shè)備要求較低．能滿足對(duì)環(huán)境
l-一?！?·，1Ⅲ’I．．__。?-l_．’’¨．1l p‘’?l_．?！?#168;1?√’’Ⅲl_．‘。m?·。1Ⅶ1I．·’??一‘‘¨J?·一’T11
表2加標(biāo)回收率試驗(yàn)
空氣和工業(yè)廢氣中環(huán)氧乙烷的監(jiān)測(cè)要求。
參考文獻(xiàn)
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制修訂技術(shù)導(dǎo)則
2015’N05 Q

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