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淺談城市污泥厭氧消化預處理技術

文檔作者：劉曉剛文檔來源：中國恩菲工程技術有限公司		點擊數：	更新時間： 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
劉曉剛
(中國恩菲工程技術有限公司北京100038)
摘要介紹厭氧消化法幾種提高污泥厭氧消化效率的預處理技術，這些技術可以提高污泥可生化性、加快水解反應．縮
短消化時間，達到厭氧消化的最佳效果。
關鍵詞污泥穩定化厭氧消化預處理技術
中圖分類號：×703 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2015)05—073—02
污水處理廠產生的污泥問題亟待解決。在諸多處理方法
中，厭氧消化作為目前最常用的污泥穩定化處理方法．具有
較高的能源回收效率和較低的環境影響。然而．厭氧消化存
在反應時間長、處理效率低等問題．大大限制了厭氧消化的
發展。在厭氧消化過程中．可以采取一定的方法對污泥進行
預處理，破壞污泥中微生物細胞結構，提高厭氧消化效率，以
達到最優工藝條件。
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．通過兼性
菌和厭氧菌的聯合作用．降解污泥有機物并去除病原菌的過
程。2002年國際水協(IWA)推出厭氧消化1號模型，將其作
用過程具體分為五個階段：分解階段、水解階段、產酸發酵階
段、產氫產乙酸階段和產甲烷階段。
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，可降低污泥中揮發性物質(vS)含量，殺死病原
菌，去除惡臭，且其固體產物可作為肥料使用川；除此之外，
厭氧消化過程產生大量沼氣．其中甲烷含量高達50％～70％，
可用來發電．抵消污水處理廠一部分電能消耗。厭氧消化技
術的研究具有很強的現實意義。
2污泥厭氧消化預處理技術
雖然厭氧消化具有諸多優勢，但其過程復雜．運行時間
較長，亟待改進。目前，厭氧消化的工藝優化研究受到了一定
制約．國內外研究人員逐漸開始從源頭對污泥的預處理工藝
進行研究，設法提高污泥可生化性，縮短厭氧消化時間，達到
提高厭氧消化效率的目的。
污泥預處理技術主要體現在破壞污泥中微生物的細胞
結構，迫使胞內物質溶出，增加可溶性化學需氧量(SCOD)，
提高破解效率(DDc。D)，使污泥盡快參加水解反應，提高厭氧
消化效率。目前污泥預處理技術主要包括機械法(如超聲波
法)、熱力法(如熱解法)、化學法(如酸堿處理法、臭氧氧化
法)和生物法(酶處理法)。
(1)超聲波法。超聲波是指物質介質中的一種彈性機械
波．是一種物理能量形式。通常認為超聲波污泥處理技術主
要是利用極短時間內超聲空化作用形成的局部高溫、高壓條
件，伴隨強烈的沖擊波和微射流，轟擊微生物細胞，引起污泥
內部微生物等物質的細胞壁和結構破裂．從而減少厭氧消化
中的水解處理時間。提高產氣量。
根據相關資料可知，在污泥經過超聲預處理后。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
理時間對污泥破解的影響。ZhaIlg等[2]進行了一系列的對比
研究。結果表明。超聲密度為0～1．5W／mL及處理時間低于
30IIlin時。破解效果隨密度和時間增加明顯。當污泥在超聲波
強0．5W加L下處理30min時，污泥SCOD提高690％，DD000
提升至30％。雖然超聲波技術具有無污染、能量密度高、分解
速度快等特點．但受到超聲波發生設備和價格因素的影響．
在短時間內還難以投入大規模的工程化應用。目前我國基本
還處于實驗階段．但德國已經全面使用超聲波技術處理廢水
污泥，英國、瑞典、美國、澳大利亞、新加坡等國家也在測試這
項技術。
(2)熱解法。熱解法是通過加熱使污泥中的部分微生物
細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和細胞膜會在45。65℃左右被破壞．
DNA則于50．70℃遭到破壞．細胞壁遭到破壞的同時。蛋白
質也于70．95℃遭到破壞。同時高溫可以破壞蛋白質、多糖、
脂類、污泥絮體和細胞，釋放出低分子有機酸和小分子物質，
還可以有效殺死病原體。WaIlg等?通過對污泥在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行。
(3)酸堿處理法。酸堿處理法主要是依據pH對細胞活性
的影響，通過改變污泥的pH從而抑制細胞活性，致使細胞
壁脫落．胞內物質得以溶出．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對污泥進行調
節，結果表明無論是在產氫量、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．Katsiris
等[6]在研究中發現，隨著污泥pH的增加，細菌表面的負電荷
性增強．這使細菌表面產生很高的靜電排斥力．從而更容易
與胞外的～些物質脫離進入水相。這是由于堿對細胞磷脂雙
分子層的溶解性能要優于酸。
相比Mg(0H)2、Ca(OH)2和KOH，采用NaOH進行堿處
理的COD溶解效果最優[7]．胡亞冰等[s]利用Na0H堿液將待
處理污泥pH調節為9、10、1l。在24h的處理過程中。檢測
SCOD，結果表明SCOD隨pH的升高而增大，并且均在處理
6h左右出現最大值．經過30d厭氧消化處理后．三者所產總
甲烷量依次比未處理者提高8、23、41％。
作者簡介：劉曉剛(1980～)，男，工學碩士，工程師，現主要從事環境影響評價工作。
萬方數據 擬5№s每
(41臭氧氧化法。臭氧作為一種強氧化劑，可以通過直接
或者間接的方式破壞污泥內微生物等物質的細胞壁，使得胞
內物質破碎．增大SCOD的溶出度，改善污泥厭氧消化性能。
根據Weemaes等吲應用臭氧氧化法對市政污泥的研究，在臭
氧投加量為0．19／g COD時，經過厭氧消化處理后，甲烷產量
是未經過處理的污泥的1．8倍．COD去除率高達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處理方法．但是因為其成本過高。很難
廣泛應用。
(5)酶處理法。生物酶污泥處理技術是指向污泥中投加
能夠分泌胞外酶的細菌．或直接投加溶菌酶等酶制劑(抗菌
素)水解細菌的細胞壁．達到溶胞的目的，同時這些細菌或酶
還可以將不易生物降解的大分子有機物分解為小分子物質．
有利于厭氧菌對底物的利用．促進厭氧消化的進行。羅琨等
[10]分別利用淀粉酶和蛋白酶對剩余污泥進行水解試驗．結果
表明淀粉酶比蛋白酶作用明顯．SCOD廠I’COD提升4倍左右。
并且文中指出反應的前4h．無論是淀粉酶還是蛋白酶的活
性都符合一級動力學模型。Barjenbmch等[11]溶菌酶進行了一
系列研究。結果表明溶菌酶有助于污泥厭氧消化中的有機物
降解．但是甲烷含量僅提高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。無污染，值得深入研
究。
(6)聯合處理。除單獨的預處理技術以外．應用聯合預處
理技術可以達到更好的處理效果。國外相關研究表明．在堿
和超聲波的聯合作用下．有機物降解率為從38．0％提升至
50．7％．倘若單獨應用堿或超聲處理．有機物降解率只能分別
達到43．5％和42．5％。在堿(DH為12)和熱水解(170℃)的聯
合作用下，COD降解率可達83％。通過聯合預處理．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
“十二五”規劃明確提出加強污泥處理處置設施建設．并
鼓勵將污泥經厭氧消化處理后進行土壤改良、園林綠化等土
地利用。對于厭氧消化自身缺陷．污泥厭氧消化預處理技術
(上接第72頁)
表1精密度試驗
恰好為其提供了進一步發展的空間，拓展了污泥厭氧消化處
理技術領域。在污泥厭氧消化預處理技術中，熱處理和堿處
理技術發展成熟．具有廣闊的應用前景。超聲波、臭氧等預處
理技術效果良好．但成本較高。具有深遠的研究意義。在實際
工程應用中．可根據污泥性質及外部環境條件，合理優化選
擇預處理技術．以達到處理效果與經濟成本的最優組合。
參考文獻
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2003．7
項目環氧乙烷(含量4．00mg)
測定值
平均值
RSD／％
溶液后采樣，帶回實驗室按1．4步驟解吸后進行分析。測定
結果表明，廠界周圍空氣中未檢出環氧乙烷．其加標回收率
為94．5％～104．0％，結果見表2。
3 結論
采用活性炭吸附采集環境空氣．二硫化碳解吸后氣相色
譜法測定空氣中環氧乙烷。本文考察了方法的檢出限、精密
度和加標回收率等，實驗結果較滿意。經實際操作證明。該法
操作簡便、分析速度快、對儀器設備要求較低．能滿足對環境
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表2加標回收率試驗
空氣和工業廢氣中環氧乙烷的監測要求。
參考文獻
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制修訂技術導則
2015’N05 Q

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