污泥厭氧消化技術(shù)發(fā)展及預(yù)處理方式研究

【摘要】通過(guò)物理法、化學(xué)法以及物理化等方式，處理污水后留下的副產(chǎn)物就是污泥，污泥由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無(wú)機(jī)顆粒等物質(zhì)組成，屬于復(fù)雜的非均質(zhì)質(zhì)體，污泥懸浮物濃度通常保存在1%～10%之間，呈現(xiàn)出出膠體狀態(tài)。當(dāng)前各個(gè)國(guó)家污水生物處理的數(shù)量不斷增大，污泥產(chǎn)生量也不斷增加，全球都開(kāi)始關(guān)注污泥對(duì)于環(huán)境的污染，需要投入更多的精力研究污泥的處理處置。當(dāng)前有關(guān)污泥主要的處理方式包括厭氧消化、好氧堆肥、干化焚燒等，在這些技術(shù)當(dāng)中，厭氧消化可以實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化。

【關(guān)鍵詞】污泥厭氧消化；技術(shù)發(fā)展；預(yù)處理方式

一、概述污泥厭氧消化技術(shù)

污泥厭氧消化利用兼性菌和厭氧菌，產(chǎn)生厭氧生化反應(yīng)，對(duì)于污泥中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和穩(wěn)定化，同時(shí)這種污泥處理工藝還會(huì)產(chǎn)生沼氣?；厥照託庵罂梢詰?yīng)用于燃燒發(fā)電或者供熱，也可以加工沼氣，使其成為工業(yè)原料，消化之后，污泥經(jīng)過(guò)脫水和無(wú)害化處理，可以制作成為有機(jī)肥，在水泥廠和燃煤電廠可以當(dāng)做是輔助燃料。

Bryant等人在1979年以微生物種群的生理分裂特點(diǎn)為基礎(chǔ)，提出污泥厭氧消化技術(shù)，他們認(rèn)為厭氧消化主要包括水解及酸化階段、乙酸化階段、甲烷化階段，這三個(gè)階段之間相互影響又相互聯(lián)系，具有獨(dú)特的微生物群體。在水解酸化階段：微生物當(dāng)中的細(xì)菌、原生動(dòng)物以及真菌等都會(huì)參與這個(gè)階段，通常都是絕對(duì)厭氧菌，此外還包括兼性厭氧菌，在微生物水解酶的影響下，污泥當(dāng)中的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等高分子有機(jī)物都會(huì)被水解成溶解性物質(zhì)，隨后在轉(zhuǎn)化成短鏈脂肪酸和乙酸等。在乙酸化階段：在這個(gè)階段，主要包括產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和同型乙酸菌，轉(zhuǎn)變水解酸化產(chǎn)物為絕對(duì)厭氧菌。甲烷菌一方面需要轉(zhuǎn)化氫、二氧化碳為甲烷，另一方面可以實(shí)施乙酸脫羧，使其產(chǎn)生甲烷。

二、污泥厭氧消化技術(shù)發(fā)展

（一）有機(jī)廢物和污泥協(xié)同厭氧消化技術(shù)

我國(guó)每年都會(huì)產(chǎn)生龐大的生活垃圾，其中就包括了大量的廚余垃圾與油脂等有機(jī)廢物，單獨(dú)對(duì)于這些垃圾實(shí)施厭氧消化無(wú)法獲得理想的效果，但可以將有機(jī)廢物與污泥實(shí)施混合消化，可以獲得良好的效果。因此在今后的發(fā)展過(guò)程中，有機(jī)廢物和污泥協(xié)同厭氧消化技術(shù)是重要的研究方向，可以研究?jī)烧咦詈线m的混合比例，尋求最佳的各種工藝參數(shù)，促進(jìn)工程應(yīng)用。

（二）污泥預(yù)處理技術(shù)

今后需要加大力度研究低能耗、高效率的預(yù)處理技術(shù)和相關(guān)技術(shù)設(shè)備，平衡厭氧消化產(chǎn)能和預(yù)處理耗能，使各種預(yù)處理技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和可用性不斷得到提高。

三、污泥厭氧消化技術(shù)預(yù)處理方式

（一）高壓噴射預(yù)處理技術(shù)

利用高壓泵，循環(huán)噴射污泥至一個(gè)固定的碰撞盤(pán)上，在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械力可以將污泥當(dāng)中微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)給予破壞，釋放細(xì)胞當(dāng)中的物質(zhì)，使污泥中蛋白質(zhì)含量得到提高，促進(jìn)水解。利用3MPa高壓噴射預(yù)處理的污泥，經(jīng)過(guò)厭氧消化，污泥揮發(fā)性固體的去除率明顯獲得提高，可以達(dá)到13%～50%，這就說(shuō)明利用高壓噴射方法可以促進(jìn)污泥厭氧消化的進(jìn)行。通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)可以明確，利用高壓噴射法預(yù)處理污泥的SCOD、STOC、蛋白質(zhì)濃度都獲得提高，與此同時(shí)污泥堿度和總磷含量也獲得提高，降低了SS濃度，這就說(shuō)明利用高壓噴射法可以提高污泥消化性能。

（二）超聲波預(yù)處理技術(shù)

利用超聲波處理法、破碎細(xì)胞超聲波技術(shù)實(shí)施污泥的預(yù)處理，主要是破壞微生物細(xì)胞的細(xì)胞壁，可以釋放細(xì)胞的有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)污泥水解和消化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以明確，利用低頻超聲波可以獲得最有效地機(jī)械力，超聲波處理污泥的時(shí)間要控制在30min以?xún)?nèi)，因?yàn)殡S著處理時(shí)間的增加，污泥產(chǎn)氣量也會(huì)由此增加。超聲波技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生污染，同時(shí)分解速度非?？?，可以在極短的時(shí)間內(nèi)釋放細(xì)胞中的物質(zhì)，但是固體水解效果卻比較差，此外各種液體參數(shù)和超聲波設(shè)備會(huì)直接影響到超聲波的作用，因此在大規(guī)模工程中仍舊無(wú)法普及應(yīng)用。

（三）熱處理技術(shù)

熱處理法主要就是利用加熱的方式，使污泥當(dāng)中部分細(xì)胞體受熱膨脹，最后破裂，釋放出蛋白質(zhì)和膠質(zhì)等，隨后在高溫影響下，通過(guò)受熱水解、溶化，形成氨氮、揮發(fā)酸、碳水化合物等，這樣可以促進(jìn)污泥厭氧消化。通過(guò)大量的試驗(yàn)，污泥水解熱處理最佳的溫度范圍就是165℃～180℃。選擇170℃的溫度，加熱時(shí)間控制在30～60min，實(shí)施預(yù)處理污泥，通過(guò)5～10天厭氧消化，可以獲得更高的有機(jī)物去除率和沼氣產(chǎn)氣量，同時(shí)也可以有效地改善污泥的脫水性能。利用175℃的高溫實(shí)施污泥熱處理，通過(guò)厭氧消化可以獲得大量的沼氣，與未經(jīng)處理的污泥進(jìn)行比較，沼氣產(chǎn)量要高出60%多。

（四）堿處理法

在常溫條件下，通過(guò)加堿的方式，促進(jìn)污泥溶解自身一些纖維成分。利用堿液預(yù)處理，可以有效地溶解污泥中硝化纖維，轉(zhuǎn)化硝化纖維為有機(jī)碳化合物，具有可溶性特點(diǎn)?？傊脡A處理法可以在增污泥中COD和VS的降解率，使其產(chǎn)氣量不斷增大，同時(shí)提高產(chǎn)氣中的甲烷含量，使污泥厭氧消化的周期不斷明顯縮短。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)于污泥厭氧消化技術(shù)發(fā)展及預(yù)處理方式進(jìn)行研究，有利于促進(jìn)污泥厭氧消化技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用和普及，節(jié)約能源。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：陳傳積（1996—），男，漢族，山東棗莊人，本科，研究方向：化學(xué)。