不同預(yù)處理方法聯(lián)用對(duì)剩余污泥去除的研究進(jìn)展

張宇紅 杜中華 高文靜 耿繼成 劉香宇

（沈陽(yáng)化工大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng)110141）

1 概述

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市污水處理量快速增長(zhǎng)，相應(yīng)地污泥產(chǎn)生量也急劇增加，污泥出路成為一大問(wèn)題。剩余污泥產(chǎn)量大且成分復(fù)雜，含有大量有機(jī)物質(zhì)、病原體和重金屬。如不經(jīng)妥善處理，將剩余污泥直接投入周圍環(huán)境，必將帶來(lái)二次污染，對(duì)自然環(huán)境和人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響[1-2]。厭氧消化是一種常用且高效的剩余污泥處理方法，但是，由于剩余污泥中有大量微生物細(xì)胞，使得污泥生物降解存在困難。水解是厭氧消化限速階段[3-4]，因此提高污泥厭氧消化效率的關(guān)鍵就是使污泥中的微生物細(xì)胞壁（膜）破碎，提高水解速率，從而縮短厭氧消化周期。目前國(guó)內(nèi)外的許多學(xué)者探究出了一些物理、化學(xué)、生物的預(yù)處理方法來(lái)提高剩余污泥的脫水性能和穩(wěn)定化程度[5]，使剩余污泥達(dá)到減量化、穩(wěn)定化和資源化。本文主要介紹了聯(lián)合預(yù)處理方法在剩余污泥處理的應(yīng)用。

2 預(yù)處理方法聯(lián)用

2.1 微波與H2O2 聯(lián)用

微波或H2O2單獨(dú)作用時(shí)對(duì)微生物細(xì)胞均具有較強(qiáng)的處理效果，兩者聯(lián)合使用時(shí)微波還能促進(jìn)H2O2分解成OH-，從而增強(qiáng)H2O2的氧化能力。

王亞煒[6]等在用微波-H2O2聯(lián)合作用處理污泥時(shí)，發(fā)現(xiàn)污泥溶解比例隨著污泥初始pH 值的提高而增加?？低7]等人在微波和H2O2聯(lián)合使用實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)污泥pH 值為7.0，H2O2的投加量為3%，微波時(shí)間10min，微波功率600W 時(shí)，污泥含水率可以降至71.4%；污泥SS 和VSS 去除率分別為35.1%和39.6%，釋放SCOD1284mg/L。

2.2 微波與堿聯(lián)用

微波與堿聯(lián)合預(yù)處理可以加快有機(jī)物的水解速率，可以使污泥細(xì)胞在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)裂解，提高污泥的溶解性。

李學(xué)軍[8]的實(shí)驗(yàn)中將微波與堿聯(lián)合預(yù)處理分成了先堿后微波和先微波后堿，在pH 為12 時(shí)，堿處理120min 和微波處理?xiàng)l件863W，處理2min 后，先堿后微波預(yù)處理的SCOD/TCOD 最大，達(dá)到了34.95%，而先微波后堿的效果最差，甚至不如堿和微波單獨(dú)處理的效果。但是微波與堿聯(lián)合預(yù)處理后，污泥的CST會(huì)明顯提高，對(duì)污泥的脫水性能不利。

2.3 超聲波與堿聯(lián)用

超聲波與堿聯(lián)合預(yù)處理的方式可以提高污泥的水解速率，會(huì)使污泥兩相厭氧消化中的VS 去除率大大提高，大量有機(jī)物被去除，使污泥趨于穩(wěn)定化。

章濤[9]發(fā)現(xiàn)在超聲波聲能密度為1W/ml 時(shí)，實(shí)驗(yàn)各組（pH分別為8、9、10、11）的SCOD 隨超聲波處理時(shí)間的增加而增加，從超聲波處理5min 時(shí)的SCOD 含量可知，當(dāng)pH 從9 提升至10時(shí)，SCOD 的溶出量提高了兩倍，而提升至11 時(shí)，SCOD 溶出量為pH 為10 的兩倍。污泥中的碳水化合物的變化與pH 是一致的。但pH 為11 時(shí)，污泥最高產(chǎn)酸量發(fā)酵時(shí)間比較長(zhǎng)，因此最佳pH 為10。

2.4 堿與臭氧聯(lián)用

堿與臭氧預(yù)處理剩余污泥可以分為先堿后臭氧和先臭氧后加堿。焦明龍[10]用堿與臭氧預(yù)處理剩余污泥，對(duì)污泥的破解程度，污泥厭氧發(fā)酵效能，平均產(chǎn)酸量，平均產(chǎn)氣量做了研究，發(fā)現(xiàn)都是先臭氧后加堿＞先堿后臭氧。確定了最佳條件為pH12，臭氧投加量0.3gO3/gSS。當(dāng)pH 為12 時(shí)，臭氧投加量為0.12gO3/gSS 時(shí)，先臭氧后加堿的產(chǎn)氣量最多，是剩余污泥產(chǎn)氣量的1.94 倍，甲烷含量約占48.8%，比未處理的污泥產(chǎn)甲烷含量多了27.6%。先用臭氧后加堿處理中SCOD 產(chǎn)量是剩余污泥的10.64 倍，且其SCOD 的最大去除率可達(dá)77.2%。焦明龍還發(fā)現(xiàn)臭氧與堿預(yù)處理SS 的去除率最大為50.2%，VSS 去除率為54.5%。TCOD 去除率為41.8%，較原剩余污泥分別提高了16%，12.2%，14.7%。但總體污泥減量效果不好，對(duì)粒徑的影響較小。

2.5 堿與熱聯(lián)用

熱- 堿水解是一種有效的污泥預(yù)處理技術(shù)，可以有效破解污泥，改善污泥的脫水性能，提高污泥的厭氧消化性能以及厭氧生物產(chǎn)氣量。

在何玉鳳[11]對(duì)堿- 熱預(yù)處理污泥的影響研究中發(fā)現(xiàn)170℃、pH 為13 處理75min 后，SCOD/TCOD 達(dá)65% ，而不加堿時(shí)僅為47%，提高了18%。鄭鎮(zhèn)等[12]研究了堿- 熱序列處理法和堿熱同步法，結(jié)果表明經(jīng)堿- 熱序列預(yù)處理的污泥SCOD 去除率是同步法的1.06～1.31 倍，且產(chǎn)氣量是同步法的1.08～1.31 倍。雖然熱堿處理可以有效改善污泥的厭氧消化性能，但需要投加藥劑，價(jià)格較高，且不利于后續(xù)處理。

2.6 酸與堿聯(lián)用

酸堿聯(lián)合預(yù)處理方法可以有效促進(jìn)污泥微生物中胞內(nèi)物質(zhì)的釋放，提高污泥的厭氧消化性能，提高產(chǎn)氣量。袁光環(huán)[13]等研究發(fā)現(xiàn)，雖然單獨(dú)堿處理時(shí)SCOD 釋放量大于酸和堿聯(lián)合處理，但酸- 堿預(yù)處理后污泥混合液的碳氮磷比值對(duì)后續(xù)厭氧消化更有利。先酸（pH 值4.0，4d）后堿（pH 值10.0，4d）處理，乙酸產(chǎn)量為74.4 mg/g，這比單獨(dú)堿（pH 值10.0，8d）處理產(chǎn)乙酸效果好，更利于后續(xù)厭氧消化。

3 結(jié)論與展望

聯(lián)合預(yù)處理方法還處于發(fā)展階段，是目前研究的熱點(diǎn)，也是主要研究方向之一。每一種聯(lián)合預(yù)處理各有其利弊，聯(lián)合預(yù)處理的研究效果往往比單一的研究效果要好。雖然聯(lián)合預(yù)處理的效果較好，但是其能耗或藥耗的付出也比單一預(yù)處理的要多，不一定得到相應(yīng)的回報(bào)。因此，將不同的聯(lián)合預(yù)處理方法進(jìn)行優(yōu)化，找到最佳的預(yù)處理?xiàng)l件，得到最優(yōu)的研究效果，是目前較好的研究方向之一。實(shí)際的工程應(yīng)用應(yīng)綜合考慮，能耗低、效益高的預(yù)處理方法應(yīng)成為研究重點(diǎn)，使聯(lián)合預(yù)處理方法更具有工業(yè)化應(yīng)用的意義。