摘要：全球气候大会以及中国政府在CO2减排方面的承诺使剩余污泥厌氧 消化产生能源这一老生常谈的问题再次受到关注.污泥生物细胞裂解/水解是限制厌氧消化效率的重要瓶颈,而污泥预处理技术可有效提高细胞破裂、水解效果,最 大限度地发掘出剩余污泥中的有机能源.目前全球研发的污泥预处理技术多种多样,其中既有具备工程应用经验的超声波、聚焦脉冲等预处理方法,也有研究较多的 热解、碱处理等预处理方式,而投加生物制剂的预处理技术也越来越受到人们的重视.本文按污泥预处理性质将各种方法分成物理/机械、化学、生物以及联合处理 几大类,分别介绍了各种污泥预处理方法的原理、特点、研究进展以及应用前景.

1　引言(Introduction)

传统污水处理实际上是一种“以能消能”、“污染转嫁”过程 (郝晓地, 2006).换句话说, 有机物(COD/BOD)的降解(COD+O2 ※CO2 +H2 O)其实就是用能量摧毁能量并产生 CO2的过程.从控制温室气体减排角度, 传统污水处理不免带有不可持续之嫌! 为使污水处理走出这种困境, 从污水处理过程中发掘能源的国际呼声日益高涨.美国已在规划污水处理厂“碳中和”目标, 计划到 2030 年污水处理厂通过生物能、太阳能、甚至风能来达到能量自给自足之目的(Force, 2009).为此, 以发掘剩余污泥中能量的研究与应用再次提到国际议事日程, 强化污泥厌氧消化也就自然成了技术的焦点.在此方面, 污泥生物细胞裂解 /水解关键技术研发便成为强化污泥厌氧消化的预处理手段.

长期以来, 国内大多认为剩余污泥处理 /处置难度大、费用高, 几乎成了许多污水处理厂的一种负担.然而, 从能源以及 CO2减排角度看, 污泥非但不是一种利用价值不大的“废物”, 相反, 污泥能源回收是使污水处理走上可持续道路的必然途径.在全球目前普遍倡导低碳经济的大潮下, 污水处理行业必须反思只处理水而无暇顾及污泥中能源的一贯做法.其实, 污泥厌氧消化产甲烷已有几十年的成功工程经验, 这不仅能够回收有机能源, 还有助于降低污泥产量、污泥脱水以及稳定能力提高, 使污泥后续处置趋于简单.就厌氧消化本身, 技术已趋于成熟, 管理也更加简便, 最显而易见的例子就是我国广大农村地区目前已开始普及沼气应用技术.而对污泥厌氧消化来说, 不同于一般的有机物厌氧发酵, 需要首先让生物细胞裂解 /水解, 只有释放出胞内全部有机物后方可能实现后续厌氧消化效率的最大化.

版权、出处：《环境科学学报》