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不同预处理方式对污泥厌氧发酵的影响
更新时间:2016-07-27 来源:《农业机械学报》 作者:张万钦,戚丹丹,吴树彪,董仁杰,赵万生

摘要:污水生物处理的应用产生了大量污泥,污泥的处理与处置已成为污水处理厂面临的一个重大挑战。填埋、焚烧等传统污泥处理方法,不仅污染环境而且消耗大量能源,而厌氧发酵处理作为一种可持续的污泥处理方法具有保护环境、节约能源等优点。传统的污泥厌氧发酵处理存在反应效率低、污泥降解性差、停留时间长等不足,污泥预处理在改善其厌氧发酵性能方面越来越受到关注。根据污泥的理化特性、厌氧发酵特点,论述了各类预处理方式的不同作用机制,分类比较了不同类型预处理的处理效果及其对污泥厌氧发酵特性的影响,深入分析了影响不同预处理强化污泥厌氧发酵的主要因素。同时,对其强化污泥厌氧发酵存在的不足及其今后的发展方向作了简要的分析和展望。

引言

随着我国城市人口数量和城市化进程的快速发展,城市污水产量不断增加,污水处理厂的数目、处理能力和污泥产生量也随之增加。据住房城乡建设部统计,截止2012 年底全国累计建成城镇污水处理厂3 340 座,污水日处理能力约为1. 42 亿m3,年污泥产生量接近2 200 万t[1]。目前,虽然我国多数城镇污水处理厂实现了污泥的初步减量化,但仍未能充分实现污泥的稳定化处理。据统计约有80% 的污泥未经稳定化处理而导致污泥中恶臭物质、病原体、持久性有机污染物等进一步扩散,造成严重的环境污染[2]。因此,污泥的稳定化处理在我国污泥环境友好型可持续处置过程中具有重要意义。

目前,我国主要的污泥稳定化处理技术包括厌氧发酵、填埋、干化焚烧等[3]。其中填埋、焚烧的土地利用处置方式因其选址难、耗能高、投资大等缺点,应用推广受到限制;而厌氧发酵过程所需能量消耗较低,并且在回收清洁能源、减少污泥体积、杀灭病原微生物和改善污泥性能等方面具有明显优势[4],这使得污泥的厌氧发酵技术逐渐成为具有广泛应用前景的污泥环境友好型资源化利用的途径之一。然而,传统的污泥厌氧发酵过程因反应缓慢、污泥停留时间长(20 ~ 30 d)、甲烷产量低和污泥降解性差等缺点,严重限制了污泥厌氧发酵技术的推广应用。针对污泥厌氧发酵过程中胞外聚合物(EPS)难降解、细胞壁难打破等问题,国内外学者在污泥预处理改善污泥厌氧发酵性能方面,开展了大量研究和应用实验,研究发现预处理可以促进EPS 降解、提高污泥中大分子有机物水解、打破污泥菌体细胞壁,有效提高污泥厌氧发酵性能、缩短水力停留时间。然而,当前对污泥预处理提高污泥厌氧发酵性能等的研究多种多样且缺乏系统性归纳总结,使污泥厌氧发酵的应用受到了限制。本文根据污泥的理化特性、厌氧发酵特点,讨论污泥厌氧发酵的研究特点及不足,根据各类预处理方式的不同作用机制,分类比较不同类型预处理的作用特点与处理效果及其对污泥厌氧发酵特性的影响。

1 污泥厌氧消化理化特性

城市污水处理厂污泥类型主要包括初沉污泥、二沉污泥、活性污泥、剩余污泥和消化污泥等5 种。其中初沉污泥是从初沉淀池直接排出的沉淀物;二沉污泥是从二次沉淀池(或沉淀区) 排出的沉淀物;活性污泥是指曝气池中繁殖的含有各种好氧微生物群体的絮状体污泥;消化污泥指经过好氧消化或厌氧消化的污泥,所含有机物质浓度较高;剩余污泥是活性污泥系统中从二次沉淀池排出系统外的活性污泥。

版权、出处:《农业机械学报》

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