污泥厭氧消化技術發展及預處理方式研究

【摘要】通過物理法、化學法以及物理化等方式，處理污水后留下的副產物就是污泥，污泥由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒等物質組成，屬于復雜的非均質質體，污泥懸浮物濃度通常保存在1%～10%之間，呈現出出膠體狀態。當前各個國家污水生物處理的數量不斷增大，污泥產生量也不斷增加，全球都開始關注污泥對于環境的污染，需要投入更多的精力研究污泥的處理處置。當前有關污泥主要的處理方式包括厭氧消化、好氧堆肥、干化焚燒等，在這些技術當中，厭氧消化可以實現污泥穩定化、無害化、資源化。

【關鍵詞】污泥厭氧消化；技術發展；預處理方式

一、概述污泥厭氧消化技術

污泥厭氧消化利用兼性菌和厭氧菌，產生厭氧生化反應，對于污泥中的有機物質進行分解，實現污泥的減量化和穩定化，同時這種污泥處理工藝還會產生沼氣。回收沼氣之后可以應用于燃燒發電或者供熱，也可以加工沼氣，使其成為工業原料，消化之后，污泥經過脫水和無害化處理，可以制作成為有機肥，在水泥廠和燃煤電廠可以當做是輔助燃料。

Bryant等人在1979年以微生物種群的生理分裂特點為基礎，提出污泥厭氧消化技術，他們認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，這三個階段之間相互影響又相互聯系，具有獨特的微生物群體。在水解酸化階段：微生物當中的細菌、原生動物以及真菌等都會參與這個階段，通常都是絕對厭氧菌，此外還包括兼性厭氧菌，在微生物水解酶的影響下，污泥當中的碳水化合物、蛋白質、脂肪等高分子有機物都會被水解成溶解性物質，隨后在轉化成短鏈脂肪酸和乙酸等。在乙酸化階段：在這個階段，主要包括產氫產乙酸菌和同型乙酸菌，轉變水解酸化產物為絕對厭氧菌。甲烷菌一方面需要轉化氫、二氧化碳為甲烷，另一方面可以實施乙酸脫羧，使其產生甲烷。

二、污泥厭氧消化技術發展

（一）有機廢物和污泥協同厭氧消化技術

我國每年都會產生龐大的生活垃圾，其中就包括了大量的廚余垃圾與油脂等有機廢物，單獨對于這些垃圾實施厭氧消化無法獲得理想的效果，但可以將有機廢物與污泥實施混合消化，可以獲得良好的效果。因此在今后的發展過程中，有機廢物和污泥協同厭氧消化技術是重要的研究方向，可以研究兩者最合適的混合比例，尋求最佳的各種工藝參數，促進工程應用。

（二）污泥預處理技術

今后需要加大力度研究低能耗、高效率的預處理技術和相關技術設備，平衡厭氧消化產能和預處理耗能，使各種預處理技術的經濟性和可用性不斷得到提高。

三、污泥厭氧消化技術預處理方式

（一）高壓噴射預處理技術

利用高壓泵，循環噴射污泥至一個固定的碰撞盤上，在這個過程中產生的機械力可以將污泥當中微生物的細胞結構給予破壞，釋放細胞當中的物質，使污泥中蛋白質含量得到提高，促進水解。利用3MPa高壓噴射預處理的污泥，經過厭氧消化，污泥揮發性固體的去除率明顯獲得提高，可以達到13%～50%，這就說明利用高壓噴射方法可以促進污泥厭氧消化的進行。通過相關試驗可以明確，利用高壓噴射法預處理污泥的SCOD、STOC、蛋白質濃度都獲得提高，與此同時污泥堿度和總磷含量也獲得提高，降低了SS濃度，這就說明利用高壓噴射法可以提高污泥消化性能。

（二）超聲波預處理技術

利用超聲波處理法、破碎細胞超聲波技術實施污泥的預處理，主要是破壞微生物細胞的細胞壁，可以釋放細胞的有機質，促進污泥水解和消化。通過實驗可以明確，利用低頻超聲波可以獲得最有效地機械力，超聲波處理污泥的時間要控制在30min以內，因為隨著處理時間的增加，污泥產氣量也會由此增加。超聲波技術不會產生污染，同時分解速度非常快，可以在極短的時間內釋放細胞中的物質，但是固體水解效果卻比較差，此外各種液體參數和超聲波設備會直接影響到超聲波的作用，因此在大規模工程中仍舊無法普及應用。

（三）熱處理技術

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

（四）堿處理法

在常溫條件下，通過加堿的方式，促進污泥溶解自身一些纖維成分。利用堿液預處理，可以有效地溶解污泥中硝化纖維，轉化硝化纖維為有機碳化合物，具有可溶性特點。總之利用堿處理法可以在增污泥中COD和VS的降解率，使其產氣量不斷增大，同時提高產氣中的甲烷含量，使污泥厭氧消化的周期不斷明顯縮短。

四、結語

綜上所述，本文主要對于污泥厭氧消化技術發展及預處理方式進行研究，有利于促進污泥厭氧消化技術在我國的應用和普及，節約能源。

參考文獻

[1]牟艷艷，于鑫，鄭正.污泥厭氧消化預處理方法研究進展[J].中國給水排水，2004，20（07）：31～33.

[2]曹秀芹，陳愛寧，甘一萍.污泥厭氧消化技術的研究與進展[J].環境工程，2008（s1）：215～219.

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