污泥發酵產酸技術研究及應用進展

朱 進

(山西潞安焦化有限責任公司，山西 長治 047599)

引 言

當前，我國城市污水處理廠每年排放的干污泥量大約為3 000多萬t，污泥的最終處置方式主要包括焚燒和土地填埋處理等。污泥焚燒所需的設備和運行費用都比較高，且焚燒過程中會對周圍大氣帶來很大程度的污染。而污泥用于填埋處理時要求比較高，很多污水處理廠對污泥進行處理后，污泥穩定化和干化率較低，若不對其進行有效處理，必將對環境造成嚴重的污染[1]。

活性污泥中含有大量的糖類、脂肪和蛋白質等有機物質，這些有機物能夠在厭氧條件下發生水解，生成易生物利用的溶解性小分子物質，如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸等揮發性短鏈脂肪酸[2]。這些物質可作為有機碳源補充加入污水處理過程中，不僅降低了投資成本，還減少了污泥產量，故污泥發酵產酸成為當前研究的熱點。

1 亞硝酸預處理對污泥發酵產酸性能的影響

亞硝酸作為一種很強的殺生劑，能夠分解糖、蛋白質、脂肪和脫氧核糖核酸等有機絮體，亞硝酸在隨后的脫氮過程中轉化為氮氣，是一種環保性較好的物質。

馬斌等[3]通過用亞硝酸預處理污泥對其發酵產酸進行研究，結果表明，當亞硝酸含量從0 mg/L增加到2.04 mg/L時，可溶性化學需氧量產量持續增加。與未經處理的污泥相比，內部碳源的產量增加了50%，反硝化效率提高了76%，污泥量減少了87.5%。

由于亞硝酸最后轉化為氮氣，故使用亞硝酸預處理污泥使系統同時發生發酵和反硝化，使污泥減量的同時提高系統的反硝化效率。另外，亞硝酸作為一種污水處理的副產物，通過亞硝化很容易獲得，故在實際工程中具有很高的應用價值。

2 表面活性劑對污泥發酵產酸性能的影響

表面活性劑不但具有"兩親"作用，而且還有"增溶"作用。表面活性劑能夠使一些脫離污泥表面的大分子物質的水溶性增強，使糖類和蛋白質等大分子有機物溶解，這些物質通過微生物產生的水解酶進一步水解，形成小分子的有機物。微生物的水解過程不斷往復進行，直到水解產物可以直接被微生物所吸收。被微生物吸收的有機物進入酸化發酵階段，最終被轉化為脂肪酸。因此，表面活性劑可以用來提高污泥的水解速率，為產酸菌提供更多的發酵底物，從而大幅度地提高水解產物在微生物作用下生產有機酸的量。

羅靜陽等[4]將烷基糖苷應用到污泥發酵過程中。結果表明：在APG的作用下，不僅增加了揮發酸的產生量，同時也縮短了發酵時間。當APG量為0.3 g/gTS時，短鏈脂肪酸在第4 d時達到最大，產酸量為空白樣的7.9倍。

吳慶林等[5]將表面活性劑鼠李糖脂用于污泥發酵產酸，結果表明，單獨鼠李糖脂存在條件下，揮發酸在第4 d時達到最大，比污泥空白產算量多出75%，極大提高了污泥產酸率。

3 過硫酸鹽對污泥發酵產酸性能的影響

向污泥中加入過硫酸鹽，系統中會產生硫酸根自由基，硫酸根自由基的強氧化性能夠使污泥絮體結構遭到破壞，進而將污泥所包含的水分進行濃縮，極大地提高了污泥脫水性能。研究發現，過硫酸鹽不僅對污泥脫水有很強的效果，還可促進污泥發酵。這是由于過硫酸鹽能夠破解污泥絮體中的細胞壁，使絮體胞內的多糖、蛋白質和脂肪等有機物質釋放到胞外，為污泥進行厭氧消化提供較為充足的有機物質。貞光音等[6]通過使用二價鐵激活過硫酸鹽來處理污泥，結果發現，污泥經二價鐵和過硫酸鹽處理后，消化過程中產生的甲烷氣體大幅度減少，這是過硫酸鹽能夠被二價鐵激活產生硫酸根自由基，硫酸根自由基具有很強作用，能夠破壞產甲烷菌的細胞膜，從而間接地提高系統產算量。

4 發展前景

污泥中含有很多易生物降解的有機物，其主要成分是蛋白質、多糖等，它們作為微生物生存所必需的營養物質，能夠在特定的環境條件下，通過微生物的的分解形成有機酸。且在污水脫氮除磷工藝中，若進水COD濃度較低，不能達到反硝化菌和除磷菌生存所需時，就必須在生化處理系統中投加額外的碳源。而污泥發酵過程中產生的短鏈脂肪酸可作為碳源直接加入系統中，不僅減少了額外碳源的投資成本，也減少了污泥的排放量，具有非常重要的研究價值。

今后的研究中，應試圖將兩種或多種物質結合應用到污泥發酵產酸過程中，進一步縮短污泥發酵時間，同時提高系統中短鏈脂肪酸的產生量。

5 結語

活性污泥中含有許多豐富的有機物，它們在一定條件下能夠被微生物分解轉化為有機酸。這些酸可以作為碳源補充污水處理工藝的需要，使污泥同時達到減量化、穩定化、資源化。