剩余污泥强化厌氧消化预处理技术进展

总第182期2019年第4期山西化工SHANXICHEMICALINDUSTRYTotal182No.4,2019综述与论坛叫DOI：10.16525/j.cnki.cnl4-1109/tq.2019.04.05剩余污泥强化厌氧消化预处理技术进展韩超（山西晋环科源环境资源科技有限公司，山西太原030024）摘要：剩余污泥的处理一直以来是困扰各污水处理厂的难题，而常规的厌氧消化技术沼气的转化效率低下的原因是水解步骤受到微生物细胞壁的阻隔导致最终的产气量及产甲烷效率受到限制，因此找出适宜的污泥预处理方法去破坏污泥中微生物细胞壁溶出大量有机物显得尤为重要。介绍了机械预处理技术、物理预处理技术、化学预处理技术和生物预处理技术，分析了各技术的原理、特点和处理效果，提出了未来的研究重点和方向，为污泥的强化厌氧消化预处理提供参考。关键词：剩余污泥；预处理技术；强化厌氧消化；资源化中图分类号：X703文献标识码:A文章编号：1004-7050（2019）04-0014-04引言伴随城镇化和工业化步伐的加快，我国污水处理产业得到了快速发展，污水处理能力和技术都在不断进步。但是，污泥处理带来的问题逐渐显现出来，具体表现若污水处理厂未经妥善处理的污泥随意堆放，将会使污染物以污泥的形式向环境中转化，会造成地下水、地表水等水体的二次污染，同时，污泥中所蕴含的能源也会造成浪费，因此，对于其蕴含能源的回收，厌氧消化技术是一条非常重要的路径。虽然污泥对环境具有危害性，但由于其含有大量的有机物和营养元素，因此成为污泥资源化利用的重要保证。现有常规的厌氧消化技术很难有较高的沼气转化效率（一般在30%〜45%）,主要是因为厌氧细菌在水解酸化阶段难以破坏污泥细菌的细胞壁以及木质纤维素结构。于是，各种污泥预处理方法应运而生，主要目的就是破坏污泥中细菌的细胞壁及木质纤维素结构以释放出细胞中存在的有机物、糖类、蛋白质等，所以，提高污泥溶胞效率是强化污泥厌氧消化的关键。1剩余污泥的性质剩余污泥的含水率极高，未经处理的污泥含水率可达97%〜99%,其成分组成还存在脂肪类、蛋白质、纤维素、腐殖质等。此外，还含有大量的微生物、有毒有机物、重金属、无机物等。其中，脂肪类、收稿日期：2019-07-30作者简介：韩超，男，1986年出生，毕业于中山大学，硕士学位，工程师。研究方向：环境影响评价。蛋白质、多糖等属于易于厌氧消化降解的物质，可顺利地在产甲烷菌的生化作用下转化成为甲烷；但其中的木质纤维素、腐殖质类及污泥自身的生物细胞则难以被厌氧消化所分解皿。因此，目前剩余污泥预处理的研究主要集中在两方面，一方面是探索大幅度降低剩余污泥含水率的可能方法；另一方面则是找寻适宜的方法对剩余污泥进行预处理，以改变难降解物质的结构及使细胞破碎，释放出细胞内可代谢的物质,进而提高厌氧消化环节沼气的产量、甲烷的转化效率，并减少消化池的体积和停留时间，以及污泥最终处置的量。在污泥处理阶段，污泥脱水效率的高低将极大地影响污泥的处理量，是后续进行污泥输送、消化和综合利用的重要保证。一般包括重力浓缩、机械脱水、干化、冻融脱水等处理方法，也有一些新方法在不断被人们研究，例如，表面活性剂和生物沥滤的联用、改性玉米芯粉的使用⑵等。实际上这些方法之中有些方法对于强化厌氧消化环节同样具有很大的帮助。而专门针对强化厌氧消化环节的预处理则包含有物理预处理、化学预处理、生物预处理等，其中有些方法还与其他方法联用作为联合预处理。2剩余污泥预处理研究2.1机械预处理使用机械设备预处理污泥一般具有结构简单，使用方便，不产生难降解有机物等优点。研究较多的有高压均质法、旋转球磨法、溶胞离心法等。高压均质法是污泥在极高压力下，通常在几十兆帕，低速进入均质机,在其中突然降低压力，导致污泥在压差2019年第4期韩超:剩余污泥强化厌氧消化预处理技术进展・15・下产生极强的冲击力，在剧烈的紊动和空化作用下，污泥局部温度升高，使得污泥细胞破碎。旋转球磨法是利用球磨机高速转动，钢制小球搅拌、碰撞污泥，产生剪切力来使得污泥结构发生改变。高压均质法、旋转球磨、溶胞离心等需要使用大型设备，且设备维修等较不方便，虽已有应用，但破解效率与其他方法比较偏低。由于剩余污泥含水率极高，机械法所产生的能量被不必要的消耗，导致其破坏污泥絮体和微生物细胞通常不充分。因此，机械方法的缺点可以通过与其他预处理方法相结合而弥补。SunYuxiao等⑶利用水力旋流器和碱（pH=ll）联合预处理获得了良好的效果,VFA增加了23.75%,甲烷产量增加了32.28%。2.2物理预处理剩余污泥物理预处理方法中研究较多的有热解法、微波法、超声波法、聚焦脉冲法等。热解法是最常规的一种污泥处理手段，在过去被视为污泥消化前的首选方法。通过对污泥加热导致微生物的细胞壁因膨胀而破裂，从而使其中的有