污泥厌氧消化预处理探究

水泥生产Cementproduction18污泥厌氧消化预处理探究黄垚志（武汉轻工大学化学与环境工程学院，湖北武汉430000）中图分类号：TQ172文献标识码：B文章编号1007-6344（2019）04-0018-02摘要：随着经济的不断发展，环保和能源节约也逐渐步入人们的视野。厌氧污泥的处理一直消耗着大量的能源，污泥填埋和焚烧对环境污染产生巨大的影响。厌氧消化污泥预处理能够在根本上解决这些环保问题，预处理措施能够最大程度上节约能源消耗，并且带来环保效果。本文注重强调了几种厌氧消化污泥的预处理措施，并且阐述了预处理对环境保护的重要性。关键词：厌氧消化；预处理；热解法0引言当今工业化世界面临的主要问题之一是解决环境污染和确定有效的处理方法。在过去的几十年里，利用活性污泥包括特定的微生物来处理各种废水得到了广泛的应用，活性污泥已经成为工业废水处理中应用最广泛的生物材料。而废水生物处理的主要副产品是剩余污泥,剩余污泥具有含水率高、易腐烂、有恶臭、含有大量寄生虫卵和病原微生物等特点，如不加以妥善处理，任其排放，将会造成二次污染。欧共体的剩余污泥的处理费用已经占整个污水处理费用的25%～65%.并呈现逐年上升趋势。如何控制剩余污泥的产生及发展污泥减量化技术已成为当务之急。目前处理的难度在于剩余污泥含水率极高导致其难以清除。而厌氧污泥消化既可以有效清除剩余污泥,还可用于污泥稳定，使污泥挥发性固体物质减少，产生沼气。故近年来厌氧污泥消化成为一种新的剩余污泥处理技术，厌氧消化过程一般分为水解、产酸、产乙酸和产甲烷四个阶段。由于水解步骤对于厌氧消化产生限制性，为了减轻该步骤的影响，将采取预处理的方法加速水解，提高反应效率。预处理的方法多种多样比如热解；碱化；超声和机械消解等。这些处理方式可以加速活性污泥的水解，减小颗粒大小，从而促进厌氧消化的进行。热处理对提高厌氧消化率和脱水性能产生极大地影响。碱化预处理也被用于溶解各种底物，如木质纤维素材料或活性污泥。林等研究表明，氢氧化钠预处理提高了活性污泥的化学需氧量和挥发性固体的还原、产气和脱水能力。超声裂解是一种高效的提取细胞内物质的方法，而机械预处理对活性污泥的效果也与上述其他预处理方法相同。张等对活性污泥的机械预处理进行了研究，确定在30bar处喷射到碰撞板上并与之碰撞，使污泥溶解。综上所述，很多研究都是针对活性污泥的厌氧消化预处理进行研究，与未预处理相比，多采用单一的预处理方法。然而，关于厌氧消化的各种预处理方法的报道很少。预处理(机械预处理、化学预处理、超声波预处理和热化学预处理)对增溶、粒径减小和甲烷产量提高的影响。此外，为提高甲烷治理效率和提高甲烷产量，还在探索一条切实可行的途径。1厌氧消化污泥预处理方法及效果活性污泥的脱水是非常困难的，为了了解污泥中水的性质，人们做了大量的科研工作，水相通常被定义为自由水和结合水。结合水需要更高的能量才能被移除，有些能量根本无法移除。这种结合水含量是影响除水效率的主要限制因素之一。只有通过改变污泥结构的预处理工艺才能达到较高的固体干重:改变污泥絮凝体结构，打开细菌细胞，释放细胞含量。水解释放的细胞水富含溶解的有机化合物。溶解的成分既可以用来提高后续生物降解过程的效率，也可以用来回收氮和磷等有用的成分。其它应用包括污泥脱水的改善、病原体的减少或抑制。热处理时，温度范围在40-180℃。污泥中的碳水化合物和脂质易于降解，而蛋白质受细胞壁的保护，不受酶解作用。在60-180℃的低温范围内，热预处理破坏细胞壁，使蛋白质易于生物降解。热能的输入主要通过换热器或蒸汽对污泥的作用来实现。多年来，人们已经知道，热预处理可以改善污泥的脱水性能。美国学者布鲁克斯观察溶解样品的有机质和初级污泥的混合物,并在40-60%和20-35%的含量分别加热170℃时实验与市政污水污泥，结果表明最高水解速率可以在165-180℃之间发生，加热时间10-30分钟时对结果没有影响。溶解的成分在消化过程中很容易降解。此外，脱水能力显著增加[1]。张毅华等报道了高温处理污水污泥的效果。结果表明，在150℃以上的高温条件下，污泥的脱水性能有较大的提高，而在180℃以上的高温条件下，脱水效果更为明显。但是，在这些较高的温度下，他们还报道了难降解化学需氧量化合物的形成，化学需氧量是化学破坏废水有机化合物所需的氧气量。作为研究的一部分，他们观察了一些选定的水相，并得出结论，约三分之一的水相化学需氧量是无法治疗的。张等研究了低温热处理，以获得提高消化率的脱水性的一些好处，同时避免了高温热处理中出现的问题[6]。张萌等研究表明，未消化和已消化污泥的脱水性是有可能得到改善的，175℃大约是消化被抑制前的消化率极限(可能是由于抑制和/或难降解化合物的形成)。结果表明，活性污泥对消化率的影响最大，但在175℃