污泥厌氧消化技术的研究与进展
《2024年国内外污泥处理处置技术研究与应用现状》范文
《国内外污泥处理处置技术研究与应用现状》篇一一、引言随着城市化进程的加快和工业的快速发展，污泥处理处置问题日益凸显。
污泥作为污水处理过程中的产物，含有大量的有机物、重金属等有害物质，如不进行有效处理，将对环境造成严重污染。
因此，污泥处理处置技术的研究与应用成为环境保护领域的重要课题。
本文将就国内外污泥处理处置技术的研究与应用现状进行综述。
二、国内污泥处理处置技术研究与应用现状1. 物理法物理法主要包括污泥脱水、干燥、焚烧等。
国内在物理法方面取得了显著进展，如采用离心脱水、压滤脱水等技术，有效降低了污泥的含水率，提高了其资源化利用率。
此外，污泥干燥和焚烧技术也得到了广泛应用，能够大幅度减少污泥体积，实现无害化处理。
2. 生物法生物法主要包括污泥厌氧消化、生物堆肥等。
国内在生物法方面进行了大量研究，并取得了显著成果。
厌氧消化技术能够将污泥中的有机物转化为生物气体，实现资源化利用；生物堆肥技术则能够将污泥转化为有机肥料，实现资源化循环利用。
3. 化学法化学法主要包括污泥调质、化学氧化等。
国内在化学法方面也进行了大量研究，如采用铁盐、铝盐等调质剂对污泥进行调质处理，提高其脱水性能；化学氧化技术则能够破坏污泥中的有害物质，实现无害化处理。
三、国外污泥处理处置技术研究与应用现状1. 热解技术热解技术是一种将污泥在无氧或缺氧条件下加热，使其分解为气体、液体和固体的技术。
国外在热解技术方面进行了大量研究，该技术能够有效地减少污泥体积，同时产生生物油等有价值的产品，具有较好的资源化利用前景。
2. 湿式氧化技术湿式氧化技术是一种在高温、高压条件下，使用氧气或空气将污泥中的有机物氧化为二氧化碳和水的技术。
该技术能够实现污泥的无害化处理，同时回收其中的热量和有机物，具有较好的应用前景。
3. 生物反应器技术生物反应器技术是一种利用微生物在反应器内对污泥进行生物处理的技术。
该技术具有处理效率高、操作简便等优点，被广泛应用于国内外污泥处理处置领域。
厌氧消化在我国污泥处理中的应用与未来趋势
厌氧消化在我国污泥处理中的应用与未来趋势厌氧消化在污泥处理中有着不可忽视的作用，这对污泥后续处置及处置成本息息相关。
前面已经介绍了污泥处理中厌氧消化的过程及常用的处理设备，今天鼎盛分析一下厌氧消化在我国发展的现状及未来趋势。
厌氧消化是目前国际上应用最广泛的污泥稳定化和资源化方法，欧美国家50%的污泥都是经过该技术处理的，但早前厌氧消化在我国污泥处理中的推广并不太顺利。
据不完全统计，北京、上海、天津等城市的大型污水处理厂中，有稳定运行厌氧消化环节污泥处理设备的只有20余家。
这与我国污泥处理泥质差、处理厂运行管理水平不够先进有关。
为了推动我国污泥处理技术，国内一直开展“厌氧消化适应中国污泥处理特点”的相关工作。
针对污泥泥质的改良，行业专家表示，可以通过添加有机垃圾进行调节；开发超声波、热水解等预处理技术来改善污泥泥质提高其可消化性；研发高温消化、两段消化及好氧消化等工艺提高消化效率和污泥泥饼的稳定程度。
而对我国多数可以担心的污泥处理实际操作中存在的问题，可以通过引进国外先进的管理技术，对设有厌氧消化设备的污泥处理厂实行运行期间操作指导和培训，培养一支精通污泥处理设备操作的队伍，来保证污泥厌氧消化的运用。
虽然目前国内厌氧消化在污泥处置中还未大规模推广，但鼎盛早已开始了厌氧消化的研究，并为客户量身打造污泥处置系统实地投入使用。
如2011年上海某污水处理厂的污泥处置工程，采用化学、重力浓缩的处理方案，提高了污泥的含固率，最终所得泥饼含水率在40%以下。
随着国家污泥处理处置技术政策不断深入，成熟的污泥处理技术路线也将成型，厌氧消化将成为污泥处理中必不可少的环节。
我国污泥处理处置行业虽然起步较晚，但污泥处理设备企业仍需具备勇往直前的探索精神，深入研究，敢于创新，推动我国污泥处理处置事业的进步。
郑州鼎盛：固定式污泥处理设备：污泥压滤机、污泥压干机、板框压滤机、带式压滤机、厢式压滤机、隔膜压滤机。
移动式污泥处理设备：移动式污泥压滤机、移动式污泥压干机、车载超级污泥压干系统。
污泥热处理及其强化污泥厌氧消化的研究进展
污泥热处理及其强化污泥厌氧消化的研究进展污泥是城市污水处理过程中产生的固体废弃物，由于其高水分含量和有机物质的含量较高，使得传统的污泥处理方法相对较为困难。
然而，随着技术的发展，污泥热处理和强化污泥厌氧消化等新方法逐渐受到关注，并在理论研究和工程应用中取得了一定的进展。
污泥热处理是指将污泥在高温条件下进行干化、热解和燃烧等处理的一种方法。
通过提高污泥温度，可以减少其水分含量，使得污泥体积减小，便于后续处理和处置。
同时，在高温下，污泥中的有机物质发生分解和转化，释放出热能等，为生物甲烷发酵等过程提供了热源。
研究表明，污泥热处理可以有效提高污泥的可处理性和资源化利用水平。
当前，常用的污泥热处理技术包括干化、热解和燃烧。
干化是通过加热和蒸发等方式将污泥中的水分脱除，降低污泥的含水率。
热解是指在高温条件下，将污泥中的有机物质分解为可燃气体和固体炭等。
而燃烧是将污泥中的有机物质完全氧化，释放出热能。
这些方法可以单独使用，也可以组合使用，根据污泥的特性和处理目标选择合适的处理方式。
近年来，强化污泥厌氧消化也成为研究的热点之一。
污泥厌氧消化是指利用厌氧菌群将有机物质转化为甲烷气的过程。
在传统污泥厌氧消化中，有机物质的降解速率较慢，产气率较低。
为了提高污泥厌氧消化的效率和产甲烷气的质量，研究者提出了强化污泥厌氧消化方法。
这些方法主要包括热处理、超声波处理、化学处理和厌氧菌增加等。
热处理是强化污泥厌氧消化的一种常用方法。
研究表明，在适当的温度和时间条件下，污泥经过热处理后，厌氧消化的降解速率和产气率都得到了显著提高。
这是因为热处理可以破坏污泥中的细胞结构，释放出更多的有机物质，提高厌氧反应的活性。
同时，热处理还可以破坏污泥中的抗生物降解物质，增加污泥的可降解性。
超声波是利用高频声波在液体中产生的物理效应，可以在短时间内产生局部高温和高压，从而破坏污泥细胞结构，促进有机物质的释放。
研究表明，超声波处理可以显著提高污泥厌氧消化的降解速率和产气率。
国内剩余污泥厌氧消化强化处理研究进展
ห้องสมุดไป่ตู้
２９
国 内剩余 污 泥 厌 氧 消化 强 化 处 理 研 究 进 展
黄 惠 莹 （广东省环境技术 中心 ，广东 广州 ５１０３０８）
摘 要 ：厌 氧消化是 目前 国际上常用 的污泥 生物处 理方 法 ，但 是传 统污泥厌 氧消化 法存 在有机 质厌氧转 化率 低 、 停 留时间长 、产气 率较低等问题 ，限制 了其应用 。文章在分 析剩余 污泥处 理现状 的基 础上 ，介绍 了预处理 技术 ，投 加生物酶促进剂 ，微生物菌种技术 ，多种技术耦 合 ，混合 基质共 消化 ，分级 分相厌 氧消化 等厌氧 消化强 化技术 类型 及其处理效果 ，以及技术发展趋势 ，为后续研究 提供参考 。 关键词 ：剩余 污泥 ；厌氧消化 ；强化处理 中图分类号 ：￥２１６．４；Ｘ７０３ 文献标 志码 ：Ａ 文章编号 ：１０００—１１６６（２０１８）０４—００２９—０４
污 泥处 理处 置 的效 率 。笔 者在 分析 剩余 污泥 处理 现 状 的基础 上 ，分析 了厌 氧 消化 强 化 技 术 类 型 及 其 处 理 效果 ，以及 技术 发展 趋势 。
１ 厌氧 消化 处理 现状
污泥 处 置处理 以稳 定 化 、减 量 化 和 无 害 化 为 目 的 ，厌 氧 消化 工艺是 其 中一 种重 要 的稳定 化工 艺 ，其 原理 是利 用兼 氧菌 和厌 氧菌 进行 厌 氧生 化反应 分解 污 泥 中有 机质 Ｊ，具 有 高 效 的能 量 回收 和 较低 的环 境影 响等 优点 。厌 氧 消化是 目前 国际上 常用 的污 泥 生物 处理 方法 ，同时 也是 大 型 污 水 处 理 厂 较 为 经济 的污 泥处 理方 法 Ｊ。全世 界大 约有 １００万 座 以上 的 污水 处理 厂使 用该 技术 处理 污泥 。而 国 内的 剩余 污泥 厌氧 消化 因现 有 技 术 运 行 管 理难 度 大 、处 理成 本高 等 问题 出现技 术应 用瓶 颈 ，仅约有 ６０座城 镇 污 水处理厂采用 了污泥厌氧消化工艺。但是 目前 国内 对污 泥厌 氧 消化理 论研 究滞 后 与协 同调控 机制 的认 知不 足 ，传 统 污泥厌 氧 消化 法 存 在 有 机 质厌 氧 转 化
污水处理厂污泥厌氧消化强化产甲烷技术研究
污水处理厂污泥厌氧消化强化产甲烷技术研究污水处理厂是城市环境建设的重要组成部分，其功能是将污水中的有机物质进行有效降解，减少对环境的污染。
在污水处理的过程中，产生的污泥是一种有机物质的富集物，其中含有大量有机质和营养物质。
污泥的处理和处置一直是污水处理厂面临的重要问题之一传统污泥处理方法中，常见的有污泥厌氧消化和污泥厌氧消化与好氧消化的组合处理。
污泥厌氧消化主要通过微生物的作用，将有机物质降解为低分子有机物和沼气（主要成分是甲烷和二氧化碳）。
而好氧消化则是通过氧气供应，进一步降低有机物质的浓度。
然而，传统的污泥厌氧消化技术在产甲烷效率上有一定的局限性，甲烷含量较低，难以发挥污泥中的潜在能量。
为了提高污泥厌氧消化的产甲烷效率，近年来，研究者们提出了一系列的强化产甲烷技术。
这些技术主要包括：温控操作、ADD（应用增容剂）、载体添加、超声技术、基因工程技术等。
以下将就其中几种技术进行介绍和阐述。
首先，温控操作是一种常用的强化厌氧消化产甲烷技术。
厌氧消化过程中，微生物的活动一般在35-40℃范围内较为活跃。
温控操作可以维持系统温度在适宜的范围内，以提高微生物活性和产甲烷的效率。
温控操作可以通过加热或冷却系统来实现。
具体操作时，可通过调整进水温度、循环泵的供水温度以及调节厌氧消化池的循环速度等方式来实现温控操作。
其次，采用ADD（应用增容剂）也是一种有效的强化产甲烷技术。
增容剂是一种能够促进厌氧消化过程中微生物活性的物质。
常用的增容剂有纤维素、淀粉、蛋白质等。
增容剂的添加可以提供更多的营养物质和微生物活动所需的能量，从而提高产甲烷效率。
通过添加适量的增容剂，可显著增强厌氧消化过程中的甲烷气体生成。
此外，载体添加也是一种常用的增强厌氧消化产甲烷的技术。
传统的厌氧消化过程中，微生物的活性主要依赖于污泥颗粒自身。
但是，由于污泥颗粒的聚集性较差，导致微生物的附着和生长难度较大，从而限制了产甲烷的效率。
因此，在厌氧消化过程中，添加一定的载体材料（如介孔二氧化硅、聚合物微球等）可以促进微生物的附着和生长，提高产甲烷效率。
污水处理中的污泥厌氧消化技术
CHAPTER
02
污泥厌氧消化原理
厌氧消化过程
酸化阶段
在厌氧消化过程中，复杂有机物在微生物的作用下被分解 为简单的有机物，如挥发性脂肪酸等，同时产生H2和 CO2。
产酸阶段
在产酸阶段，有机物继续被分解为更简单的化合物，如醇 类、醛类、酮类等，同时产生H2和CO2。
工艺流程
厌氧消化
污泥的预处理
为了提高厌氧消化效率，需要对 污泥进行预处理，如降低含水率 、调节pH值、添加有机酸等。
污泥在厌氧环境中，通过微生物 的作用，将有机物转化为沼气。
沼气的收集与利用
产生的沼气经过收集后，可用于 发电、供热或进行其他用途。
污泥的收集与输送
将污水处理过程中产生的污泥进 行收集，并通过管道或泵送至厌 氧消化设施。
厌氧消化反应机理
发酵反应
发酵反应是指有机物在微生物的作用下被分解为更简单的化合物 ，如醇类、醛类、酮类等。
酸化反应
酸化反应是指有机物在微生物的作用下被分解为更简单的化合物， 如挥发性脂肪酸等。
产甲烷反应
产甲烷反应是指简单有机物在产甲烷菌的作用下被转化为CH4和 CO2。
CHAPTER
03
污泥厌氧消化工艺
厌氧消化技术是一种有效的污泥 处理方式，能够将有机物转化为 沼气，实现能源回收。
技术重要性
减少污泥体积，降低 处置成本。
降低污泥中的有害物 质含量，减少对环境 的影响。
实现有机废弃物的资 源化利用，产生能源 。
技术发展概况
早期的厌氧消化技术发展较慢，近年 来随着环保要求的提高和技术的进步 ，该技术得到了快速发展。
《2024年污泥热处理及其强化污泥厌氧消化的研究进展》范文
《污泥热处理及其强化污泥厌氧消化的研究进展》篇一一、引言随着城市化进程的加快和工业的迅猛发展，污水处理成为环境保护和资源循环利用的重要环节。
污泥作为污水处理过程中的主要产物，其处理和资源化利用已成为当前研究的热点。
污泥热处理和强化污泥厌氧消化是两种有效的污泥处理方法，它们在污泥减量、稳定化、无害化以及资源化利用方面具有显著的优越性。
本文旨在阐述污泥热处理及强化污泥厌氧消化的基本原理，探讨其技术特点、发展现状以及未来的研究方向。
二、污泥热处理技术研究进展（一）基本原理及特点污泥热处理是一种通过高温处理污泥，达到减量、稳定化、无害化和资源化利用的技术。
其基本原理是利用高温破坏污泥中的病原体、有机物等，同时使污泥中的水分析出，从而达到减量和稳定化的目的。
污泥热处理具有处理时间短、减量效果好、无害化程度高等优点。
（二）研究现状目前，国内外学者对污泥热处理技术进行了大量研究。
研究主要集中于热处理的温度、时间、气氛等因素对污泥性质的影响，以及热处理后污泥的资源化利用途径。
同时，研究者们还致力于开发新型的热处理设备和技术，以提高热处理的效率和效果。
三、强化污泥厌氧消化的研究进展（一）基本原理及特点强化污泥厌氧消化是通过在厌氧条件下，利用微生物分解污泥中的有机物，产生生物气体（如沼气）的一种技术。
该技术具有资源化利用高、环境友好等优点。
通过添加催化剂、调节pH 值、控制温度等手段，可以强化厌氧消化的过程，提高生物气体的产量和质量。
（二）研究现状近年来，研究者们针对强化污泥厌氧消化进行了大量研究。
研究表明，通过优化运行参数、选择合适的催化剂、调控微生物群落等手段，可以显著提高厌氧消化的效率和效果。
此外，研究者们还在探索新型的强化方法，如联合热处理和厌氧消化，以期达到更好的处理效果。
四、污泥热处理与强化污泥厌氧消化的联合应用（一）联合应用的原理及优势污泥热处理与强化污泥厌氧消化联合应用，可以充分发挥两者的优势，实现污泥的减量、稳定化、无害化和资源化利用。
污泥预处理—厌氧消化工艺性能及预处理过程中有机物变化共3篇
污泥预处理—厌氧消化工艺性能及预处理过程中有机物变化共3篇污泥预处理—厌氧消化工艺性能及预处理过程中有机物变化1污泥预处理—厌氧消化工艺性能及预处理过程中有机物变化污水处理厂中产生的污泥是一种富含有机物的固体废弃物，它需要得到合理的处理，以避免对环境造成污染。
厌氧消化工艺是一种有效的处理污泥的方式，它通过厌氧消化反应，将污泥中的有机物转化为甲烷等易于处理的物质。
然而，污泥在进行厌氧消化之前需要进行预处理，以充分释放有机物，并提高其可消化性。
本文将探讨污泥预处理—厌氧消化工艺的性能以及预处理过程中有机物的变化。
一、污泥预处理污泥预处理是指在进行厌氧消化反应之前，对污泥进行一定的处理，以减少其固体颗粒大小、增加有机物的可反应性，使污泥中的有机物更易被微生物降解。
常见的污泥预处理方法包括热处理、超声波处理、机械剪切等。
其中，热处理是一种较为常见的方法，其主要作用是通过加热使污泥中的有机物发生破坏、挥发与裂解等变化，以提高污泥的可消化性。
在实际应用中，污泥预处理方法的选择应根据污泥特性、工艺要求等因素进行综合考虑，以达到最佳的处理效果。
二、厌氧消化工艺厌氧消化工艺是一种利用厌氧微生物代谢有机物的过程，将污泥中的脂肪、蛋白质、碳水化合物等有机物转化为沼气和水。
该工艺相较于好氧处理更具有优势，它可以将有机物的降解效率提高到60%-90%以上，并能产生的沼气用于加热污水等用途。
该工艺的关键是在控制好水力停留时间的条件下，使污泥中的有机物与微生物充分接触和反应，以提高有机物的降解效率和沼气的产量。
三、预处理过程中有机物的变化在进行污泥预处理的过程中，主要是通过物理（振动、切割、加热等）、化学（氧化、脱水等）等方式来改变污泥中的有机物，并提高其可消化性。
其中，热处理是一种较为有效的方法。
在热处理过程中，随着温度的上升，污泥中的水分开始蒸发，污泥中的有机物逐步分解，而在达到一定温度时，污泥中的大分子化合物开始断裂，变为小分子化合物。
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环 境 工 程2008年第26卷增刊污泥厌氧消化技术的研究与进展*曹秀芹1 陈爱宁1 甘一萍2 常 江2 周 军2(1.北京建筑工程学院环能学院,北京100044;2.北京市城市排水集团,北京100022)摘 要 厌氧消化是目前国际上应用最为广泛的污泥稳定化和资源化的方法,随着全球性的能源危机以及各国可持续发展和环保法规的相继出台,该技术将有更加广阔的发展前景。
阐述了厌氧消化的基本原理和应用情况,讨论了近年国外针对厌氧消化预处理技术和不同运行条件对厌氧消化反应效果的影响以及不同污泥处理工艺产能效果等方面研究成果及最新进展。
关键词 厌氧消化 污泥 运行条件 能量分析NEW DEV ELO PMENT OF ANA ER OBIC DIG ES TION TEC HNOLOGY O F S EW A GE S LUDGECao Xiuqin Chen A ining(Beijing U niver sity o f Civil Eng ineering and A rchitecture,Beijing 100044)Gan Y iping Chang Jiang Zhou Jun(Beijing U nban Drainag e Gr oup Co L td,Beijing 100022)AbstractA naerobic dig est ion is the most prev alent method of sewag e sludg e stabilizat ion and r ecyclationthr ougho ut the w or ld A nd this technolog y will have a br oad pro spect.because o f envir onment and ener g y cr i sis and the implementation of related laws T he principles and pr act ical situatio n o f anaer obic digestio n ar e br iefly intr oduced It's new development,such as pretreatment technolog y,the influence of different operating co nditions and the co mpar ison of energ y balance of different config ur atio ns w ill also be discussed here Keywords anaerobic dig estion sludg e operating par ameters ener g y analy sis*建设部科技发展项目(M OC06-k4-28);北京市留学人员资助项目(BOP-06);北京市创新团队项目(BJ E10016200611)。
0 前言城镇污水厂污水处理过程中产生的初沉污泥和剩余污泥中既含有N 、P 、K 等营养元素及大量有机物质,同时还有一定量的病原微生物、重金属和其他有害成分[1],因此对城镇污泥的处理不当会同时造成环境污染和资源浪费的问题。
2006年我国污水年排放量已达536 8亿m 3,污水处理率约20%,污泥产量约为3000万t/a (按含水率97%计)。
按照我国城市污水处理厂的建设规划,2010年,我国城市污水的处理量和处理率将进一步增加,污泥年产量也将大幅度提高[2],可见我国污泥处理的形式十分严峻。
在我国 十一五 有关污水处理设施的建设投资中污泥部分增长显著,约占总投资的16%。
未来随着污泥处理处置的进一步完善,其投资力度必将进一步加大,因此寻求高效经济的污泥处理方法也日益引起重视。
在众多的污泥处理方法中,厌氧消化由于其高效的能量回收和较低的环境影响是目前国际上应用最为广泛的污泥稳定化和资源化的处理方法。
它可以使污泥中挥发性悬浮固体(VS)含量减少30%~50%,从而使污泥达到稳定,并有利于后续的脱水处理。
经厌氧消化后的污泥中依然含有丰富的有机肥效成分,适用于土地利用,脱水后的消化污泥还可以作为发电厂或水泥厂的辅助燃料。
在厌氧消化过程中产生的沼气可以用来发电以补充厌氧消化或污水厂内其他工艺用电需要。
由此可见厌氧消化技术可以大大提高污泥综合利用的水平,在能源日益紧张,尤其是我国倡导节能减排的今天具有很强的现实意义。
1 污泥厌氧消化的概况1 1 污泥厌氧消化的原理及运行方式厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应,分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。
该过程是由多种微生物参与的复杂过程,目前对厌氧消化的原理较为全面的阐述为Bryant 提出的三阶段理论和Zeikus 提出的四种群理论[3]。
三阶段理论认为,整215环 境 工 程2008年第26卷增刊个厌氧消化过程分为水解酸化、产氢产乙酸和产甲烷三个阶段。
有机物首先通过水解发酵细菌的作用生成挥发性脂肪酸、醇类和乳酸等,接着由产氢产乙酸菌的降解作用而被转化为乙酸、氢气和二氧化碳,然后再被产甲烷菌利用,最终为转化甲烷和二氧化碳。
其中产氢产乙酸菌和产甲烷菌存在着互营共生的关系。
四种群理论在三段理论基础上增加了第二阶段同型产乙酸菌,该菌群的代谢特点是能将氢气与二氧化碳合成为乙酸。
但研究结果表明,这部分乙酸产量很少,一般可忽略不计。
因此厌氧消化机理现阶段仍以三阶段理论阐述为主。
根据厌氧消化过程中甲烷菌的适宜温度范围,污泥厌氧消化可以分为中温(30~36 )和高温消化过程(50~53 )。
其中,高温消化具有消化速度快、处理负荷高、反应时间短和反应器容积小等优点。
高温条件对有机物的降解和病原菌的杀灭非常有效,尤其当污泥进一步作土地利用时,高温处理更为必要。
因此其在国外的应用实例不断增加,但在我国实际应用中,多采用中温消化,这是受我国经济发展水平所限,为了维持高温消化的温度,需要消耗更多能量,其运行成本要高于中温消化。
根据厌氧消化的工艺运行形式,分为两相消化和两级消化。
两相消化工艺设有两个单独的反应器,为产酸菌和产甲烷菌提供了各自的生存环境,能够降低在有机负荷过高的情况下挥发性有机酸积累对产甲烷菌活性的抑制,降低反应器中不稳定因素的影响,提高反应器的负荷和产气的效率。
但在实际应用中由于两相消化系统需要更多的投资,运转维护也更为复杂,并没有表现出优越性,在欧洲固体垃圾厌氧消化中,两相消化所占的比重比单相消化要小得多[4]。
两级消化是为了节省污泥加温与搅拌所需能量,根据消化时间与产气量的关系而建立的运行方式。
该方法把消化池设为两级,第一级消化池有加热、搅拌设备,污泥在该池内被降解后,送入第二级消化池。
第二级消化池不设加热与搅拌设备,依靠余热继续消化。
由于不搅拌,第二级消化池还兼有污泥浓缩的功能,并降低污泥含水率。
目前国内外仍以两级厌氧消化运行为主。
1 2 国内外的应用情况目前,在整个欧洲共有超过36000座厌氧消化反应器,对污泥的处理量占欧洲总产泥量的40%~ 50%[5]。
根据美国环保局1998年的调查,厌氧消化是美国污水厂采用最普遍的污泥稳定方法,占60%。
日本大多数污水处理厂也是采用厌氧消化来处理污泥,而且近年不断改进消化技术,如通过机械浓缩产生更高浓度污泥进行厌氧消化以及对搅拌技术和热效的改善等。
另外,为了提高消化率,还在探讨热碱、超声波强化处理等预处理工艺对厌氧消化效果的改善等[6]。
早在20世纪80年代,发达国家的城镇污水处理厂污泥厌氧消化产生沼气转化的电能即可满足污水厂处理时所需电力的33%~100%[7]。
我国厌氧消化技术应用始于20世纪30年代,但直至70年代后期才开始较稳步地发展。
其中农用沼气池普及速度较快,至今已有单池容积6~10m3的农村家用池570万个,容积在100m3以上的大中型沼气工程装置540多处,在获取能源、净化环境方面起到了很好作用[6]。
但是我国污水厂的污泥厌氧消化技术应用与发达国家相比差距较大。
我国现有污水处理设施中,具有污泥稳定处理设施的不到25%,处理工艺和配套设施完善的不到10%。
由于建设厌氧消化池并配套沼气发电设备加大了污水处理厂的投资和运行管理难度,因此一度污水处理厂都不建厌氧消化系统。
但是随着国家政策和法规的不断完善,同时为缓解我国能源资源严重短缺的状况,污泥厌氧消化技术必将会得到进一步的发展。
目前国内一些大型污水处理厂已建完善污泥厌氧消化与沼气发电设施。
如北京高碑店污水处理厂(100万m3/d)污泥处理采用两级中温厌氧消化工艺,通过技术改造和工艺调整,最大限度地收集沼气用于发电。
2004年的上半年,其沼气发电机组累计发电528万(kW h),占全厂电量消耗的22 6%。
天津纪庄子污水处理厂(52万m3/h)、东郊污水处理厂(40万m3/h)和咸阳路污水处理厂(45万m3/h)等也建有完善的污泥厌氧消化与沼气发电设施。
但迄今为止,我国厌氧消化池的稳定运行和沼气利用等问题还有待进一步完善[8]。
2 厌氧消化技术的新进展自1868年Bechamp第一个提出甲烷的形成是微生物学过程以来,国际上众多的微生物学家与环境学家就一直在致力于厌氧消化技术的研究,并使其获得广泛的应用和长足的发展。
以下主要就厌氧消化技术在改善工艺条件、采取预处理强化措施以及产能效果等方面进行深入分析。
2 1 改善工艺条件2 1 1 提高碳氮比改善厌氧消化性能通常厌氧消化反应的理想碳氮比为10~20,而实际污水处理厂剩余污泥中碳氮比仅为4 60~5 04无法达到厌氧消化反应所需的理想碳氮比。
因此可以考216环 境 工 程2008年第26卷增刊虑加入高碳氮比的秸秆、杂草、果蔬以及厨房垃圾等易腐有机废物来提高生物污泥的厌氧消化性质。
1999年就有人研究稻秆的厌氧消化[9],但是由于稻秆所含营养物质并不能充分满足消化菌生长,单纯对稻秆进行厌氧消化的效果并不好。
然而稻秆的碳氮比高达75,向剩余污泥中投加稻秆不但可以提高碳氮比,改善厌氧消化效果和处理后污泥肥效,同时也对稻秆中所含的能源进行了回收,使其变废为宝。
日本长冈的Kom atsu等[10],研究了将稻秆加入污泥对菌厌氧消化效果的影响。
将稻秆按照1 0 5加入污泥中,以提高污泥的碳氮比。
由于稻秆主要成分为传统厌氧消化难于降解的木质纤维素,因此对于加入稻秆的污泥在消化前需要进行预处理。
该研究分别采用中温和高温对污泥进行消化,并在污泥消化前对各泥样分别采用破碎预处理、破碎后用蒸馏水浸泡预处理、破碎后用水解酶浸泡预处理三种不同的方法,并对中温和高温两种情况下的消化效果进行了观察。