污泥好氧消化的研究现状及发展趋势

污泥好氧消化的研究现状及发展趋势（通用5篇）

篇1：污泥好氧消化的研究现状及发展趋势

污泥好氧消化的研究现状及发展趋势

污泥好氧消化是一种有效实用的污泥稳定技术,适用于处理量较小(≤20 0∞m3/d)的污水处理厂.在分析中,对污泥好氧消化的3种工艺(CAD、A/AD、ATAD)的工艺原理、影响参数及研究现状进行了详细的介绍,并在对国内外文献进行总结的`基础上,分析了污泥好氧消化的研究方向与发展趋势.

作 者：张艳萍 彭永臻 王淑莹 李探微 作者单位：张艳萍,彭永臻,王淑莹(北京工业大学水质科学与水环境恢复重点实验室,北京,100022)

李探微(浙江工业大学建工学院,杭州,310032)

刊 名：环境污染治理技术与设备 ISTIC PKU英文刊名：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL年，卷(期)：5(10)分类号：关键词：污泥稳定 好氧消化 ATAD 有机物去除

篇2：污泥好氧消化的研究现状及发展趋势

污泥好氧消化工艺的分析与研究

污泥的资源化利用(土地利用等)已经成为国内外处置污泥的重要发展方向,利用污泥的好氧消化技术可以使污泥达到资源化利用的标准.污泥的.好氧消化是一种有效实用的污泥处理技术,适用于处理量较小(≤20 000m3/d)的污水处理厂.在分析中,重点介绍了传统好氧消化(CAD)、缺氧/好氧消化(A/AD)、自热高温好氧消化(ATAD)、两段高温好氧/中温厌氧消化(AerTAnM)工艺的原理、流程、特点等,为有关工程技术人员提供参考.

作 者：张峥嵘 黄少斌 ZHANG Zheng-rong HUANG Shao-bin 作者单位：华南理工大学,环境科学与工程学院,广东,广州,510640刊 名：化工科技 ISTIC英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY IN CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：14(5)分类号：X705关键词：污泥处理 好氧消化 自热高温好氧消化 两段高温好氧/中温厌氧消化

篇3：污泥好氧消化的研究现状及发展趋势

污泥处理处置可分为处理与处置两个阶段。包含污泥处理和污泥处置两层含义,污泥处理是指污泥经过单元工艺组合处理即浓缩、脱水、消化、发酵及热干化等工艺过程,达到 “减量化、稳定化、无害化”目的的全过程。污泥处置是指对处理后污泥进行消纳的过程,在污泥处置过程中污泥将最终得以稳定,污泥处置包括土地利用、填埋、焚烧以及建材利用等不同方式[2]。本文主要介绍目前广泛采用的污泥处理工艺技术即污泥浓缩、污泥脱水、污泥消化等工艺的应用现状、存在问题及其发展方向,为污泥处理方案的选择提供参考。

1 污泥浓缩

污泥处理系统产生的污泥,含水率高,体积大,对于输送、处理或处置都不方便。污泥浓缩可使污泥初步减容,减轻后续工艺的处理或处置压力。

目前城市污水处理厂污泥浓缩的主流工艺是传统的重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。浓缩工艺的选择主要取决于污水处理工艺、污泥性质、所需达到的浓缩效果和建设性质等。对于重力浓缩工艺,适用于单独处理初沉污泥,而对剩余污泥的浓缩效果不理想,由于占地面积大、操作维护简单,比较适用中小城市新建的污水处理厂; 离心浓缩和气浮浓缩比较适合处理剩余污泥及剩余污泥与初沉污泥组成的混合污泥。这两种工艺占地面积小、易于改造,比较适合大中城市新建或改扩建的污水处理厂[3]。

但是上述这三种主流工艺,在应用过程中还存在很多的问题,重力浓缩工艺对剩余污泥浓缩效果差,存在严重释磷问题。同时,随着氧化沟、A2/ O等污水处理新工艺的不断增多,产生的剩余污泥的含氮、磷量显著增加,重力浓缩的缺陷进一步放大,不能满足新型工艺的要求。机械浓缩将逐渐取代重力浓缩。气浮浓缩避免了重力浓缩的缺点,但是其工艺设备维护操作复杂,运行费用高[3]。

针对这些问题,目前国内外已经倾向于污泥处理组合工艺的研究,如浓缩脱水一体化设备、污泥浓缩消化一体化工艺。这些组合工艺具有占地面积小、自动化程度高、处理效率高、适应性强等优点[3]。

2 污泥脱水

污泥经过浓缩后,其含水率依然较高,一般在97% ~99. 6% ,是流动的粒状或絮状的疏松结构,体积庞大,难以处置消纳,为此需要进行污泥脱水处理,降低后续污泥的处置难度,污泥脱水的方法,一般有机械脱水、污泥干化污泥烘干及焚烧等方法。

目前国内城市污水处理厂常用的污泥脱水方式为机械脱水,常用的机械脱水设备有真空过滤机、离心脱水机、板框压滤机及带式压榨过滤机。使用最广泛的带式脱水机和离心脱水机,处理后的污泥含水率一般只能达到78% 左右。污泥经过化学药剂调理后再通过板框压滤机处理,泥饼的含水率下限可达到60% 以下[4]。目前,国内污水处理厂产生的污泥一般都进行填埋处理,但随着CJ/T 249 - 2007 《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》的实施,要求混合填埋污泥含水率≤60% 。环境保护部办公厅发布的环办[2010]157 号文件,要求对于污水处理厂以贮存( 即不处理处置) 为目的的将污泥运出厂界的,必须将污泥脱水至含水率50% 以下。由此可见,仅靠单独的机械脱水已经不能满足我国污泥处理处置的长期发展。为此,需要与其他污泥处理技术联合使用,来降低污泥含水率,实现污泥资源化。

污泥干化是实现污泥无害化、减量化、资源化处置的一种有效方式。太阳能干化作为污泥干化方式的一种,可利用太阳能来蒸发污泥中的水分,降低污泥含水率,达到有效利用污泥的目的。与污泥机械脱水工艺联合,能增强其干化效果,提高污泥的含水率。适用于中小型污水处理厂污泥处理工艺的升级改造。除太阳能干化技术外还有微波干化、热液干化、电渗析干化等技术,与这些技术相比,太阳能干化技术具有基建和运营费用低等优点,但是干化时间长、效率低,占地面积较大,制约着太阳能干化技术的应用。

对于污泥干化技术的发展,将不同污泥干化技术联合使用,可更好地实现污泥干化,实现污泥的资源化利用,将微波干化、热液干化等技术与太阳能干化技术结合使用,不仅可以缩短干化时间,并且可以减少干化场占地面积[5]。

3 厌氧消化

污泥厌氧消化是一个多级过程阶段,利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应,分解污泥中有机质,并产生可以再次利用的甲烷气体,实现污泥的稳定化、无害化和资源化。污泥厌氧消化是目前国际上常用的污泥生物处理方法,同时也是一种应用于大型污水处理厂中较为经济的污泥处理方法。

厌氧消化工艺分为直接厌氧消化和预处理+ 厌氧消化两类。直接厌氧消化工艺即传统的厌氧消化,不经过任何前期处理而直接进行厌氧消化反应的一种处理模式[6]。通常用于有机质含量较高的污泥或掺有高浓度有机质废物的混合污泥。与其他国家相比,国内污泥进行厌氧处理过程中存在着以下问题:有机物的含量偏低,造成有机物厌氧消化分解率偏低,产气量偏低; 污泥停留时间长( SRT为20 ~ 30 d ) 和反应器体积大等缺点。

为改善直接厌氧消化的不足,近年来,人们对污泥的预处理技术展开了大量研究,通过预处理+ 厌氧消化来达到加速和提高污泥水解效果。污泥的预处理方法包括加加热处理、热化学处理、碱处理和超声处理。对预处理方法的不断研究可以大大提高厌氧反应效率,为污泥处理技术的发展提供有利的支持。

然而,对于厌氧消化工艺在污泥处理中的应用还存在一系列的问题[7]: ( 1) 厌氧消化技术处理污泥的投资较大,大部分工艺及设备均由国外引进,投资及运行成本较高; ( 2) 需要投入大量资金来建设配套处理设施来处理厌氧消化产生的剩余污泥残渣及产生的较高COD浓度的消化液; ( 3) 国内污泥有机质含量低,污泥可生化性差,国内运行效果不理想; ( 4) 存在消防隐患,厌氧消化产生大量的甲烷等易燃气体。安全储存要求高,消防安全问题成为最大隐患。

4 污泥好氧消化

污泥好氧消化实质上是活性污泥法的继续,其工作原理是污泥中的微生物有机体的内源代谢过程。传统污泥好氧消化工艺主要通过曝气使微生物在进入内源呼吸期后进行自身氧化,从而使污泥减量。剩余污泥好氧消化具有稳定和灭菌的双重作用,而且具有投资少、运行管理方便、工艺简单等优点,多用于一些小型的污水厂[9]。

对于好氧消化工艺的不断研究及应用,目前除传统好氧消化工艺外,还有缺氧/好氧消化、自热高温好氧消化、两段高温好氧/中温厌氧消化等工艺。

传统好氧消化工艺具有工艺成熟、机械设备简单、操作运行简单、基建费用低等优点,但需氧量很大,需长时间连续曝气所以运行费用较高。相比传统好氧消化工艺,缺氧/好氧消化工艺可以补偿碱度,维持p H,但是其运行费用高、污泥停留时间长、对病原菌的去除率低,该工艺可用于对传统好氧消化工艺的改造工程中。自热高温好氧消化可以有效灭活病原菌,耗能低,但是存在泡沫问题,动力费用高,国内还尚未有应用实例[10],然而其处理后的污泥能达到美国EPA的A级生物固体的标准,为此,在今后会有更大的发展。

目前国内也新研发了CERTAD污泥好氧工艺,与传统的厌氧和好氧污泥处理工艺相比,其优势为: 总投资省,污泥停留时间短,占地少,处理效果好,处理后污泥可达到美国EPA中A级标准[10]。

因此,对于不同的污泥好氧消化工艺各有优缺点,应用时应综合考虑。

5 结论

随着国家对污泥处理处置的重视,污泥处理技术不断创新发展,实现污泥处理多元化,但各种处理工艺存在一定的优缺点,污水处理厂应结合不同的污水处理工艺,并在实际运用中考虑污泥处置的最终要求、实际能提供的设备、场地及投资各方面的因素,最终选择合适的污泥处理工艺。

摘要：随着城市化进展的迅速发展,污水处理规模不断加大,随之产生的污泥量大幅增加。产生的大量城市污泥给环境带来巨大压力,污泥问题迫在眉睫。如何实现污泥减量化、稳定化、无害化、资源化,是污泥处理处置的目标。概述了目前国内城市广泛采用的污泥处理工艺技术即污泥浓缩、污泥脱水、污泥消化等工艺的应用现状,指出这些工艺存在的问题及未来发展趋势,为污泥处理方案的选择提供参考。

关键词：污泥处理,污泥浓缩,污泥脱水,污泥消化

参考文献

[1]戴晓虎.我国城镇污泥处理处置现状及思考[J].给水排水,2012,38(2):1-5.

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[3]王新华,李秀芬,吴志超,等.城市污泥浓缩工艺在我国的研究和应用进展[J].江南大学学报(自然科学版),2011,10(3):373-378.

[4]仲崇军.基于板框压滤机的污泥深度脱水工艺优化[J].2015(4):40-44.

[5]张栋,王三反.新型污泥干化技术综述[J].江苏农业科学,2013,41(7):337-339.

[6]肖先念,李碧青,唐霞,等.典型城市污泥厌氧消化技术工艺探讨[J].净水技术,2015,34(3):17-21.

[7]中国建设报.污泥厌氧消化处理仍然存在诸多问题亟待解决[J].给水排水动态,2011(6):46.

[8]张勇.我国污泥处理处置现状及发展前景[J].中国资源综合利用,2014,32(10):23-26.

[9]张艳萍,彭永臻,王淑莹,等.污泥好氧消化的研究现状及发展趋势[J].环境污染治理技术与设备,2004,5(10):9-13.

篇4：污泥好氧消化的研究现状及发展趋势

设计了一套自热式高温好氧消化(ATAD)中试系统用于城市污水污泥的稳定化处理.通过批式运行,考察了进泥含固率、消化时间、曝气量及循环污泥流量等因素对反应温度及挥发性悬浮固体(VSS)去除率的影响以及pH值的变化、脱氢酶活性及病原菌的灭活情况.结果表明,适宜的.进泥含固率为5%～8%(VSS浓度为26～48g/L);消化时间为10～11d;最佳曝气量为0.8～0.9 m3/(m3・h);最佳循环回流量为12～14 m3/h;运行期间pH值呈上升趋势,出泥pH值为7.5～8.0.在上述工艺条件下,ATAD系统反应器内温度可达到54℃,对VSS的去除率为48.7%,病原菌的灭活率可达到100%,出泥可达到美国A级污泥标准.

作 者：程洁红 张善发 陈华 冯磊 马鲁铭 朱南文 CHENG Jie-hong ZHANG Shan-fa CHEN Hua FENG Lei MA Lu-ming ZHU Nan-wen 作者单位：程洁红,马鲁铭,CHENG Jie-hong,MA Lu-ming(同济大学,城市污染控制国家工程研究中心,上海,92)

张善发,陈华,ZHANG Shan-fa,CHEN Hua(上海排水有限公司,上海,200070)

冯磊,朱南文,FENG Lei,ZHU Nan-wen(上海交通大学,环境科学与工程学院,上海,40)

篇5：污泥好氧消化的研究现状及发展趋势

关键词：污泥减量化技术,污泥处理处置,研究进展

据统计,全世界每天因废水污染问题死亡的人数达到14 000 人。 对剩余污泥的处理处置是多年来困扰人们的问题。 而由于活性污泥法的广泛应用,剩余污泥的处置问题更加成为研究人员共同致力研究的课题[1]。

1 污泥处理处置概况

剩余污泥的体积远远小于污水体积。但是用于剩余污泥的处置花费可以占到甚至超越整个污水处理厂日常消耗的50%以上[2]。 并且,由于不同的污水处理厂所产生的剩余污泥不尽相同,生物污泥细胞内部包含了不同种类的污染物, 如重金属、有毒化合物等, 不适当的污泥处置方法会对空气、土壤、水体造成破坏和污染,因此仅追求处理量并不能根本解决剩余污泥的处置问题。

在此背景下, 污泥减量技术进入了人们的视线。污泥减量技术是对能够使处理相同量污水产生的污泥量降低的各种技术的统称,这类技术均不会影响污水处理效果[3]。

污泥处理与处置包括污泥减量化与减容化。污泥减容化是指通过减少生物污泥的含水率从而减少生物污泥整体的体积。其中的生物固体含量并没有实质性的降低;而污泥减量化是指通过一系列方法,使得生物固体的实际产生量降低,是在根本上减少污泥的产生量[4]。

污泥减量技术按作用阶段可分为原位污泥减量技术和后减量技术。原位污泥减量是在污水处理过程中进行的,在污水处理工艺当中通过调节水处理工艺参数或其他手段来达到预期的污泥减量效果。常见的原位污泥减量技术包括解耦联污泥减量技术、溶胞-隐形生长污泥减量技术、生物捕食污泥减量技术等。而后污泥减量技术则是在污水处理工艺之后,对反应器产生的污泥进行减量作用,通常包括污泥消化及污泥焚烧技术[5]。

2 污泥减量技术

2.1 解偶联污泥减量

解偶联代谢的原理是由于能量通过三磷酸腺苷(ATP)和二磷酸腺苷(ADP)之间的相互转化从而进行循环,又因为分解代谢和合成代谢分别是控制ATP分解和ADP转化为ATP的控制代谢步骤,分解代谢产生的能量满足了合成代谢所需,而分解代谢所需要的物质是由合成代谢来提供的。 因此,当微生物的分解作用产生出的能量不能通过氧化磷酸化反应贮存在三磷酸腺苷(ATP)中,合成代谢将被抑制,从而降低活性污泥产量。

2.1.1 投加解偶联剂

投加解偶联剂在所有解偶联原理的污泥减量技术中是最容易实现的。 常见的解偶联剂包括苯酚类化合物及其衍生物[6],如2,4-二硝基苯酚(d NP)[7]、对-硝基苯酚(p NP)、3,3’,4’,5-四氯水杨酰苯胺(TCS)[8]、五氯酚(PCP)和2,4,5-三氯苯酚(TCP)[9]等。

Chen等人[10]通过实验得出,当投入0.8~1.0 mg/L的3,3’,4’,5-四氯水杨酰苯胺(TCS)时,污泥产生量仅为原产量的60%。Tian等人[11]研究了2,4-二氯苯酚在长期污泥培养方面的效果,表明污泥减量达到40%。 Fang等人[12]向活性污泥中分别投加3 种解偶联剂即:五氯苯酚,邻氯苯酚,邻硝基苯酚。 重点研究这3 种解偶联剂对活性污泥的产率,沉降性能及氮去除效率指标。 研究结果表明,这3 种解偶联剂的浓度决定了胞外聚合物以及细胞内部储存的聚羟基丁酸酯的含量。 在3 种解偶联剂中,邻氯苯酚在活性污泥减量中有起到更好的作用。

2.1.2 高S0/X0比率

改变基质浓度(S0) 与混合液悬浮固体浓度(X0)的比率可以实现污泥减量。 当基质浓度上升或者是混合液悬浮固体浓度下降时,就可以导致合成代谢和分解代谢的解偶联,ATP过量积累。 通过热损失和热做功消耗掉了过量积累的ATP,这就意味着降低了用于合成代谢的ATP,因此,污泥产率降低。

Liu等人[13]通过研究发现,升高S0/X0的比率并达到某一特定数值之后,微生物群内部多发生解偶联生长。 但是,该实验条件的S0/X0值(>5 COD/MLSS(mg/mg))在实际情况下很难达到,因此该方法只是提供了理论性的可行性。

2.2 溶胞

细胞溶解是指通过外加效果, 使得细胞壁破裂,原本贮存于细胞内的物质被释放。 细菌利用细胞溶解所释放出的可利用的物质进行生长,这就是所谓隐形生长[9]。 因此,控制隐形生长就能实现污泥的减量化目标,而细胞溶解的程度则是整个隐形生长的控速阶段。 常用的溶胞方法有臭氧氧化、超声波裂解、机械破碎、光-Fenton试剂、水解酸化等。强氧化性的臭氧首先作用于细胞壁和细胞膜,导致其结构破坏,阻碍细胞的新陈代谢。 其次,当臭氧穿透细胞膜时破坏其结构中控制细胞通透性的内酯蛋白和脂多糖,细胞内基质被释放出来。 同时,污泥中的大分子难生物降解有机物被氧化。 因此在细胞回流过程中加入臭氧氧化装置能够提高回流污泥的可生化性能[14]。

Nie等人[15]研究了向连续流活性污泥反应器的污泥回流系统中添加臭氧氧化工艺,并同时检测内分泌干扰物及常规污染物的去除。 实验结果表明,当臭氧投量为100 mg O3g-1SS时,45 d内没有剩余污泥产生。 150 mg O3g-1RES (reduction of excess sludge,减量剩余污泥)是污泥减量系统设计优化的关键参数。 Pei等人[16]的研究发现,超声波和臭氧均可引起生物固体的溶解,但只有超声波能够使生物固体粒径的减小。 在厌氧生物降解方面,预处理改善了VSS和TCOD的去除率。 同时,较臭氧处理及未预处理的污泥,超声波作用后的污泥的产甲烷率上升了27%。 研究还表明,通过厌氧消化处理过的污泥生物毒性较未处理污泥降低。

Yang等人[17]研究了厌氧-缺氧-微好氧-好氧反应器与臭氧/超声波联用反应器(AAMA+O3/US)的应用。 认为在经济评估方面,当控制AAMA+O3/US反应器分别向厌氧和微好氧区回流15%经过臭氧/超声波预处理的污泥时的经济可行性更高,与对照反应器相比节省了14.04%的消耗。 除了经济评估之外, 当经过预处理的污泥回流率为30%时,污泥减量能够达到55.08%。 同时,微生物活性也得到部分提升, 因此AAMA+O3/US联合反应器是较经济的废水处理工艺之一。

Toumura等人[18]通过模拟反应器研究了光-芬顿试剂污泥减量方法的原理。 研究表明,芬顿试剂进行污泥减量分两步。 第一步,羟基破坏细胞壁释放出细胞内含物;第二步,芬顿试剂中的铁离子和过氧化氢氧化细胞破解释放的溶解的COD。 铁离子和过氧化氢浓度越高溶解COD去除率越高。 研究还发现,光能会影响污泥溶解,同时,过氧化氢的消耗遵循假零点动力学。

水解酸化可以使污泥中微生物细胞溶解,释放出细胞内含物。同时微生物利用释放出的内含物作为营养物质进行新陈代谢。这符合了隐形生长的原理,因此,水解酸化可起到污泥减量的作用。 Li Fang[19]通过接种成熟的水解酸化泥,达到了污泥减量的效果。

细胞溶解作为污泥减量方法虽然原理简单,处理效果较好,但细胞溶解方法常常伴随着有毒药品的使用,容易造成环境污染。 同时,细胞溶解技术通常有巨大的能量消耗。 因此,细胞溶解的污泥减量方法不宜应用于实际污水处理。

2.3 生物捕食

当高等级生命形式进行捕食时,能量通过被捕食动物传递入捕食者体内,但是捕食动物本身的生命活动会消耗部分吸收来的能量,因此,能够被其利用来进行合成代谢的能量,进而降低污泥产量[5]。

Zhang等人[20]研究向污泥中投加颤蚯蚓来实现污泥减量。由于市政废水的波动性较小,因此可以直接投加颤蚓进行污泥减量。 同时,研究表明,颤蚓的投加并不会影响生物污泥对COD等常规污染物的去除,相反,当颤蚓投加量提升之后总磷的去除率有部分提升。 原因可能是当颤蚓入侵时,通过捕食作用吸收大量的磷,之后通过消化作用排泄出体外,但由于排泄物多为难溶物质,因此起到除磷效果。

Zhu等人[21]的研究表明,寡毛类动物对污泥沉降性有很大的提升,它有一定的减少污泥体积的作用,但此研究并没有进一步研究减少污泥体积的原理。 此方法对污泥减量有工程实际应用性,然而实际应用前应当考虑到微生物的来源及回收和处置问题。

3 结论

目前的污泥减量方法大多只停留于实验室研究阶段,真正能应用到实际的并不多。 将实验室的方法应用于实际是污泥减量研究亟待解决的问题。

制约污泥减量方法应用于实际的主要因素是过多的能源消耗及较高的经济耗费。 因此,寻找能量消耗低的新型污泥减量技术或者是降低现有技术的能量消耗也是污泥减量技术面临的问题。