DYC011倒置A2/O法多功能厭氧生物反應(yīng)器
DYC016A/O法接觸氧化法實(shí)驗(yàn)裝置
DYC111電動(dòng)厭氧推流式生物轉(zhuǎn)盤
DYC166厭氧消化池
DYC171活性污泥充氧實(shí)驗(yàn)裝置
導(dǎo)語
污泥是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)的集合體,，含有大量極易腐的有機(jī)物,，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國污泥生成量已達(dá)到3015.9萬噸,，預(yù)計(jì)到2020年將突破6000萬噸,。污泥產(chǎn)量增長(zhǎng)的同時(shí)亦帶來了嚴(yán)峻的環(huán)境污染壓力。因此如何減少污泥污染并且有效利用這類生物質(zhì)能源對(duì)實(shí)現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義,。
一,、污泥厭氧消化技術(shù)概述
目前污泥的主要處理處置工藝有厭氧消化、好氧堆肥,、干化焚燒,、石灰穩(wěn)定、深度脫水等,。污泥處置技術(shù)雖然呈多樣化的形式,，但大多是基于使污泥達(dá)到減量化、無害化和穩(wěn)定化的目的,。因此,，在達(dá)到這些目的同時(shí)，如何結(jié)合社會(huì)效益,、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益較大化地利用污泥中的有機(jī)質(zhì),，是今后污泥處理處置技術(shù)發(fā)展所需考慮的重點(diǎn)方向。
其中,，污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣作為污泥處置的重要技術(shù),，不僅能夠解決生成量見長(zhǎng)的污泥所造成的環(huán)境問題,，而且能夠緩解當(dāng)前日益緊張的能源供需矛盾。早在“十一五”起,，國家已提出厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣作為污泥處理的重要工藝技術(shù),，并鼓勵(lì)廣泛推廣。
但是,，污泥厭氧消化的投資高,、處理技術(shù)較復(fù)雜、啟動(dòng)和處理的時(shí)間長(zhǎng),，特別是我國北方地區(qū)由于溫度低,，對(duì)污泥厭氧消化系統(tǒng)的運(yùn)行管理提出了更高的要求，因此一定程度上限制了污泥厭氧消化法的使用,。因此如何充分發(fā)揮污泥厭氧消化的優(yōu)勢(shì)，解決污泥厭氧消化的問題,，提高污泥消化速率,，走污泥的資源化利用之路，是今后發(fā)展污泥厭氧消化處理的重中之重,。
二,、污泥厭氧消化的原理
污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣是指利用厭氧菌對(duì)污泥進(jìn)行發(fā)酵，使污泥中富含的蛋白質(zhì),、碳水化合物,、脂類等大分子有機(jī)質(zhì)逐級(jí)降解為甲烷、二氧化碳等小分子物質(zhì)的過程,。目前厭氧消化較為*模式為三階段理論,，先階段為水解發(fā)酵階段，第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段,，第三階段為產(chǎn)甲烷階段,。
在先階段，污泥中的一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物被分解成簡(jiǎn)單的有機(jī)物,，如一些脂類的物質(zhì)會(huì)被轉(zhuǎn)化成脂肪酸和甘油,，一些蛋白質(zhì)分子會(huì)被轉(zhuǎn)化成氨基酸，一些纖維素類物質(zhì)也會(huì)被水解成糖類等,，然后產(chǎn)酸菌會(huì)通過厭氧發(fā)酵和氧化等過程把這些簡(jiǎn)單的有機(jī)物進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化成醇類和脂肪酸類如甲酸,、乙酸、丙酸等;
在第二階段,，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌會(huì)把水解階段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物,，如醇類和丙酸、丁酸等脂肪酸類簡(jiǎn)單有機(jī)物(甲烷,、甲醇,、乙酸除外)轉(zhuǎn)化乙酸和氫并且會(huì)有二氧化碳放出;
在第三階段,，產(chǎn)甲烷菌會(huì)將前兩個(gè)階段產(chǎn)生的乙酸、氫氣及二氧化碳等小分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷,。
三,、污泥厭氧消化的影響因素
一般而言，影響污泥厭氧消化的因素主要包括以下四點(diǎn)：
①溫度,。溫度是厭氧發(fā)酵過程主要影響因素,，適宜的溫度能使污泥中有機(jī)物充分分解，增加產(chǎn)氣量,。根據(jù)溫度的高低可分為常溫消化(10-30℃),、中溫消化(30-35℃左右)和高溫消化(50-55℃左右)。目前的消化系統(tǒng)溫度一般在35℃左右,，屬于中溫消化,，在此溫度下，有機(jī)物的反應(yīng)速率較快,，產(chǎn)氣量比較多,，產(chǎn)生的浮渣量比較少，且反應(yīng)后污泥混合液固液容易分離,。
②污泥底物營養(yǎng)組成,。污泥底物營養(yǎng)主要表現(xiàn)在C/N比值，厭氧細(xì)菌所需要的營養(yǎng)物質(zhì)是由投配污泥提供的,，是衡量營養(yǎng)配比的重要的指標(biāo),，C/N太高，細(xì)菌所需要的氮含量不足,，消化液的緩沖能力就會(huì)降低,，pH值就會(huì)下降;C/N 太低 ，氮含量過多,，pH值就會(huì)升高,，從而抑制消化過程，且容易造成系統(tǒng)中氨氮濃度過高,，出現(xiàn)氨中毒,。
③pH值。水解過程與發(fā)酵菌及產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌對(duì)pH值的適應(yīng)范圍大致為5-6.5,，而對(duì)產(chǎn)甲烷菌的pH值的適應(yīng)范圍為6.6-7.5,。如果超出厭氧微生物生長(zhǎng)繁殖適宜的pH值范圍，進(jìn)而影響微生物細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)過程,。
④其他影響因素,，如攪拌，其目的是使消化池內(nèi)的新舊污泥混合均勻，同時(shí)避免污泥結(jié)殼,，使消化產(chǎn)物及時(shí)分離,，從而提高消化效率、增加產(chǎn)氣量,。另外則是污泥齡與投配率則表現(xiàn)在污泥在消化池內(nèi)的停留時(shí)間,，投配率是指每天投入的新污泥占消化池有效體積的比例，投配率高,，消化速度慢,，則會(huì)造成產(chǎn)氣量下降，所以需根據(jù)基建面積和含水率適量投配,。
四,、污泥厭氧消化技術(shù)預(yù)處理方式
在污泥厭氧消化過程中，可以通過采用一定的預(yù)處理技術(shù),，例如破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),，釋放有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)污泥的水解速率,，從而改善污泥厭氧消化性能,，使污泥厭氧消化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和可用性不斷得到提高。
1高壓噴射預(yù)處理技術(shù)
利用高壓泵,，循環(huán)噴射污泥至一個(gè)固定的碰撞盤上，在這個(gè)過程中產(chǎn)生的機(jī)械力可以將污泥當(dāng)中微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)給予破壞,，釋放細(xì)胞當(dāng)中的物質(zhì),，使污泥中蛋白質(zhì)含量得到提高，促進(jìn)水解,。利用3MPa高壓噴射預(yù)處理的污泥,，經(jīng)過厭氧消化，污泥揮發(fā)性固體的去除率明顯獲得提高,，可以達(dá)到13%-50%,，這就說明利用高壓噴射方法可以促進(jìn)污泥厭氧消化的進(jìn)行。
2超聲波預(yù)處理技術(shù)
利用超聲波處理法,、破碎細(xì)胞超聲波技術(shù)實(shí)施污泥的預(yù)處理,。主要是破壞微生物細(xì)胞的細(xì)胞壁，可以釋放細(xì)胞的有機(jī)質(zhì),，促進(jìn)污泥水解和消化,。通過實(shí)驗(yàn)可以明確，利用低頻超聲波可以獲得有效地機(jī)械力,，超聲波處理污泥的時(shí)間要控制在30分鐘 以內(nèi),，因?yàn)殡S著處理時(shí)間的增加，污泥產(chǎn)氣量也會(huì)由此增加。超聲波技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生污染,，同時(shí)分解速度非?？欤梢栽跇O短的時(shí)間內(nèi)釋放細(xì)胞中的物質(zhì),，但是固體水解效果卻比較差,，此外各種液體參數(shù)和超聲波設(shè)備會(huì)直接影響到超聲波的作用，因此在大規(guī)模工程中仍舊無法普及應(yīng)用,。
3熱處理技術(shù)
熱處理法主要就是利用加熱的方式,，使污泥當(dāng)中部分細(xì)胞體受熱膨脹，后破裂,，釋放出蛋白質(zhì)和膠質(zhì)等,，隨后在高溫影響下，通過受熱水解,、溶化,，形成氨氮、揮發(fā)酸,、碳水化合物等,，這樣可以促進(jìn)污泥厭氧消化。通過大量的試驗(yàn),，可以得知污泥水解熱處理較好的溫度范圍為165℃-180℃,。
4堿處理法
在常溫條件下，通過加堿的方式,，促進(jìn)污泥溶解自身一些纖維成分,。利用堿液預(yù)處理，可以有效地溶解污泥中硝化纖維,，轉(zhuǎn)化硝化纖維為有機(jī)碳化合物,，具有可溶性特點(diǎn)?？傊?，利用堿處理法可以在增污泥中COD和VS的降解率，使其產(chǎn)氣量不斷增大,，同時(shí)提高產(chǎn)氣中的甲烷含量,，使污泥厭氧消化的周期不斷明顯縮短。
結(jié)語
通過對(duì)污泥厭氧消化技術(shù)及預(yù)處理方式進(jìn)行探究,，在污泥厭氧消化處理過程中,，可以通過科學(xué)合理的預(yù)處理技術(shù)，充分發(fā)揮污泥厭氧消化的優(yōu)勢(shì),，有利于促進(jìn)污泥厭氧消化技術(shù)在我國的應(yīng)用和普及,，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)約能源。
(參考資料：陳傳積 《污泥厭氧消化技術(shù)發(fā)展及預(yù)處理方式研究》,，查湘義《污泥厭氧消化處理技術(shù)分析》;圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
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