城市污水污泥稳定问题及多级厌氧处理工艺研究

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1、城市污水污泥稳定问题及多级厌氧处理工艺研究论文作者：林秀军王凯军李宝林吴冰摘要：本文对污泥处理中的有关理论问题进行了探讨，明确了污泥、水解和液化以及污泥稳定性等概念。针对污泥稳定化程度评价指标，对厌氧稳定性试验、污泥碱解试验和污泥液化等试验方法进行了深入的对比研究，提出了液化试验可以作为可行的污泥稳定化（降解程度）评价指标的试验方法。同时通过对厌氧处理工艺的综述研究，认为应该将现有的污泥厌氧工艺相关成熟技术最大程度的集成和整合，提出了多级厌氧处理工艺，在理论分析和试验研究的基础上，以城市污泥为对象进行了多级厌氧消化工艺的试验研究，并在工程上进行了验证，表明该工艺可使

2、污泥在较短的停留时间（t＝7d）达到稳定。关键词：污泥稳定性水解液化多级污泥厌氧消化　　1　概述　　近年来，随着我国经济的高速发展及环保意识的增强，大量新建的城市污水处理厂在不断的投入运行，但随之而来污泥处理则成为新的污染问题。因此，对污水处理技术予以充分重视的同时，能否解决好污泥问题也是污水净化成功与否的决定性因素之一，因而有必要加强污泥处理与利用的研究。　　污水处理厂的污泥一般是由松散的物质组成，含水率较高（95%～99%），体积庞大，性质很不稳定，极易腐化，不利于运输和处置，应及时进行减容化和稳定化处理，使含有病原微生物、散发出恶臭的腐化物质数量减少并使其分解

3、。稳定化是污泥处理工艺中的关键环节和主要目的。稳定的方法有好氧消化、厌氧消化、污泥堆肥、热解和化学稳定等方法。消化池是利用厌氧发酵的方法来达到污泥稳定化的目的，污泥堆肥是采用好氧的方式达到稳定化的目的，焚烧法是在极端条件下取得无机物的彻底矿化。　　在污泥处理技术中污泥厌氧消化投资高，污泥处理部分投资和运行费用约占污水处理厂的20～40%，同时由于其技术复杂性，能够正常运行的很少。针对这种情况，近年来国内在中小型（甚至大型）污水处理厂大多采用国外引进的延时曝气氧化沟、SBR等低负荷工艺。首先，低负荷曝气池的池容和设备是中、高负荷活性污泥工艺的几倍，相应的投资要高几倍；

4、其次，延时曝气对污泥采用好氧稳定，能耗比中、高负荷活性污泥工艺要高40～50%左右。从可持续发展角度讲，大规模的采用延时曝气的低负荷工艺是不适合中国国情的。　　1.1　污泥的定义　　在污水处理领域，对于污泥和污泥稳定化程度的概念是模糊的，明确污泥的定义和建立污泥稳定化程度评价指标，找出可行的测定污泥稳定化（降解程度）的指标具有重要意义。　　污泥一词也不是一个科学的定义，自然界中污泥的产生是与水体中固体物的沉积有关，一般称为淤泥。从这个意义上讲只有沉淀下来的颗粒物才成为污泥。在科学界对污泥的定义也是不同的，比如化学上是根据颗粒尺寸来定义水中有机物形态：溶解性（＜0.0

5、01μm）、胶体（0.001～1.0μm），超胶体（1～100μm）和可沉物（＞100μm）。工程上是通过采用的分离方法来定义无机物的形态，一般讲污泥是大于滤纸或过滤器孔径（如1～4μm）的颗粒物质，这包括化学家定义的部分超胶体和可沉物。　　污泥的降解过程经历了固体的液化和水解，虽然液化和水解两词在描述污泥甲烷化之前产生的中间产物是可互用的，但它们不是严格的同义词。水解是有明确定义的化学名词，是指复杂化合物加水分解为小分子的过程（可以用于超胶体、胶体和溶解性物质）。而液化的定义是相当任意的，液化仅涉及到将固体物质转移到液相，因此液化的对象是污泥。从工程上的定义可知，

6、如果污泥在分解或降解过程中尺寸发生变化，当其粒径小于过滤器孔径时，就可认为已经完成了污泥分解或降解过程。　　1.2　污泥稳定化定义　　污泥稳定化的含义针对污泥中有机质而言，事实上是与污泥中有机物的矿化过程相关的。所谓有机物的矿化过程（污泥的稳定化）是在一定条件下，通过物理化学或生化反应，使污泥中的有机物发生分解或降解为矿化程度较高的无机化合物，如H2O／CO2或CH4／CO2的过程。根据定义污泥的稳定化不仅与有机物含量有关，其还与是否在一定条件下有机物的分解或降解反应有关，这里所谓一定条件是指时间和环境条件。例如，在采用厌氧UASB工艺处理污水中形成的颗粒污泥，其有

7、机质的含量有时高达90%以上，但是其在环境中是稳定的，在相当长的一段时间内不再发生（明显发生）降解反应，也可以认为它是稳定的。　　评价污泥的稳定化程度有好氧和厌氧的多种测定方法，但是目前缺乏标准性和规范性。一般可以用污泥中有机物的减少程度或产物的生成量来衡量，在污泥厌氧消化工艺中，人们一般是采用甲烷的产量来评价污泥稳定化程度；也有采用污泥的减量来评价污泥的稳定性。但是，由于在生物反应过程中有机物的降解是与微生物的增殖同时发生，所以不能仅仅以污泥的减量来直接评价污泥稳定化过程。同时，也不宜采用污泥中有机物的比值（如MLVSS／MLSS）来直接衡量污泥的稳定化程度。