污泥减量化技术研究进展及趋势

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1、污泥减量化技术研究进展及趋势摘要：针对现阶段污泥处理处置存在的环境、技术、经济问题，从目前国内外研究比较集中的超声波处理、臭氧氧化、热水解、过氧乙酸(PAA)氧化、化学解偶联、Fenton氧化、投加微生物制剂、强化微型动物捕食作用等技术出发对污泥减量化技术的研究进展进行了阐述，详细介绍了各种技术的方法原理，总结了各种技术的优缺点、适用范围，并对污泥减量化技术的未来发展趋势进行了展望，以期为污泥减量化技术的应用选择、下一步研究方向及新工艺的研发提供参考。关键词：剩余污泥；减量；处理技术中图分类号：

2、X703文献标识码：A文章编号：16749944(2016)180034031引言活性污泥法因其工艺结构简单、抗冲击能力强、处理效果好而成为污水处理领域应用最广泛、最成熟的技术。目前全世界90%以上的污水处理厂均采用该处理工艺，但大量剩余污泥的产生却严重制约了该工艺的持续发展应用[1〜3]。据调查，城市污水处理厂运行费用组成中，污泥处理费用一般占其运行总费用的25%〜40%,有的高达60%[4],而据资料显示,2015年全年污泥产量近3359万t(含水率为80%)[5],如此之大的产量及如此

3、之高的处理费用，势必会对环境产生不利影响，对经济产生巨大压力。早在1996年，德国就以立法的形式首先提出了废物减量化、资源化和无害化的优先顺序[6]。如何实现污泥减量化便成为今后污水处理行业可持续发展首先需要解决的问题。污泥减量化技术是指在保证整个污水处理效果的前提下，采用适当的物理、化学、生物技术，使处理相同量污水的同时生物处理系统中污泥的产量减少而出水水质不受影响的技术，从而实现从源头上降低污泥的产量，减少污泥的外排[7]。目前污泥减量化技术研究主要集中在物理、化学、生物三方面。其中物理技术

4、主要包括超声波处理、臭氧氧化、热水解等；化学技术主要包括过氧乙酸(PAA)氧化、化学解偶联、Fenton氧化等；生物技术主要包括投加微生物制剂、强化微型动物捕食作用等。2污泥减量化技术2.1物理技术2.1.1超声波技术超声波是物理介质中的一种弹性机械波，频率一般为20〜106kHzo其减量原理是，当一定强度的超声波作用于某一液体时，液体会发生一系列理化反应,而超声波在中低频率范围内会产生交替的压缩和扩张作用从而产生“空穴”作用[8],形成较为极端的理化和力学条件，产生局部的高温、高压，再加之机械

5、剪切力的作用，压碎细胞壁击破细胞膜，使胞内基质得到释放，微生物细胞得到进一步溶解，从而实现污泥减量。超声波处理污泥因其高效、清洁、安全等优点而被广泛应用于实验室污泥减量研究，并且已取得了较好的研究效果，但又因其处理量小、能耗高等缺点使得难以规模化应用于大型生产运行中。综合考虑其优缺点，超声波处理污泥适用于污水水质较单一且污泥产量较少的小型污水处理站。2.1.2臭氧氧化臭氧具有极强的氧化性，能氧化细胞膜和细胞壁,进一步破坏胞内大分子蛋白质、多糖和核酸，使细胞被氧化分解成H2O和CO2等较稳定的无机

6、物质。臭氧氧化处理污泥的原理就是将臭氧发生器产生的臭氧通入容器中与剩余污泥充分结合，利用臭氧的强氧化性氧化分解微生物细胞，使胞内物质由污泥相进入水相，从而使微生物细胞分解、死亡，达到污泥减量的目的。臭氧氧化处理污泥能提高系统的反硝化能力，改善污泥的沉降性能，但存在处理成本高，出水N、P含量高等问题[9]。臭氧氧化技术适用于源水可生化性较差的小型工业废水处理站。2.1.3热水解热水解技术是污泥经高压蒸汽（温度约为180°C,压力约为IMPa）预处理，溶解污泥中的胶体物质，破碎细胞物质，水解大分子物

7、质，从而达到污泥减量的目的。该技术处理后剩余的高压蒸汽被回用与新污泥混匀加热，从而实现热回收，降低能耗[10]o热水解技术处理污泥因其能够溶解部分固态有机质，能将大分子蛋白质和多糖水解成易分解的小分子物质，还能杀灭大部分细菌、病毒和寄生虫卵以及能耗低、处理效率高、无二次污染等优势而被广泛推广。该技术不仅适用于中小型污水处理厂，还适应于大型污水处理厂的新建及改扩建。2.2化学技术2.2.1过氧乙酸（PAA）氧化过氧乙酸（PAA）作为一种理想的微生物氧化剂,对微生物具有和臭氧相似的强氧化性［11］,

8、将其与污泥混合，使污泥微生物细胞膜、细胞壁迅速破坏，胞内物质由污泥相进入水相，胞外聚合物（EPS）水解成为小分子可溶性的物质［12］o过氧乙酸相对臭氧而言，价格低廉，反应产物醋酸无毒且具有较强的亲和性，能够迅速杀灭污泥中的病毒、细菌、真菌及芽砲。但过氧乙酸具有较强的腐蚀性，对设备防腐性能要求较高，同时过氧乙酸很不稳定，在室温下可分解放出氧气，遇高温或明火会发生自燃、燃烧或爆炸。以上缺点使得过氧乙酸氧化处理污泥在现有技术条件下应用于工程实践还有相当大的困难。2.2.2化学解偶联化学解偶联就是在生化