污泥厌氧消化处理

污泥的厌氧消化处理
原 理
系 统 组 成
工 艺 特 点
影 响 因 素
现 状 及 问 题
污泥厌氧消化是指污泥在无氧条件下， 由兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解 的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使 污泥得到稳定的过程，是污泥减量化、稳定 化的常用手段之一。
原理
一、水解酸化阶段 一般水解过程发生在污泥厌氧消化初始阶段，污泥中的非水溶性高分子有机物， 如碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等在微生物水解酶的作用下水解成溶解性的 物质。水解后的物质在兼性菌和厌氧菌的作用下，转化成短链脂肪酸，如乙酸、丙 酸、丁酸等，还有乙醇、二氧化碳。 二、乙酸化阶段 在该阶段主要是乙酸菌将水解酸化产物、有机物、乙醇等转变为乙酸。该过程 中乙酸菌和甲烷菌是共生的。 三、甲烷化阶段 甲烷化阶段发生在污泥厌氧消化后期，在这一过程中，甲烷菌将乙酸 （CH3COOH）和H2、CO2分别转化为甲烷， 如下： 2CH3COOH→2CH4↑+ 2CO2↑ 4H2+CO2→CH4+ 2H2O 在整个厌氧消化过程中，由乙酸产生的甲烷约占总量的2/3，由CO2和H2转化 的甲烷约占总量的1/3。
系统组成
消化池
加热系统
搅拌系统
进排泥 系统
Hale Waihona Puke Baidu集气系统
工艺特点
污泥厌氧消化理论上是污泥无害化、资源化处理的最佳途径。相对于好氧 堆肥及其他处理方式，厌氧消化工艺具有以下优势： （1）提高污泥的脱水效果，减少污泥体积（减量化55～90％）； （2）稳定污泥性质（稳定化100％）； （3）产生可以利用的甲烷气体，可再生能利用, 经济效益好；每吨含水率80％ 的污泥可以产生50～60m3的沼气，每立方米沼气可以产电能2.2～2.7kw· h和约 3kw· h热能； （4）厌氧消化处理过程耗能低； （5）消除恶臭和灭活病源体提高污泥的卫生质量； （6）减少温室效应气体对环境的危害（甲烷的温室气体效应是CO2的21倍）； （7）焚烧和好氧堆肥处理需要消耗大量的能源，而生物厌氧消化处理可以提取 污泥中的生物质能，可以解决污水处理厂自用电的30～40％； （8）厌氧消化后的污泥肥效提高了一倍以上，而且有效成分矿化后更利于植物 所吸收，同时增强作物的抗病虫害能力，使作物产量提高约30％。
影响因素
温度
在污泥厌氧消化过程 中，温度对有机物负荷和 产气量有明显影响。研究 表明，在污泥厌氧消化过 程中，温度发生±3℃变 化时，就会抑制污泥消化 速度；温度发生±5℃变 化时，就会突然停止产气 ，使有机酸发生大量积累 而破坏厌氧消化。
酸碱度
研究表明，污泥厌氧 消化系统中，各种细菌在 适应的酸碱度范围内，只 允许在中性附近波动。微 生物对pH的变化非常敏感 。水解与发酵菌及产氢、 产乙酸菌适应的pH范围为 5.0~6.5，甲烷菌适应的 pH范围为6.6~7.5。
有毒物质 浓度
在污泥厌氧消化中， 每一种有毒物质是具有促 进还是抑制甲烷菌生长的 作用，关键在于它们的毒 阈浓度。低于毒阈浓度， 对甲烷菌生长有促进作用 ；在毒阈浓度范围内，有 中等抑制作用，随浓度逐 渐增加，甲烷菌可被驯化 ；超过毒阈上限，则对微 生物生长具有强烈的抑制 作用。
现状及问题
厌氧消化技术是一项成熟的技术，但在中国的应用情况来看并不稳 定。 主要原因有污泥有机质含量较低、含砂量较高等客观原因，也存在 运行管理等主观因素。如果将厌氧消化技术放在一个处理工序客观看待， 可以部分实现减量化、稳定化及无害化，同时为资源化提供了良好的载 体——CH4；但厌氧消化并不是一个完整过程，就如同厌氧生化处理工 序在污水处理工序中的位置一样，必须与其它工艺联合方可发挥自身特 点，弥补先天不足。 此外，厌氧消化技术的经济性和运行管理水平要求处理规模应该是 大型处理项目，并且下游完善可靠的最终处置和沼气资源化利用渠道也 是项目顺利实施的重要保障。 最后，能源回收固然重要，但如果能使物质按照最接近自然的方法 循环起来更有意义，这方面我们可以参照污水处理发展所走过的道路。