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污水处理:厌氧消化技术优缺点分析

来源:作者:2019-11-19

       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。污泥厌氧消化具有减少污泥体积、稳定污泥性质、产生甲烷气体等优点。
       传统的污泥厌氧消化具有反应缓慢、有机物降解率低和甲烷产量较低的缺点,限制了厌氧消化技术优势的发挥。根据Bryant的三阶段理论,水解是污泥厌氧消化过程中的限速步骤。因此,从20世纪70年代起,人们对包括高温热水解、超声波预处理、碱解预处理和臭氧预处理等物化方法在内的各种污泥厌氧消化强化技术开展了研究,通过击破污泥的细胞壁,使胞内有机物质从固相转移到液相,促进污泥水解,提高污泥厌氧消化效果。
       随着各国污泥量不断增加和对能源的需求、处理后污泥品质要求的不断提高,一些原有的污泥厌氧消化设施面临扩容和改造。污泥预处理技术可以改善污泥厌氧消化效果、改善污泥脱水效果和提高沼气产量,在一定程度上能够替代消化池扩容带来的效益,因此得到了广泛的研究应用。其中,高温热水解技术相对较为成熟,目前,该技术已开发出Cambi热水解、Biothelysis热水解和Monsal酶解等多种工艺,近年来在欧洲得到推广应用,挪威、英国和澳大利亚均有成功应用的案例。
       针对传统污泥厌氧消化含固率低的限制,高含固污泥厌氧消化技术的研究也成为热点。高含固污泥厌氧消化的优势在于沼气产生效率高于传统的厌氧消化,原因是进泥含固率大幅升高,厌氧消化池内单位微生物量能接触消化的有机物量大为提高,其产气效率和处理负荷亦随之提高。目前国外已开发出多种高含固污泥厌氧消化技术,并已在实际工程中得到应用,如芬兰的HLAD工艺,控制进入预反应池的污泥含固率为10%~15%,产气效率相比传统污泥厌氧消化高出30%。

技术优点:
厌氧消化过程可杀死部分病原菌和寄生虫卵,使污泥得到稳定化,不易腐臭。
厌氧消化过程产生沼气,可实现污泥生物质能的有效回收。
厌氧消化可降解污泥中35%~50%的挥发性固体,减少污泥干固体量,有利于降低后续污泥处理处置费用。同时厌氧消化有助于提高污泥脱水性能,脱水后污泥体积可进一步减少。

技术缺点:
维持厌氧消化所需温度需消耗大量热能。
污泥厌氧消化工艺停留时间较长,通常要达到20~30d,造成厌氧消化池体积庞大,操作管理复杂。
产甲烷菌对环境条件要求较高,启动阶段必须进行菌种培养,初期调试时间长。
厌氧消化之后污泥的含水率仍较高,必须进行后续处理,常用的手段有热干化和深度脱水。