摘要:本文叙述了污泥厌氧消化沼气利用的运行管理与注意事项,介绍了污泥厌氧消化采用超声波和臭氧的预处理技术,以及利用厌氧消化所产沼气进行发电的技术应用。提出了厌氧消化利用沼气是实现城市污水处理厂污泥减量化、稳定化、无害化和资源化的有效手段,具有广阔的发展前景。
关键词:污泥,厌氧消化,沼气,利用
随着我国经济的发展和城市现代化的建设,人们对生存环境的保护和改善意识不断加强。促使越来越多的污水需要处理,而污泥是城市污水处理过程中不可避免的副产物。据估算,目前我国城市污水处理厂污泥量以每年10%的增长率增长[1],污泥出路问题已经十分突出。
一方面,污泥中不仅含有大量水分,还充满着各种各样的细菌、病毒、寄生虫及重金属等有毒有害物质,如不妥善处理极易造成二次污染。另一方面,污泥又是一种资源,污泥中有大量的有机物质和营养成分,能量巨大。在我国面临着巨大的能源与环境双重压力的情况下,对污泥进行资源化利用,不仅能够解决污泥出路问题,还能够使污泥变废为宝,这是实现可持续发展的必然要求。
污泥处理处置需要大量基建投资和运行费用,传统的污泥处理费用约占污水处理厂总运行费用的20%~50%,投资占污水处理厂总投资的30%~40%[2]。目前,国内外对污泥的处置主要有排海、填埋、焚烧、堆肥等方式。但无论采取以上何种处置方式,在最终处置前都应对污泥进行适当的处理,实现减量化、稳定化、无害化和资源化,以减轻最终处置的负担。污泥厌氧消化不仅能够使污泥处理基本实现稳定化、无害化和减量化,而且污泥消化过程中产生的沼气可用于发电,是一种可再生的清洁能源;另一方面,剩余的熟污泥可根据其成分特点用作肥料、燃料或填埋,实现资源化。这对于我国这样的能耗大国来说具有更重要的意义。
1 污泥厌氧消化运行管理
1.1 污泥厌氧消化预处理
由于污泥固体的生物可降解性,完全的厌氧消化需要相当长的时间,即使停留时间为20～30 d也只能达到中等程度的降解,仅能去除30% ～50%的VSS。而且消化池体积庞大,且基建费用高昂,运行管理复杂,沼气产生率低,沼气利用设备稳定性差。提高厌氧消化效率的一个主要途径是促进污泥细胞的分解及胞内有机物的释放,增强其生物可降解性。国内外研究者们纷纷开展了相关研究,目前常用的是利用超声波和臭氧对污泥进行预处理。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
1. 1. 1 超声波预处理
用超声波技术处理污泥,其原理是利用超声波在液体中产生的“空穴”作用,形成极端的物理和力中国沼气China B iogas 2009, 27 (2) 35学条件,局部可达5000℃高温, 500巴高压,以及剪切力。这就是空穴“内爆”产生的所谓“热点”,将微生物细胞壁击破,同时释放出酶。酶的作用使其余未被击破的微生物细胞失去对发酵环境的适应能力,成为厌氧微生物的营养物迅速被消耗,从而大大加速发酵进程。（东南大学市政工程系）
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