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污水厂污泥与厨余垃圾厌氧/混合厌氧消化研究进展-污水处理曝气管-
浏览: 发布日期:2018-03-15

摘要:本文主要对国内外城市污水厂污泥与厨余垃圾混合厌氧消化的研究进行了综述,介绍了厌氧消化技术在污水厂污泥和厨余垃圾处理处置中的应用,对两种废物单独厌氧消化和混合厌氧消化技术进行了比较,分析了城市污水厂污泥与厨余垃圾混合厌氧消化的可行性以及工艺参数对混合厌氧消化的影响,并对城市污水厂污泥与厨余垃圾的混合厌氧消化技术的研究和应用提出了展望。
关键词:城市污水厂污泥;厨余垃圾;混合厌氧消化
中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1001-3644(2011)02-0093-04
1引言
根据2008年中国环境状况公报[1],目前我国城镇污水处理率已提高至66%,随着我国城市污水产生量及其处理率的不断提高,污水厂的污泥产量呈现不断上升趋势,大量污泥的处理与处置已成为污水处理厂面临的重大挑战。厌氧消化是一种常用的污泥处理方法,但污泥较低的生物可降解能力导致了污泥的低降解率和低产气量。2010年全国对地沟油事件异常关注,而厨余垃圾是制作地沟油的重要原材料,厨余垃圾也是城市生活垃圾(MSW)中有机相的主要来源,以淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类等有机物质为主要成分,具有高固体含量、高油脂、高盐分以及易腐发臭、易生物降解等特点[2]。如果将污泥与厨余垃圾进行混合厌氧消化,不仅能够提高进料的固体含量,有助于促进物料的营养平衡,而且能够降低污泥中的重金属离子浓度,提高降解能力。本文从可行性分析和工艺参数两个方面对国内外城市污水厂污泥与厨余垃圾的混合厌氧消化研究进行了总结。
2城市污水厂污泥和厨余垃圾的厌氧消化技术
2.1污泥的厌氧消化
随着生物法处理生活污水的广泛应用,大量污泥由此产生,Appels[3]等认为污泥的处置费用将占污水厂运行费用的50%。厌氧消化在减少污泥体积和质量的同时,还可以以甲烷的形式回收污泥中的部分生物质能,是一种比较好的污泥稳定化和资源化的处理方法。但污泥中的有机物大部分是微生物的细胞物质,被细胞壁所包裹,不利于生物降解,所以将剩余活性污泥单独进行厌氧消化时,挥发性固体(VS)的去除率和产气量都很低。水解过程是剩余活性污泥进行厌氧消化的限速步骤,导致了污泥在厌氧消化过程中存在停留时间长、降解效率低等缺点[4]。为此很多学者采取了各种预处理方法以加速厌氧消化限制步骤的速率(即加速有机物的水解过程),目前普遍采用的方法有化学法、生物法和热处理法等[3],其中关于热处理法的研究较多,Tanaka[5,6]等便研究了将热处理作为污泥厌氧消化的一种预处理方法,以期提高污泥厌氧消化的效率,但这些方法均需提供额外的能量或试剂,增加了处理成本。
2.2厨余垃圾的厌氧消化
目前厨余垃圾的主要处理手段包括焚烧、填埋和生物转化等。在美国城市生活垃圾中,厨余垃圾的比例约占12.7%,其中大部分以填埋方式处置[7]。而我国厨余垃圾约占城市生活垃圾的37%~62%[8],目前除了少数城市将其单独收集并进行资源化处理利用外,其他通常直接用于喂养牲畜或随其他城市生活垃圾进行填埋处置。厨余垃圾具有较高含水率和生物降解能力,选择填埋处理不仅会产生臭味,而且易生成大量渗滤液;选择焚烧处理其高含水率将不利于焚烧装置而且会造成大量热量的损失。如果将未经处理的厨余垃圾直接用作饲料,食物链的短循环则可能带来疾病感染风险[9]。
因此,相比于其他转化技术(如填埋和焚烧),厌氧消化更加适合于厨余垃圾的处理[10]。但若单独采用厨余垃圾作为厌氧发酵产甲烷的原料也会形成酸抑制,不能实现稳定的产甲烷过程,于是Stabnikova[11]等采用改进的两相消化系统来处理厨余垃圾,其中一相用作厨余垃圾的水解和酸化,另一相用作实现乙酸化和甲烷化,另外也有很多学者尝试通过厨余垃圾与其他有机物料进行混合厌氧消化,以期提高厨余垃圾的厌氧消化效率。
3城市污水厂污泥与厨余垃圾混合厌氧消化的可行性分析
如果将污泥与厨余垃圾进行混合厌氧消化,不仅可以稀释污泥中的有毒成分,促进物料中营养物质的平衡,而且可以获得更大的单位产气量。在高温条件下,还可以提高无害化的稳定性,加快厌氧消化速率[12]。文中主要通过初沉污泥和剩余活性污泥与厨余垃圾混合厌氧消化的研究分析其可行性。
3.1初沉污泥与厨余垃圾的混合厌氧消化
Fu等[13]研究了初沉污泥和厨余垃圾混合中温厌氧消化效果,进料中初沉污泥和垃圾按VS之比分别为3:1和1:1,水力停留时间(HRT)分别采用10d、13d、16d、20d。在这两种进料条件下,相应的VS去除率分别为61.8%~66.4%和67.5%~70.4%,产甲烷率分别为0.441~0.447L/gVS和0.47~0.482L/gVS。各反应器系统中均未出现如pH降低、碱度不足、氨抑制和挥发性有机酸(VFAs)积累等现象。

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