新污泥厭氧處理技術的開發

時間：2010-01-07 來源：中國環保聯盟 作者：

近年來，在國家財力有限的情況下，國家連續幾年發行國債加大基礎設施的投入。其中投入大量人力、物力和財力修建了城市污水處理廠，在大量新建的城市污水處理廠中，污泥處理問題應該得到到足夠的重視。在污泥處理技術中污泥厭氧消化的投資高，污泥處理費用約占污水處理廠投資和運行費用的20-40%，并且污泥厭氧消化處理技術較復雜。在我國僅有的十幾座污泥消化池中，能夠正常運行的為數不多，有些池子根本就沒有運行。所以，這導致近年來國內在中小型(甚至大型)污水處理廠大多采用國外引進的延時曝氣氧化溝、SBR等工藝。延時曝氣是一種低負荷工藝，對于我國這樣一個資源不足、人口眾多的發展中國家，是否適合推廣這種低負荷的活性污泥工藝是值得推敲的問題。

首先，低負荷的曝氣池的池容和設備是中、高負荷活性污泥工藝的幾倍，相應的投資要高幾倍；其次，延時曝氣對污泥采用好氧穩定，能耗比中、高負荷活性污泥工藝要高40～50%左右，延時曝氣增加了能耗一方面帶來了直接運行費的增加，同時還要增加間接投資；據資料報道目前每kW發電能力脫硫需要投資1000美元，則每萬噸延時曝氣污水處理系統，增加電耗所需的脫硫投資要70萬元。如果按脫硫投資為電站投資10%計，則電廠增加投資為700萬元，這接近污水處理單位投資的50%。從可持續發展角度講，大規模的采用延時曝氣的低負荷工藝是不適合中國國情的。

所以，對污泥的處理技術必須予以充分的重視，能否解決好污泥問題是污水凈化成功與否的決定性因素之一；另外，采用高效、低耗污水處理工藝的關鍵之一是解決城市污水廠污泥處理技術，可以講在今后我國城市污水工藝的技術進步，在很大程度上取決于污泥處理和利用技術的進步。為了解決這一問題有必要加強污泥處理與利用的研究。

二、城市污水污泥的研究進展

1、兩相消化理論

目前世界各國在污泥處理的領域仍以污泥厭氧消化工藝為主。厭氧消化工藝是在四、五十年代開發的成熟的污泥處理工藝。英國在1977年調查的98個城市污水處理廠中有73個建有污泥消化池。美國建有污泥消化池的污水處理廠總數為4286個。歐美各國多數污水處理廠都建有污泥消化池。這種工藝水力停留時間長，一般停留時間的設計標準是20-30天。為防止短路和加熱，需設置攪拌和加溫設備。

美國猶他大學Ghosh教授，從70年代開始了污泥二相消化研究, 從微生物生長特點，生長動力學等方面從事了大量的研究, 在基礎研究的角度上，證明了二相工藝的優越性。但其采用的處理構筑物仍然為傳統完全混合式的消化池，所以在停留時間, 減少投資等方面沒有取得突破性的進展。自從Ghosh等人提出二相消化工藝以來，國內外在這一領域進行了不少研究。我國廣州能源所、成都生物所、清華大學等地均在有機廢水和農業廢棄物方面進行了大量的工作，上海市政設計院也對城市污水污泥的二相凈化作了大量研究。

2、厭氧技術的發展

在70年代末期各種新型厭氧工藝得到發展，例如厭氧濾池(AF)，上流式厭氧污泥床反應器(UASB)和厭氧流化床(FB)等。這些反應器的一個共同的特點是可將固體停留時間與水力停留時間相分離，使固體停留時間長達上百天。這使厭氧處理高濃度污水的停留時間從過去的幾天或幾十天可以縮短到幾小時或幾天。美國的康萬爾大學Jewell教授利用厭氧接觸膜膨脹床(AFEFB)反應器處理含纖維素廢水時發現，該反應器處理纖維素固體基質只需傳統消化池5%的池容即可達到相同的處理效果。北京環保所王凱軍在改進的上流式污泥床(水解池)處理城市污水時，發現在水解池2-3h的停留時間下，在處理污水的同時，被截留的污泥50%以上得到了消化。因此，這一信息也許揭示了新的反應器在污泥處理上的巨大潛力，也是污泥處理工藝的發展方向。與污水厭氧處理領域的進展相比較，污泥厭氧領域的發展遠遠地落后于厭氧工藝本身的發展進程。對于城市污水污泥的處理，如何將厭氧工藝的成果應用到污泥處理領域是當前的主要課題。事實上，有理由認為從70年代后期研究者開發的各種新型的厭氧反應器，例如：UASB反應器、厭氧濾池、厭氧消化床等存在著巨大的開發潛力。其完全有可能成為處理污泥新型反應器或其組成單元之一。

3、相關領域的進展

事實上，對于城市污水污泥的處理，在厭氧技術迅速發展的今天，厭氧接觸工藝已不是先進的工藝。在工業廢水處理領域，近年來在高含懸浮物固體處理最為廣泛的領域是酒精糟液的處理技術，南陽酒精廠COD濃度為25-30g/L，懸浮物濃度35g/L，pH4.5-5.0。采用兩個5000m3/d的消化池并聯運行，停留時間大約為10d。相當于負荷3.0kgCOD/m3.d，相當于懸浮物的負荷為2.0-3.0kgSS/m3.d。需要說明的是在城市需氣量較多時，酒精糟液不通過固液分離直接進入消化池，COD負荷為5-6kgCOD/m3.d。厭氧消化COD、BOD5和SS處理效率分別為75.6%、90.8% 和45.5%。

污泥中溫厭氧消化工藝的停留時間一般大于20d.(在20-30d的范圍)。相當于懸浮物負荷為1.0-1.5kgSS/m3.d，COD負荷最多為2.0kgCOD/m3.d。從酒糟廢液的處理能力和負荷而言，則大大高于城市污泥厭氧消化工藝。從這個意義上講城市污水污泥的厭氧處理技術不但大大落后于厭氧處理技術的發展，而且還落后于厭氧工業廢水處理技術的發展。

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