剩余污泥處理技術(shù)進展

剩余污泥處理技術(shù)進展據(jù)不完全統(tǒng)計，全國污水排放量為４．４７４１０**７ｍ３／ｄ，不同規(guī)模，不同程度的城市污水廠有１００多座。每天所產(chǎn)生的污泥量約為污水處理量的０．５％～１．０％，數(shù)量非常驚人。假如污泥處理不當(dāng)，極易造成二次污染。討論技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理的污泥處理方法是非常重要的。本文就目前國內(nèi)外一些剩余污泥的處理方法以及討論進展方向作一介紹。１濕式氧化法（ＷＯ）法濕式氧化法是一種物理?化學(xué)法。這種方法在高溫下（臨界溫度為１５０℃～３７０℃）和肯定壓力下用來處理高濃度有機廢水和不易生化的廢水是非常有效的。由于剩余污泥在物質(zhì)結(jié)構(gòu)上與高濃度有機廢水非常相像，因此這種方法也可用于處理剩余污泥。用ＷＯ法處理剩余污泥，反應(yīng)溫度對總ＣＯＤ的降解效果影響很大。在３００℃和３０ｍｉｎ的停留時間下，總ＣＯＤ可去除８０％，反應(yīng)溫度對剩余污泥氧化作用的影響大于活性污泥中溶解氧濃度的變化對濕式氧化效果的影響［１］。在特定的溫度和壓力下，總ＣＯＤ要變成可溶性有機物主要依靠于氧化時間［２］。由于剩余污泥是由大量的細菌群組成，它在高溫下能夠比較簡單水解，從細胞中釋放出大量可溶性有機物，在３００℃以上并氧化３０ｍｉｎ以后，除部分可溶性ＣＯＤ被氧化成ＣＯ２和Ｈ２Ｏ外，剩余可溶性有機物成分都是以乙酸和其它有機酸為主的難分解有機物［２］。在這一過程中，８２％的ＣＯＤ降解（其中７５％被氧化，７％轉(zhuǎn)化成可溶性有機物），１８％的ＣＯＤ以非溶性形式存在；７０％以上的ＭＬＳＳ被去除，且使ＭＬＶＳＳ∶ＭＬＳＳ的比率明顯降低。反應(yīng)中灰分并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它的削減是由于本身被溶解進入溶液中所致。經(jīng)處理后的ＭＬＳＳ極易從混合液中沉淀出來。為了使污泥得到進一步的生物處理，目前國外討論的方向大多集中在污泥成分的轉(zhuǎn)化。ＷＯ液體中剩余有機物在下臨界條件下很難被氧化，最終的產(chǎn)物以乙酸的形式存在，而不是ＣＯ２和Ｈ２Ｏ。乙酸在ＷＯ處理中特別難被進一步被氧化，但在厭氧和好氧生物處理過程中非常簡單被降解，因此在ＷＯ設(shè)計中通常選擇乙酸的濃度作為動力學(xué)參數(shù)?；钚晕勰嗟慕M分特別簡單，很難用一個簡潔的表達式表示，所以在設(shè)計ＷＯ處理系統(tǒng)中必需使用簡化的分析參數(shù)，例如ＭＬＶＳＳ，可溶性ＣＯＤ，乙酸，甲醛等，這些參數(shù)被優(yōu)化組合后，就有可能使ＷＯ系統(tǒng)在最佳條件下運行，并為下一步的生物處理供應(yīng)最易降解的原料。ＷＯ法處理城市污水廠活性污泥是非常有效的。但由于是在高溫高壓下運行，設(shè)備簡單，運行和維護費用高，適用于大、中型污水處理廠。２厭氧消化和熱干燥法污泥厭氧消化是污泥處理的重要方法之一，在國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛［３］。厭氧消化利用厭氧微生物的分解作用，使污泥中的有機物分解并趨于穩(wěn)定。消化過程中可回收能源，但消化后的污泥含水率較高，仍需進一步脫水。污泥熱干燥法［４］是利用熱和壓力破壞污泥的膠凝聚構(gòu)，并對污泥進行消毒殺菌。這種方法大大削減了污泥的體積，而且干燥后的剩余污泥能夠成為一種有價值的農(nóng)用肥料。熱干燥法最大的缺點是初期投資費用和每日所需能量的費用過高。假如將厭氧消化與熱干燥法結(jié)合起來，在干燥之前先對部分污泥進行厭氧消化，并將熱空氣用過熱蒸汽（ＳＨＳ）?代替來干燥污泥，則投資和用于干燥能量耗費上的費用都將大大削減。從熱能的角度分析，厭氧消化和過熱蒸汽干燥的結(jié)合完全能夠?qū)崿F(xiàn)能量的平衡（５）。利用過熱蒸汽干燥之所以具有較高的能量利用率是由于這種方法可進行循環(huán)操作，并利用冷卻ＳＨＳ時所釋放的熱能來維持厭氧消化的操作溫度；同時在熱干燥之前進行厭氧消化不僅可以將所需干燥的污泥量削減，而且可將所產(chǎn)生的甲烷用來供應(yīng)干燥所需的熱能。熱能分析表明，通過掌握厭氧消化過程中的停留時間和干燥之前的脫水污泥的固體濃度，干燥所需的熱能可完全由消化產(chǎn)生的甲烷氣體來滿意。一般來講，通過冷卻ＳＨＳ所獲得的能量大于厭氧消化所需的能量，但由于厭氧消化受環(huán)境溫度影響較大，所以在較寒冷的氣候條件下，使用厭氧消化和過熱蒸汽干燥相結(jié)合的方法處理污泥表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。這兩種方法的有效結(jié)合充分發(fā)揮了厭氧消化和熱干燥法各自的特點，實現(xiàn)了能源相互補，但是整個系統(tǒng)設(shè)備簡單，初期投資大。３生物處理法３．１膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器是近幾年進展起來的一種新型的處理技術(shù)。由于膜生物反應(yīng)器的高截留率并將濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)，使反應(yīng)器中具有很高的微生物濃度和相對較低的污泥負荷并有很長的污泥停留時間，使有機物大部分被降解。從理論上講，膜生物反應(yīng)器污泥停留時間可以無限長而避開排泥。據(jù)有關(guān)資料報道［６］，在錯流式膜生物反應(yīng)器中假如污泥被完全截留，污泥中無機組分沒有過大的積累，碳的去除率達９０％，凱氏氮被完全硝化。目前英國和日本已將這一技術(shù)勝利地應(yīng)用于小型污水廠中。膜生物反應(yīng)器處理污泥目前最大問題是膜的堵塞和膜材料價格［７］。膜的堵塞使污泥的有效滲水率下降，需要采納適當(dāng)?shù)姆椒_洗膜，使膜恢復(fù)通透力量。另外膜材料的價格是限制膜生物反應(yīng)器推廣的另一因素，但隨著新材料的不斷涌現(xiàn)，廉價的膜系統(tǒng)的實現(xiàn)將成為可能。例如Ｋｕｂｏｔａ公司?美國?已研制出耐高溫高壓的陶瓷平板膜系統(tǒng)，并已進入有用化階段。３．２高速生物反應(yīng)器高速生物反應(yīng)器技術(shù)是在利用土壤處理污泥的基礎(chǔ)上進展起來的。利用土壤中的微生物處理污泥，由于是系統(tǒng)開