污泥厌氧消化技术进展

作者来源:     发布时间:2016-05-27
导读:

随着各国污水产生和处理量的快速增长,污泥的产生量也随之大幅增加,其对环境造成的污染已引起全球的共同关注,污泥的处理处置也成为当今重要的研究课题之一。

目前世界污泥处理处置的主流技术有厌氧消化、好氧堆肥、干化焚烧、土地利用等,在这些技术中,厌氧消化以其显著的污泥稳定化、能源化效果得到了国内外的青睐。

1.污泥厌氧消化技术原理

污泥厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应,分解污泥中有机物质,使之达到减量化和稳定化,同时产生沼气的一种污泥处理工艺

目前国际公认的对厌氧消化原理和反应过程阐述较为全面的是三阶段论,由Bryant等人于1979年根据微生物种群的生理分类特点而提出。他们认为,厌氧消化依次分为水解及酸化阶段、乙酸化阶段和甲烷化阶段,各阶段之间既相互联系又相互影响,并具有独特的微生物群体。水解酸化阶段:参与该阶段的微生物包括细菌、原生动物和真菌,大多数为绝对厌氧菌,此外还有兼性厌氧菌,污泥中的碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等非水溶性高分子有机物在微生物水解酶的作用下水解成溶解性物质,再转化成乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸和乙醇、二氧化碳。乙酸化阶段:该阶段的微生物主要为产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌,将水解酸化产物转变为乙酸。甲烷化阶段:甲烷菌是该阶段的主要细菌,属于绝对厌氧菌。甲烷菌分为两组,一组把氢和二氧化碳转化成甲烷,另一组是对乙酸脱羧产生甲烷。按消化反应温度,污泥厌氧消化分为中温消化和高温消化,反应温度分别是30℃~35℃和50℃~55℃。相比之下,高温消化比中温消化反应速度快、有机负荷高、产气率高、消化池体积小、有机物降解更彻底、病原菌杀灭率更高,但能耗相对较高,投入大,控制困难。因此,温度是影响厌氧消化的重要因素之一。

2.国外污泥厌氧消化技术研究进展

厌氧消化技术以其出色的污泥减量化、无害化与资源化效果,得到了主张污泥回收再利用的欧美等发达国家的关注,并成为欧美等发达国家污泥处理处置的主流技术之一。通过大量研究,这些国家目前已在工艺、药剂等方面取得较大突破。尤其是欧盟,对厌氧消化技术最为推崇,是使用的污泥消化设施最多的地区之一,69%污水处理厂建有污泥消化和沼气利用设施,厌氧消化也成为其最常见的处理方式。

3.国内污泥厌氧消化技术研究进展

相对于发达国家,我国污泥厌氧消化技术及设备的研发较为滞后。迄今为止,国内对于污泥厌氧消化技术的研究尚未取得突破性进展,在甲烷生产效率提高、厌氧反应条件优化及污泥浓度控制等方面仍存在难度。厌氧消化专业设备的国产化率较低,国内厌氧消化关键技术和设备仍主要依靠进口,天津、青岛、烟台、海口、永州、杭州等多地污水处理厂污泥厌氧消化所采用的搅拌设备均来自国外。

4.发展趋势

我国人口众多,资源和能源相对短缺,采用厌氧消化技术将污泥资源化和能源化的做法符合我国国情。国家还陆续出台了一系列的政策法规来鼓励该技术的研究和应用,并在《废物资源化科技工程“十二五”专项规划》中,将污水处理厂污泥厌氧消化技术列为“十二五”重点研究并大力推广的污泥处理处置与资源化关键技术。可见,厌氧消化发展具有巨大的市场潜力和有利的政策环境,将成为引领污泥行业方向的污泥处理处置技术之一。

1)有机废物与污泥协同厌氧消化技术

我国每年产生的厨余垃圾、生活垃圾数量庞大,将其单独进行厌氧消化的效果不理想,而将厨余垃圾和生活垃圾的有机组分与污泥进行混合消化可以实现“双赢”或“三赢”,对我国具有非常重要的现实意义。

2)中温和高温联合厌氧消化技术

目前,国外已开始了对中温和高温相结合的厌氧消化工艺的探索,并证明了中高温联合厌氧消化工艺具有比单独中温消化更高的产能。但国内外对该联合工艺的研究均不多,尤其在我国,至今还未见这方面的报道。

3)高含固率厌氧消化技术

目前,高含固率有机垃圾的厌氧消化已在欧美、日本等发达国家得了广泛应用,而在我国针对高含固率有机废物厌氧消化的研究主要集中在农村户用沼气池方面。


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