基本介紹
- 中文名：污泥消化
- 外文名：sludge digestion
- 分類：好氧消化和厭氧消化
- 好氧消化特點：最終產物無臭但運行費用較高等
- 厭氧消化特點：適用於大型污水處理廠污泥處理
- 目的：穩定污泥，以利於污泥後續處理
簡介,好氧消化,厭氧消化,消化原理,影響因素,工藝類型,
簡介
最早問世的污泥消化設施為兼有沉澱作用的化糞池；其後發展成為多種形式的雙層沉澱池，下層為污泥消化室，上層為沉澱室；最後出現專為污泥消化而設的污泥消化池，為目前廣泛採用。雙層沉澱池由於效率低，造價高,目前已很少採用。化糞池是一種簡單的沉澱池,仍普遍地用於分散的獨立住宅。
污泥消化處理可分好氧消化和厭氧消化兩類，其目的是為了穩定初沉池污泥、剩餘活性污泥和腐殖污泥，以利於污泥後續處理。
污泥好氧消化是在延時曝氣活性污泥法的基礎上發展起來的。具有穩定性強和滅菌投資少、運行管理方便、最終產物無臭及上清液BOD低等優點，但能耗大、運行費用較高。適用於中、小型污水處理廠(站)的污泥處理。
污泥厭氧消化是對有機污泥進行穩定處理的最常用的方法，可以處理有機物含量較高的污泥。有機物被厭氧分解，隨著污泥的穩定化，產生大量的高熱值的沼氣作為能源利用，使污泥資源化。適用於大型污水處理廠(站)的污泥處理方法。
好氧消化
污泥好氧消化實質上是活性污泥法的繼續，其工作原理是污泥中的微生物有機體的內源代謝過程通過曝氣充人氧氣，活性污泥中的微生物有機體自身氧化分解，轉化為二氧化碳、水和氨氣等，使污泥得到穩定。美國、日本和加拿大等已開發國家都有不少中、小型污水處理廠採用好氧消化處理污泥。與現在普遍採用的污泥厭氧消化相比，污泥好氧消化具有以下優點：
①對懸浮同體的去除率與厭氧法大致相等。
②上清液中BOD的質量濃度較低，為10 mg/L以下。
③處理後的產物無臭味，類似腐殖質，肥效較高。
④運行安全、管理方便。
⑤處理效率高，需要的處理設施體積小，投資較少。
同時，它也具有以下缺點：
①因需供氧，相應的運行費用高。
②不能產生甲烷氣體等有用的副產物。
③消化後的污泥的機械脫水性能較差。
儘管好氧消化的能耗大，運行費用稍高，但由於它具有運行管理方便、操作靈活、投資低、處理不容易失敗等優點，對於處理量較小(≤20000m3/d)的污水處理廠仍是一種有效實用的污泥穩定技術。
厭氧消化
厭氧消化池主要套用於處理城市污水處理廠的污泥，也可套用於處理固體含量很高的有機廢水；它的主要作用是：①將污泥中的一部分有機物轉化為沼氣；②將污泥中的一部分有機物轉化成為穩定性良好的腐殖質；③提高污泥的脫水性能：④使得污泥的體積減少1/2以上；⑤使污泥中的致病微生物得到一定程度的滅活，有利於污泥的進一步處理和利用。
消化原理
污泥厭氧消化的原理和過程與高質量濃度有機廢水的厭氧處理相似。
厭氧生物處理是一個依靠三大主要類群細菌完成的複雜的微生物學過程。將厭氧消化過程劃分為三個連續的階段。
1．水解酸化階段
複雜的大分子、不溶性有機物先在細胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機物，然後滲入細胞體內，分解產生揮發性有機酸、醇類、醛類等。這個階段主要產生較高級脂肪酸，同時產生H2和C02。
2．產氫產乙酸階段
在產氫產乙酸細菌的作用下，第一階段產生的各種有機酸被分解轉化成乙酸和H2，並形成C02。
3．產甲烷階段
產甲烷細菌將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉化為甲烷。此過程由兩組生理上不同的產甲烷菌完成，一組把H2和CO2轉化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫氧產生甲烷，前者約占總量的1/3，後者約占2/3。
與廢水厭氧處理有所區別的是：產甲烷過程是控制整個廢水處理的主要過程，而在污泥厭氧消化中，固態物的水解、液化是主要控制過程。
消化後的污泥稱為熟污泥或消化污泥，這種污泥容易脫水，所含固體數量減少，不會腐化，氨氮濃度增高，污泥中的致病菌和寄生蟲卵大為減少。一般消化後的污泥體積可減少60%～70%，質量可減少40%左右，消化污泥可進一步進行乾化處理或用作肥料。
影響因素
在隔絕氧氣的情況下，污泥中的有機物先是被腐生細菌代謝，轉化為有機酸，然後厭氧的甲烷細菌降解有機酸為甲烷和二氧化碳。過程進展的快慢決定於這兩類細菌的協調情況。甲烷細菌的生長條件極為嚴格。腐生細菌產生的有機酸必須及時降解，如有積累，一旦pH值低於6.5左右,甲烷細菌的生長即受限制，平衡破壞，消化時間大大延長。一般用攪拌污泥（使泥質均勻）和控制有機酸及鹼度的方法來維持過程的正常進行。有機酸(以醋酸計)控制在1000毫克/升以下,2000毫克/升左右時過程即受影響。鹼度（以碳酸鈣計）控制在2000毫克/升以上。 有機酸有上升趨勢時應立即停止加料（生污泥）。鹼度不足時可加石灰。溫度也是一個重要的生長因素。過程可在33～35°C進行（稱中溫消化），也可在50～56°C進行(稱高溫消化)。通常採用中溫消化。消化時間隨攪拌情況而異；充分攪拌時（稱高負荷率污泥消化）常少於15天；不攪拌時（稱傳統污泥消化）常在30～60天之間。高溫消化常充分攪拌，消化時間約6～10天，產氣率較高,寄生蟲卵可殺滅90%以上，但耗熱和耗能量大。
工藝類型
厭氧消化工藝種類很多。厭氧消化可分為人工消化法與自然消化法。在人工消化法中，根據池蓋構造的不同，又分為定容式(固定蓋)消化池和動容式(浮動蓋)消化池。按容量大小可分為小型消化池(1500～2500 m3)、中型消化池(2500～5000 m3)、大型消化池(5000～10000 m3)。按消化溫度的不同又可分為低溫消化(低於20℃)、中溫消化(30～36℃)和高溫消化(45～55℃)三種形式。按消化池的效率不同可分為常規消化和高效消化。
按運行方式可分為一級消化、二級消化。
1．一級消化
傳統一級消化池構造原理
傳統一級消化池構造原理一級消化指在一個消化裝置內完成消化全過程，這種消化池內一般不設攪拌設備，因而池內污泥有分層現象，僅一部分池容積起到對有機物的分解作用，池底部容積主要用於儲存和濃縮熟污泥。由於微生物不能與有機物充分接觸，消化速率很低，消化時間很長，一般為30～60 d。因此一級消化工藝僅適用於小型裝置，目前已很少套用。
2．二級消化
二級消化指將消化池一分為二，污泥先在第一級消化池中(設有加溫、攪拌裝置，並有集氣罩收集沼氣)進行消化，經過7～12 d旺盛的消化反應後，排出的污泥送人第二級消化池。
二級消化池構造原理
二級消化池構造原理第二級消化池中不設加溫和攪拌裝置，依靠來自一級消化池污泥的餘熱繼續消化污泥，消化溫度為20---26℃，產氣量約占總產氣量的20%，可收集或不收集，由於不攪拌，第二級消化池兼有濃縮功能。二級消化是對一級消化的改善，由於中溫消化的前8 d里產生的沼氣量約占總產氣量的80%，在一級消化中，污泥中溫消化有機物的分解程度為45%～55%，消化污泥排入乾化廠後將繼續分解，產生的污泥氣體逸人大氣，既污染環境又損失熱量，而二級消化則可以很好地解決此類問題。因此採用二級消化是比較合理的。
