剩余污泥減量化與資源化應(yīng)用研究

尹逸龍 徐約珥 王重陽

摘 要：我國剩余污泥量非常大，有效利用存在諸多難題，揮發(fā)性脂肪酸（VFA）是剩余污泥厭氧發(fā)酵的重要產(chǎn)物，也是一種有極高利用價值的有機(jī)碳源。本文主要闡述了剩余污泥中微生物厭氧消化的過程及產(chǎn)物和參與厭氧消化反應(yīng)的微生物情況，總結(jié)了處理剩余污泥的方法，指出資源化處理剩余污泥的重要性，并對污泥高溫條件下產(chǎn)生的VFA濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，最后對城市的剩余污泥處理方式進(jìn)行探討和展望。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性脂肪酸;剩余污泥;微生物;厭氧發(fā)酵;影響因素

中圖分類號：X703? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1003-5168（2021）21-0083-03

VFA Production by Anaerobic Digestion of Excess Sludge

YIN Yilong? ? XU Yueer? ? WANG Chongyang

（School of Henan University， Miami College， Kaifeng Henan 475004）

Abstract： There is a large quantity of excess sludge in China and it is very difficult to be effectively utilized. Volatile fatty acid （VFA） is an important product of anaerobic digestion of excess sludge. Also it is a source of organic carbon with high utilization value. This thesis mainly expounds the process and product of microbial anaerobic digestion in excess sludge， the species of microbial which participate in anaerobic digestion reaction process. Summarizes the treatment methods of excess sludge， the importance of resource treatment of excess sludge， analyzing the concentration data of VFA produced by the excess sludge under high temperature conditions. Take the prospect of the treatment methods of excess sludge.

Keywords： VFA; excess sludge; microbe; anaerobic digestion; influencing factors

如今，我國城市發(fā)展迅速，城市污水量不斷攀升。為保障日益增長的城市污水得到及時有效處理，各城市污水處理廠數(shù)量不斷增加。截至2016年，我國廢水產(chǎn)生量已經(jīng)超過784億t[1]?；钚晕勰嘧鳛槲鬯幚碇械闹匾煞种唬覈壳按蠹s90%的污水處理廠使用的污水處理工藝是與活性污泥法相關(guān)的。研究表明，活性污泥法可以經(jīng)濟(jì)有效去除污水中的雜質(zhì)（如BOD，N，P等），但隨著活性污泥處理量的增加，勢必會產(chǎn)生大量富含微生物及相關(guān)營養(yǎng)組分的剩余污泥。據(jù)統(tǒng)計，預(yù)計到2025年，我國剩余污泥年產(chǎn)量將突破6 000萬t[2]。這些富含大量微生物及營養(yǎng)物質(zhì)的剩余污泥，如處置不當(dāng)，勢必導(dǎo)致嚴(yán)重的二次污染，產(chǎn)生直接或潛在的環(huán)境危害。

同時，剩余污泥具有一定的生物毒性。如果把剩余污泥當(dāng)作肥料直接進(jìn)行施用，將導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量的減少。此外，剩余污泥中還含有很多有害成分，如病原菌、某些寄生卵和重金屬等，有的還含有很多難以降解的有毒有害物質(zhì)和致癌物質(zhì)[4]，如多氯聯(lián)苯、二噁英等，如剩余污泥堆放和處置不合理，將導(dǎo)致有毒有害污染物的泄露，從而引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。

需要指出的是，剩余污泥的含水量普遍較高，成為剩余污泥處理處置的一大困難，導(dǎo)致處理費(fèi)用較高的原因之一。在剩余污泥處理工藝中，污泥的處理和清理費(fèi)用占了總污水處理費(fèi)用的40%～60%。剩余污泥本身具有高濃度的有機(jī)質(zhì)，如果得到合理的處理處置和資源化利用，使之變廢為寶，既降低了污水處理的成本，又可獲得一定的效益。截至目前，剩余污泥處理處置研究，主要圍繞“減量化”和“資源化”兩方面展開。其中，減量化包括破解技術(shù)、熱解處理、化學(xué)和熱化學(xué)水解、電處理、添加酶制劑的酶水解等技術(shù);資源化包括熱解制油、厭氧消化、MFC等技術(shù)。目前，剩余污泥資源化處理技術(shù)仍處于小試階段和實驗室研究階段，尚未得到工業(yè)化處理大規(guī)模應(yīng)用。

1 剩余污泥減量化和資源化處理技術(shù)

1.1 國內(nèi)剩余污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀

隨著我國城市新建污水處理廠數(shù)量的增加，污水處理過程所產(chǎn)生的剩余污泥量連創(chuàng)新高。目前，采用濃縮、消化、脫水、干化等工藝處理后再利用焚燒和填埋等方法，是我國處置剩余污泥的通常方法[3]。在此過程中，大多采取簡單焚燒等處理，這種非資源化處理處置，不僅浪費(fèi)了大量人力、物力和財力，污染了環(huán)境，而且還浪費(fèi)掉污泥中大量有價值的物質(zhì)，致使有效利用率偏低。隨著科技發(fā)展和時代進(jìn)步，人們對剩余污泥進(jìn)行減量化、穩(wěn)定化、無害化處理越來越重視，資源化回收利用獲得更廣泛應(yīng)用。同事，通過現(xiàn)代化機(jī)械和生物化學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，優(yōu)化污泥處理、處置系統(tǒng)，探索高效、經(jīng)濟(jì)處理模式。

1.2 剩余污泥的減量化處理技術(shù)