1.概觀

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理數(shù)量迅速增加，相應(yīng)的污泥產(chǎn)生量也急劇增加，污泥出路成為一大難題。剩余污泥產(chǎn)量大，成分復(fù)雜，含有大量的有機(jī)物、病原體和重金屬。如果處理不當(dāng)，剩余污泥將直接投入到周?chē)h(huán)境中，勢(shì)必造成二次污染，對(duì)自然環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重影響。厭氧消化是一種常用而有效的剩余污泥處理方法。但是，由于剩余污泥中含有大量的微生物細(xì)胞，很難對(duì)污泥進(jìn)行生物降解。水解是厭氧消化的限速階段，因此提高污泥厭氧消化效率的關(guān)鍵是打破污泥中的微生物細(xì)胞壁(膜)，提高水解速率，縮短厭氧消化周期。目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者探索了一些物理、化學(xué)和生物預(yù)處理方法來(lái)提高剩余污泥的脫水性能和穩(wěn)定化程度，使剩余污泥得到減量化、穩(wěn)定化和資源化。本文主要介紹組合預(yù)處理方法在剩余污泥處理中的應(yīng)用。

2.預(yù)處理方法的組合

2.1微波結(jié)合H2O2

或者微波H2O2單獨(dú)對(duì)微生物細(xì)胞有很強(qiáng)的處理作用。兩者并用時(shí)，微波還能促進(jìn)H2O2分解成OH-，從而增強(qiáng)H2O2的氧化能力。

王亞偉等人發(fā)現(xiàn)，在微波-H2O2聯(lián)合作用下，污泥溶解率隨著污泥初始pH值的增加而增加。Conway等人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)污泥的pH值為7.0，H2O2的用量為3%，微波時(shí)間為10min，微波功率為600W時(shí)，污泥的含水率可降至71.4%。污泥中SS和VSS的去除率分別為35.1%和39.6%，并釋放出1284mg/L的SCOD。

2.2微波結(jié)合堿

微波結(jié)合堿預(yù)處理可以加快有機(jī)物的水解速度，使污泥細(xì)胞在短時(shí)間內(nèi)裂解，提高污泥的溶解性。

在李學(xué)軍的實(shí)驗(yàn)中，微波和堿聯(lián)合預(yù)處理分為微波前堿和微波后堿。在pH 12，堿處理120min，微波處理863W，處理2min后，微波預(yù)處理前堿的SCOD/TCOD較大，達(dá)到34.95%，但堿前微波效果較差，甚至不如堿和微波單獨(dú)處理。但微波結(jié)合堿預(yù)處理后，污泥的CST會(huì)明顯增加，不利于污泥的脫水性能。

2.3超聲波與堿結(jié)合

超聲波結(jié)合堿預(yù)處理的方法可以提高污泥的水解率，大大提高污泥兩相厭氧消化中VS的去除率，去除大量有機(jī)物，穩(wěn)定污泥。

張濤發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超聲聲能密度為1W/ml時(shí)，各實(shí)驗(yàn)組(pH分別為8、9、10、11)的SCOD隨超聲處理時(shí)間的增加而增加。從超聲波處理5min的SCOD含量可以看出，當(dāng)pH從9增加到10時(shí)，SCOD的溶出量增加了一倍，而當(dāng)增加到11時(shí)，SCOD的溶出量是pH 10的兩倍。污泥中碳水化合物的變化與pH值一致。然而，當(dāng)pH為11時(shí)，產(chǎn)酸量較高的污泥發(fā)酵時(shí)間較長(zhǎng)，因此優(yōu)選的pH為10。

2.4堿與臭氧結(jié)合

堿臭氧預(yù)處理剩余污泥可分為先堿后臭氧和先臭氧后加堿。焦采用堿和臭氧對(duì)剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理，研究了污泥的裂解程度、污泥厭氧發(fā)酵效率、平均產(chǎn)酸量和平均產(chǎn)氣量。發(fā)現(xiàn)先臭氧后堿>:先堿，后臭氧。最佳條件為pH12，臭氧投加量為0.3gO3/gSS。當(dāng)pH為12，臭氧投加量為0.12gO3/gSS時(shí)，投加臭氧和堿后的產(chǎn)氣量是剩余污泥的1.94倍以上，甲烷含量約為48.8%，比未處理污泥提高了27.6%。先臭氧后加堿處理的SCOD產(chǎn)量是剩余污泥的10.64倍，SCOD去除率可達(dá)77.2%。焦還發(fā)現(xiàn)，臭氧和堿預(yù)處理對(duì)SS和VSS的去除率分別為50.2%和54.5%。TCOD去除率為41.8%，與原始剩余污泥相比分別提高了16%、12.2%和14.7%。但總體污泥減量效果不佳，對(duì)粒徑影響不大。

2.5堿與熱結(jié)合

熱堿水解是一種有效的污泥預(yù)處理技術(shù)，能有效裂解污泥，改善污泥脫水性能，提高污泥厭氧消化性能和厭氧產(chǎn)沼氣能力。

在研究何玉峰對(duì)堿熱預(yù)處理污泥的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在170℃、pH 13下處理75min后，SCOD/TCOD達(dá)到65%，而不加堿時(shí)僅為47%，提高了18%。正真等人研究了堿熱序貫處理法和堿熱同步法。結(jié)果表明，經(jīng)堿熱序貫處理的污泥SCOD去除率是同步法的1.06~1.31倍，產(chǎn)氣量是同步法的1.08~1.31倍。熱堿處理雖然能有效提高污泥的厭氧消化性能，但需要添加化學(xué)藥劑，費(fèi)用昂貴，不利于后續(xù)處理。

2.6酸和堿的組合

酸堿聯(lián)合預(yù)處理能有效促進(jìn)污泥微生物胞內(nèi)物質(zhì)的釋放，改善污泥的厭氧消化性能，增加產(chǎn)氣量。袁光煥等人發(fā)現(xiàn)，雖然單獨(dú)堿處理釋放的SCOD量大于酸堿處理，但酸堿預(yù)處理后污泥混合物的C-N-P比更有利于后續(xù)的厭氧消化。經(jīng)過(guò)酸處理(pH 4.0，4 d)和堿處理(pH 10.0，4 d)后，乙酸產(chǎn)量為74.4mg/g，優(yōu)于單獨(dú)堿處理(pH 10.0，8 d)的乙酸產(chǎn)量，更有利于后續(xù)厭氧消化。

3.結(jié)論與展望

組合預(yù)處理方法仍處于發(fā)展階段，是目前的熱點(diǎn)和主要研究方向之一。每種組合預(yù)處理都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，組合預(yù)處理的研究效果往往優(yōu)于單一預(yù)處理。聯(lián)合預(yù)處理雖然效果好，但其能耗或藥耗也比單一預(yù)處理多，不一定能得到相應(yīng)的回報(bào)。因此，優(yōu)化不同的聯(lián)合預(yù)處理方法，尋找更好的預(yù)處理?xiàng)l件，獲得更好的研究結(jié)果，是較好的研究方向之一。應(yīng)綜合考慮實(shí)際工程應(yīng)用，低能耗、高效益的預(yù)處理方法應(yīng)成為研究重點(diǎn)，使組合預(yù)處理方法更具工業(yè)應(yīng)用意義。(來(lái)源:沈陽(yáng)化工大學(xué))

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