論文(wen)作(zuo)者：林(lin)秀(xiu)軍 王凱軍 李(li)寶林(lin) 吳冰

摘要(yao)：本(ben)文對污泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)處理中的(de)(de)有關 理論(lun) 問題 進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)探討，明確了(le)(le)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)、水(shui)解(jie)和(he)(he)液化(hua)(hua)以(yi)及污泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)穩(wen)(wen)定性等(deng)概念。針對污泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)穩(wen)(wen)定化(hua)(hua)程(cheng)(cheng)度評(ping)價(jia)指標，對厭(yan)氧(yang)穩(wen)(wen)定性試(shi)(shi)驗(yan)、污泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)堿解(jie)試(shi)(shi)驗(yan)和(he)(he)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)液化(hua)(hua)等(deng)試(shi)(shi)驗(yan) 方(fang)法 進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)深入的(de)(de)對比 研(yan)究(jiu)(jiu) ，提出了(le)(le)液化(hua)(hua)試(shi)(shi)驗(yan)可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)可(ke)行(xing)(xing)的(de)(de)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)穩(wen)(wen)定化(hua)(hua)(降解(jie)程(cheng)(cheng)度)評(ping)價(jia)指標的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法。同時通過對厭(yan)氧(yang)處理工(gong)藝的(de)(de)綜述研(yan)究(jiu)(jiu)，認為(wei)應該(gai)(gai)將(jiang)現有的(de)(de)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)厭(yan)氧(yang)工(gong)藝相(xiang)關成熟技術最大程(cheng)(cheng)度的(de)(de)集成和(he)(he)整合，提出了(le)(le)多(duo)級(ji)厭(yan)氧(yang)處理工(gong)藝，在(zai)理論(lun) 分(fen)析(xi) 和(he)(he)試(shi)(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)基礎上(shang)(shang)，以(yi)城市(shi)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)為(wei)對象(xiang)進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)多(duo)級(ji)厭(yan)氧(yang)消(xiao)化(hua)(hua)工(gong)藝的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)(jiu)，并在(zai)工(gong)程(cheng)(cheng)上(shang)(shang)進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)驗(yan)證，表(biao)明該(gai)(gai)工(gong)藝可(ke)使污泥(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)在(zai)較短的(de)(de)停留時間(t=7d)達到穩(wen)(wen)定。

關鍵詞：污泥 穩(wen)定性 水解 液化(hua) 多級污泥厭氧消化(hua)

1　概述

 近年來，隨著我國 經濟 的(de)(de)(de)高速 發展 及(ji)環保(bao)意識(shi)的(de)(de)(de)增強，大量新(xin)建的(de)(de)(de)城市污(wu)(wu)水處理(li)(li)(li)廠在不斷的(de)(de)(de)投入運行，但隨之而(er)來污(wu)(wu)泥處理(li)(li)(li)則成為新(xin)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)染問題(ti)(ti)。因(yin)此，對污(wu)(wu)水處理(li)(li)(li)技術予以充分重視的(de)(de)(de)同時，能否(fou)解決好污(wu)(wu)泥問題(ti)(ti)也是污(wu)(wu)水凈化成功與否(fou)的(de)(de)(de)決定性因(yin)素(su)之一，因(yin)而(er)有必要加強污(wu)(wu)泥處理(li)(li)(li)與利用的(de)(de)(de)研究(jiu)。

污(wu)(wu)水處(chu)理(li)廠的(de)(de)(de)污(wu)(wu)泥一般是(shi)由松(song)散的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)組成，含(han)水率(lv)較高(95%～99%)，體(ti)積龐大(da)，性質(zhi)很不穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)，極易腐化(hua)，不利于(yu)運輸和處(chu)置，應及(ji)時(shi)進行減(jian)容(rong)化(hua)和穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)化(hua)處(chu)理(li)，使含(han)有病原微生物(wu)、散發(fa)出惡臭(chou)的(de)(de)(de)腐化(hua)物(wu)質(zhi)數量減(jian)少并使其分解(jie)。穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)化(hua)是(shi)污(wu)(wu)泥處(chu)理(li)工藝(yi)中的(de)(de)(de)關鍵環節和主要目的(de)(de)(de)。穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)方法(fa)有好氧消化(hua)、厭氧消化(hua)、污(wu)(wu)泥堆(dui)肥(fei)、熱解(jie)和化(hua)學穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)等方法(fa)。消化(hua)池是(shi)利用厭氧發(fa)酵的(de)(de)(de)方法(fa)來達到污(wu)(wu)泥穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)，污(wu)(wu)泥堆(dui)肥(fei)是(shi)采用好氧的(de)(de)(de)方式達到穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)化(hua)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)，焚燒(shao)法(fa)是(shi)在極端條件下取得無機物(wu)的(de)(de)(de)徹底(di)礦(kuang)化(hua)。

在(zai)污(wu)(wu)泥處理(li)技術中污(wu)(wu)泥厭氧消化投(tou)(tou)資高(gao)，污(wu)(wu)泥處理(li)部分投(tou)(tou)資和(he)運行費(fei)用約占污(wu)(wu)水處理(li)廠(chang)(chang)的(de)(de)(de)20～40%，同時由于其(qi)技術復雜性，能夠(gou)正(zheng)常運行的(de)(de)(de)很少。針對這(zhe)種情況，近年來國內在(zai)中小(xiao)型(甚(shen)至(zhi)大(da)型)污(wu)(wu)水處理(li)廠(chang)(chang)大(da)多采用國外引進(jin)的(de)(de)(de)延(yan)(yan)時曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)氧化溝、SBR等(deng)低負荷(he)(he)工藝。首(shou)先(xian)，低負荷(he)(he)曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)池(chi)的(de)(de)(de)池(chi)容和(he)設備是中、高(gao)負荷(he)(he)活性污(wu)(wu)泥工藝的(de)(de)(de)幾倍(bei)(bei)，相(xiang)應的(de)(de)(de)投(tou)(tou)資要高(gao)幾倍(bei)(bei);其(qi)次，延(yan)(yan)時曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)對污(wu)(wu)泥采用好氧穩定，能耗(hao)比(bi)中、高(gao)負荷(he)(he)活性污(wu)(wu)泥工藝要高(gao)40～50%左右。從可持(chi)續發展角(jiao)度講，大(da)規(gui)模(mo)的(de)(de)(de)采用延(yan)(yan)時曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)低負荷(he)(he)工藝是不(bu)適合 中國 國情的(de)(de)(de)。

1.1　污泥的定義

在污(wu)水(shui)處理領域，對(dui)于污(wu)泥和污(wu)泥穩(wen)定(ding)(ding)化程度的概(gai)念是模糊(hu)的，明確污(wu)泥的定(ding)(ding)義和建立污(wu)泥穩(wen)定(ding)(ding)化程度評(ping)價指(zhi)(zhi)標，找出可行的測(ce)定(ding)(ding)污(wu)泥穩(wen)定(ding)(ding)化(降解程度)的指(zhi)(zhi)標具有重要意(yi)義。

污泥一詞(ci)也不(bu)是(shi)(shi)一個(ge) 科(ke)學 的(de)定義(yi)(yi)， 自(zi)然 界(jie)中(zhong)污泥的(de)產生是(shi)(shi)與水體中(zhong)固(gu)體物(wu)(wu)的(de)沉積有(you)(you)關，一般稱(cheng)為淤泥。從這個(ge)意義(yi)(yi)上講(jiang)只有(you)(you)沉淀下(xia)來的(de)顆粒物(wu)(wu)才成為污泥。在科(ke)學界(jie)對污泥的(de)定義(yi)(yi)也是(shi)(shi)不(bu)同的(de)，比如(ru)化學上是(shi)(shi)根據顆粒尺(chi)寸(cun)來定義(yi)(yi)水中(zhong)有(you)(you)機物(wu)(wu)形態：溶解(jie)性(<0.001μm)、膠體(0.001～1.0μm)，超膠體(1～100μm)和可沉物(wu)(wu)(>100μm)。工(gong)程上是(shi)(shi)通過采用的(de)分(fen)離方法來定義(yi)(yi)無機物(wu)(wu)的(de)形態，一般講(jiang)污泥是(shi)(shi)大于(yu)濾紙或過濾器孔徑(如(ru)1～4μm)的(de)顆粒物(wu)(wu)質，這包括(kuo)化學家定義(yi)(yi)的(de)部分(fen)超膠體和可沉物(wu)(wu)。

污(wu)泥的(de)(de)(de)降解(jie)(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)程(cheng)經(jing)歷了固(gu)體的(de)(de)(de)液(ye)化(hua)(hua)和水(shui)解(jie)(jie)(jie)(jie)，雖然液(ye)化(hua)(hua)和水(shui)解(jie)(jie)(jie)(jie)兩詞(ci)在描(miao)述污(wu)泥甲(jia)烷化(hua)(hua)之(zhi)前(qian)產生的(de)(de)(de)中(zhong)間產物(wu)是(shi)可(ke)(ke)互用的(de)(de)(de)，但它們(men)不是(shi)嚴(yan)格的(de)(de)(de)同義詞(ci)。水(shui)解(jie)(jie)(jie)(jie)是(shi)有明確定(ding)義的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學名詞(ci)，是(shi)指復雜化(hua)(hua)合物(wu)加水(shui)分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)(jie)為小分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)(可(ke)(ke)以用于超膠體、膠體和溶解(jie)(jie)(jie)(jie)性物(wu)質)。而液(ye)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)定(ding)義是(shi)相(xiang)當(dang)任意的(de)(de)(de)，液(ye)化(hua)(hua)僅涉及到(dao)將固(gu)體物(wu)質轉(zhuan)移到(dao)液(ye)相(xiang)，因此液(ye)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)對象(xiang)是(shi)污(wu)泥。從(cong)工程(cheng)上的(de)(de)(de)定(ding)義可(ke)(ke)知(zhi)，如果污(wu)泥在分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)(jie)或(huo)降解(jie)(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)尺寸發生變化(hua)(hua)，當(dang)其(qi)粒徑小于過(guo)(guo)濾(lv)器孔徑時(shi)，就可(ke)(ke)認為已(yi)經(jing)完成了污(wu)泥分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)(jie)或(huo)降解(jie)(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)程(cheng)。

1.2　污泥穩(wen)定化(hua)定義

污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)穩定化(hua)的(de)含(han)義針對污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)質而言(yan)，事實上(shang)是(shi)(shi)(shi)(shi)與污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)的(de)礦化(hua)過(guo)程(cheng)相關的(de)。所謂有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)的(de)礦化(hua)過(guo)程(cheng)(污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)穩定化(hua))是(shi)(shi)(shi)(shi)在一(yi)定條件下(xia)，通過(guo)物(wu)理化(hua)學或生(sheng)(sheng)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)，使污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)的(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)發生(sheng)(sheng)分解或降(jiang)(jiang)解為礦化(hua)程(cheng)度(du)較(jiao)高(gao)的(de)無機(ji)(ji)(ji)化(hua)合(he)物(wu)，如H2O/CO2或CH4/CO2的(de)過(guo)程(cheng)。根據定義污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)穩定化(hua)不(bu)僅與有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)含(han)量有(you)(you)關，其(qi)還與是(shi)(shi)(shi)(shi)否在一(yi)定條件下(xia)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)的(de)分解或降(jiang)(jiang)解反(fan)(fan)應(ying)有(you)(you)關，這里所謂一(yi)定條件是(shi)(shi)(shi)(shi)指時(shi)(shi)間和環境條件。例如，在采用厭氧UASB工藝處理污(wu)(wu)水中(zhong)形成的(de)顆(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)，其(qi)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)質的(de)含(han)量有(you)(you)時(shi)(shi)高(gao)達90%以(yi)上(shang)，但是(shi)(shi)(shi)(shi)其(qi)在環境中(zhong)是(shi)(shi)(shi)(shi)穩定的(de)，在相當長的(de)一(yi)段時(shi)(shi)間內(nei)不(bu)再發生(sheng)(sheng)(明顯(xian)發生(sheng)(sheng))降(jiang)(jiang)解反(fan)(fan)應(ying)，也可以(yi)認為它是(shi)(shi)(shi)(shi)穩定的(de)。

評價污泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)穩(wen)定(ding)(ding)化程度(du)有(you)好(hao)氧和(he)厭(yan)氧的(de)多種測(ce)定(ding)(ding)方法，但是(shi) 目前(qian) 缺乏標準性(xing)(xing)和(he)規范性(xing)(xing)。一般可以用(yong)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)減(jian)少程度(du)或產物(wu)(wu)的(de)生(sheng)成(cheng)量來(lai)衡(heng)量，在污泥(ni)(ni)(ni)(ni)厭(yan)氧消(xiao)化工藝(yi)中(zhong)，人們一般是(shi)采用(yong)甲烷的(de)產量來(lai)評價污泥(ni)(ni)(ni)(ni)穩(wen)定(ding)(ding)化程度(du);也(ye)有(you)采用(yong)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)減(jian)量來(lai)評價污泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)。但是(shi)，由于(yu)在生(sheng)物(wu)(wu)反(fan)應過程中(zhong)有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)降(jiang)解是(shi)與微生(sheng)物(wu)(wu)的(de)增殖同(tong)時發生(sheng)，所以不能(neng)僅僅以污泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)減(jian)量來(lai)直(zhi)接(jie)評價污泥(ni)(ni)(ni)(ni)穩(wen)定(ding)(ding)化過程。同(tong)時，也(ye)不宜(yi)采用(yong)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)中(zhong)有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)比值(如(ru)MLVSS/MLSS)來(lai)直(zhi)接(jie)衡(heng)量污泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)穩(wen)定(ding)(ding)化程度(du)。

2　污(wu)泥穩定性(xing)的(de)測試(shi)方法

2.1污泥(ni)堿解試(shi)驗研究

在(zai)強堿的(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)下，各種有機物均(jun)可(ke)(ke)(ke)(ke)快速發生水(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)。采用(yong)(yong)(yong)堿解(jie)(jie)(jie)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)方(fang)(fang)法，可(ke)(ke)(ke)(ke)以在(zai)較短(duan)的(de)(de)時(shi)間內考察污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中化(hua)合物分解(jie)(jie)(jie)的(de)(de)情況(kuang)。通過(guo)堿解(jie)(jie)(jie)試驗可(ke)(ke)(ke)(ke)了解(jie)(jie)(jie)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)最(zui)大(da)可(ke)(ke)(ke)(ke)水(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)的(de)(de)量，這(zhe)間接(jie)(jie)代表厭(yan)(yan)氧(yang)條(tiao)件(jian)(jian)下污(wu)(wu)泥(ni)(ni)水(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)最(zui)大(da)可(ke)(ke)(ke)(ke)能(neng)程(cheng)度(du)。這(zhe)一方(fang)(fang)法是物化(hua)方(fang)(fang)法，間接(jie)(jie)地(di)反映了污(wu)(wu)泥(ni)(ni)可(ke)(ke)(ke)(ke)生物降解(jie)(jie)(jie)的(de)(de)量。測(ce)(ce)試是在(zai)恒溫的(de)(de)裝置(圖1a)，采用(yong)(yong)(yong)氫氧(yang)化(hua)鈉試劑在(zai)厭(yan)(yan)氧(yang)條(tiao)件(jian)(jian)下攪拌反應24小(xiao)時(shi)，測(ce)(ce)定(ding)液化(hua)的(de)(de)COD的(de)(de)變化(hua)程(cheng)度(du)，被用(yong)(yong)(yong)來做(zuo)為評價(jia)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)可(ke)(ke)(ke)(ke)以達到(dao)的(de)(de)最(zui)大(da)液化(hua)程(cheng)度(du)。

2.2 污泥厭氧穩定(ding)化(hua)試驗(yan)

通過測(ce)(ce)定(ding)污(wu)(wu)泥(ni)在厭(yan)(yan)氧條件下產氣(qi)來判(pan)定(ding)污(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)穩定(ding)化(hua)程度(du)(du)，這是(shi)(shi)污(wu)(wu)泥(ni)厭(yan)(yan)氧消(xiao)化(hua)的(de)(de)(de)基礎(chu)。試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法是(shi)(shi)將(jiang)污(wu)(wu)泥(ni)放(fang)入30℃的(de)(de)(de)培養瓶(ping)(ping)內(nei)，在100 d的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)期(qi)間(jian)有機(ji)物(wu)得(de)到最大程度(du)(du)的(de)(de)(de)降解(jie)，通過測(ce)(ce)量甲(jia)烷(wan)產量評價(jia)有機(ji)物(wu)的(de)(de)(de)降解(jie)量。試(shi)驗(yan)(yan)裝置(zhi)(zhi)是(shi)(shi)在錐形瓶(ping)(ping)中放(fang)入一定(ding)量的(de)(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)，要求其污(wu)(wu)泥(ni)濃度(du)(du)大約為(wei)5 gVSS/L，將(jiang)錐形瓶(ping)(ping)放(fang)置(zhi)(zhi)于30℃的(de)(de)(de)恒溫水浴箱中，每日人工搖動混合(he)1～2次。污(wu)(wu)泥(ni)降解(jie)產生的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)，進入分(fen)液漏(lou)斗，漏(lou)斗中為(wei)濃度(du)(du)1.5% NaOH溶液吸收氣(qi)體(ti)中的(de)(de)(de)CO2，測(ce)(ce)量量筒中液體(ti)體(ti)積即為(wei)污(wu)(wu)泥(ni)產生的(de)(de)(de)甲(jia)烷(wan)(CH4)氣(qi)體(ti)體(ti)積(圖(tu)1b)。

2.3　污泥液化(hua)和酸化(hua)試驗

污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)厭(yan)氧降解試驗達到穩定(ding)所(suo)需(xu)時間(jian)長(需(xu)100 d)，其實(shi)用意義不大。因(yin)此須開(kai)發一(yi)種(zhong)較快的評(ping)價污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)穩定(ding)性的方法。由(you)于在(zai)(zai)水解(酸化)階段污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)形態發生變化，而(er)甲(jia)烷化階段是由(you)小分子(已不是污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni))轉化為(wei)沼氣的過程，也就是說污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)的降解或(huo)穩定(ding)化僅僅發生在(zai)(zai)水解階段，所(suo)以可采用污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)液化率評(ping)價污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)穩定(ding)性。由(you)于污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)液化時間(jian)短，可以忽略甲(jia)烷的產生，反應器(qi)是敞(chang)開(kai)并帶有攪拌裝置進(jin)行。

2.4　試(shi)驗(yan)結果

試驗(yan)是用(yong)(yong)5升溫(wen)控反(fan)應(ying)器(qi)(圖(tu)1c)，所采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)的(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)取(qu)自(zi)方莊污(wu)(wu)水處理(li)廠初沉(chen)池排放(fang)的(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)。取(qu)24、48和72小時混合(he)樣(保持(chi)在4℃冰箱內的(de))。SS的(de)測定采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)濾(lv)紙(孔徑4.4 mm)過濾(lv)，過濾(lv)液的(de)VFA采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)氣相(xiang)色譜(pu)法分析。COD的(de)分析采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)微量COD方法，其(qi)他全部按標準方法測定。CODt為原污(wu)(wu)水或污(wu)(wu)泥(ni)(ni)-COD、CODd為離心樣品COD。

2.4.1　堿解試(shi)驗結(jie)果(guo)

由于污(wu)泥堿(jian)解穩定化程(cheng)度與用堿(jian)量(liang)、污(wu)泥濃度和環(huan)境(jing)溫(wen)度有一(yi)定的(de)關系，采(cai)用正交試驗的(de)方法對最佳堿(jian)解條(tiao)件進行探索。試驗的(de)設計(ji)和結果見表1。

表1 污泥堿解(jie)條(tiao)件試驗設計方案和(he)結果

從表(biao)1的(de)(de)(de)數據分析污泥(ni)濃度與(yu)(yu)加(jia)(jia)堿(jian)(jian)(jian)(jian)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)關系(xi)(xi)，可知存(cun)在(zai)(zai)一(yi)(yi)個加(jia)(jia)堿(jian)(jian)(jian)(jian)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)下(xia)限(xian)，如果加(jia)(jia)堿(jian)(jian)(jian)(jian)量(liang)(liang)低于這個下(xia)限(xian)，堿(jian)(jian)(jian)(jian)解(jie)(jie)效(xiao)果就極(ji)差。比較(jiao)1號和9號試驗，它們的(de)(de)(de)加(jia)(jia)堿(jian)(jian)(jian)(jian)量(liang)(liang)均為(wei)0.08g/g，但堿(jian)(jian)(jian)(jian)解(jie)(jie)效(xiao)果卻相(xiang)差很(hen)遠，這說明加(jia)(jia)堿(jian)(jian)(jian)(jian)量(liang)(liang)下(xia)限(xian)在(zai)(zai)0.08g/g附(fu)近。NaOH劑(ji)量(liang)(liang)大于0.08g/g時(shi)，經過(guo)24h.反應后pH值(zhi)仍在(zai)(zai)8～9之(zhi)間，說明加(jia)(jia)堿(jian)(jian)(jian)(jian)量(liang)(liang)是過(guo)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)。但當NaOH劑(ji)量(liang)(liang)不足時(shi)(4號試驗)，最終pH值(zhi)呈中性，說明堿(jian)(jian)(jian)(jian)已耗盡，同時(shi)堿(jian)(jian)(jian)(jian)解(jie)(jie)率也不足，7號試驗得到的(de)(de)(de)效(xiao)果更差。污泥(ni)堿(jian)(jian)(jian)(jian)解(jie)(jie)24小時(shi)后，其(qi)溶解(jie)(jie)出的(de)(de)(de)CODd占總CODt的(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)比例與(yu)(yu)加(jia)(jia)堿(jian)(jian)(jian)(jian)量(liang)(liang)、污泥(ni)濃度有(you)一(yi)(yi)定關系(xi)(xi)。如表(biao)所示，每克(ke)污泥(ni)加(jia)(jia)堿(jian)(jian)(jian)(jian)量(liang)(liang)范(fan)圍(wei)在(zai)(zai)大于0.10gNaOH時(shi)，堿(jian)(jian)(jian)(jian)解(jie)(jie)效(xiao)果較(jiao)好，一(yi)(yi)般的(de)(de)(de)堿(jian)(jian)(jian)(jian)解(jie)(jie)率大于35%。

表2為不同堿(jian)解(jie)時(shi)間下溶(rong)(rong)出(chu)(chu)CODd占總溶(rong)(rong)出(chu)(chu)CODd的(de)(de)(de)百分數。一般來說(shuo)，用(yong)離(li)(li)心(xin)+抽濾方法測定的(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)更能代表溶(rong)(rong)解(jie)性COD的(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)。從表2可以看出(chu)(chu)，污泥(ni)堿(jian)解(jie)一般發生(sheng)在最(zui)初的(de)(de)(de)10小時(shi)內，此時(shi)的(de)(de)(de)堿(jian)解(jie)速(su)度很快，離(li)(li)心(xin)后的(de)(de)(de)污泥(ni)CODd占總溶(rong)(rong)出(chu)(chu)量(liang)的(de)(de)(de)92%以上。這個結(jie)論(lun)和Huang等的(de)(de)(de)結(jie)論(lun)比較一致。他(ta)們(men)采用(yong)17.5 mmol/L鈉堿(jian)作水解(jie)預處理時(shi)(厭氧條件)，約(yue)1/3的(de)(de)(de)總污泥(ni)COD能夠在24 h內溶(rong)(rong)解(jie)，約(yue)80%以上的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)發生(sheng)在最(zui)初的(de)(de)(de)8h。

表2 條件試驗不同堿(jian)解時間下污泥CODd占總溶出CODd的百分數

 注(zhu)：A：離心(xin)處(chu)理(li)時的(de)百分數(%);B：離心(xin)+過濾處(chu)理(li)時的(de)百分數(%)

2.4.2　厭氧穩定(ding)性試驗(yan)結果

為(wei)了保證試驗的(de)可靠性，進行了2組(zu)平行試驗，將產氣量轉化為(wei)COD的(de)值(表示為(wei)COD-CH4)，現將污(wu)泥(ni)試驗中具有(you)代表性的(de)幾組(zu)數據列于表3。污(wu)泥(ni)降解是一(yi)個十(shi)分緩(huan)慢的(de)過程(cheng)，歷時100 d的(de)污(wu)泥(ni)已處于較(jiao)為(wei)穩定的(de)狀態。

表(biao)3 污泥厭氧穩定化100 d試(shi)驗數據

注：1初始條(tiao)件：CODt=4911 mg/L，TSS=10 g/L，VSS=4.5 g/L;2.COD-CH4為產氣轉化(hua)為COD的值

如表3所示，污(wu)泥(ni)在100 d的(de)測定(ding)時，污(wu)泥(ni)的(de)降解率僅(jin)為(wei)(wei)25%左右，與污(wu)泥(ni)堿(jian)解的(de)結論相比(bi)較，在堿(jian)解試(shi)驗(yan)中(zhong)污(wu)泥(ni)可以(yi)發生水(shui)解量為(wei)(wei)35%，高(gao)于厭(yan)氧(yang)穩(wen)(wen)定(ding)化(hua)(hua)試(shi)驗(yan)的(de)數據。這是可以(yi)理解的(de)，因為(wei)(wei)堿(jian)解為(wei)(wei)化(hua)(hua)學反應，試(shi)驗(yan)的(de)條件強于生物反應。另外，厭(yan)氧(yang)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)試(shi)驗(yan)中(zhong)有一部分(fen)污(wu)泥(ni)已(yi)水(shui)解，但未完(wan)全降解轉化(hua)(hua)為(wei)(wei)氣體。污(wu)泥(ni)厭(yan)氧(yang)穩(wen)(wen)定(ding)化(hua)(hua)試(shi)驗(yan)與堿(jian)解量之間的(de)比(bi)例關系為(wei)(wei)70%左右。

2.4.3污泥液化試驗結果

如圖2a所示CODd曲線一直呈上升趨(qu)勢，在第10 d左右(you)達(da)到最(zui)高峰，然后趨(qu)于(yu)平穩(wen)(wen)(wen);VFA曲線也有類似趨(qu)勢，但平穩(wen)(wen)(wen)期稍有滯后。試驗(yan)結果表(biao)明，污泥在前10 d內已(yi)達(da)到水解(jie)酸(suan)化(hua)(hua)(hua)的(de)高峰，此(ci)時已(yi)有35%左右(you)的(de)總COD轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)為溶解(jie)性COD，這結果與堿解(jie)試驗(yan)結論(污泥穩(wen)(wen)(wen)定化(hua)(hua)(hua)時可轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)率為35%)相當，說(shuo)明經10 d的(de)水解(jie)酸(suan)化(hua)(hua)(hua)污泥已(yi)基本穩(wen)(wen)(wen)定化(hua)(hua)(hua)。

從圖(tu)2a中(zhong)還可(ke)以看(kan)出，反應產(chan)(chan)(chan)物的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)依(yi)賴于(yu)(yu)反應時(shi)間，但更依(yi)賴于(yu)(yu)溫度。在(zai)30℃時(shi)液化(hua)的(de)(de)CODd明顯地高于(yu)(yu)20℃。對于(yu)(yu)水(shui)解污(wu)泥(ni)在(zai)20℃和30℃條件下，經過10 d的(de)(de)反應時(shi)間產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)溶解性COD分別(bie)為0.162和0.287 kgCOD/kgVSS或分別(bie)相當(dang)于(yu)(yu)總COD的(de)(de)13.5%和24%。從30℃的(de)(de)試(shi)驗(yan)結果來看(kan)很明顯在(zai)第6 d后(hou)甲烷化(hua)反應導致了VFA的(de)(de)減少。在(zai)污(wu)泥(ni)液化(hua)試(shi)驗(yan)中(zhong)，由于(yu)(yu)不同(tong)污(wu)泥(ni)的(de)(de)性質(zhi)不同(tong)，有些情況會產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)一定程度的(de)(de)甲烷化(hua)。在(zai)測(ce)(ce)試(shi)中(zhong)收集和測(ce)(ce)量產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)甲烷是必要(yao)的(de)(de)，產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)甲烷可(ke)換(huan)算(suan)為VFA和COD。

從不同污泥(ni)(ni)樣(yang)品(pin)的(de)液化(hua)(hua)試驗結(jie)果(guo)來看，初沉(chen)污泥(ni)(ni)被液化(hua)(hua)的(de)CODd和VFA濃度均高于水(shui)解污泥(ni)(ni)(圖2b)。這表明(ming)污泥(ni)(ni)液化(hua)(hua)試驗確(que)實(shi)可以評價不同污泥(ni)(ni)樣(yang)品(pin)的(de)穩定(ding)(ding)化(hua)(hua)程度。可以認為間歇(xie)污泥(ni)(ni)液化(hua)(hua)試驗是一種迅速而有效評價污泥(ni)(ni)穩定(ding)(ding)化(hua)(hua)程度的(de)方法。

。

3　多級厭氧消(xiao)化工藝的(de) 研(yan)究

3.1城市污水污泥的研究進展(zhan)

目前 世界各國(guo)(guo)(guo)在(zai)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)領域仍(reng)以污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)厭氧(yang)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)為主。厭氧(yang)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)是(shi)在(zai)四(si)、五十年代開(kai)發的(de)(de)(de)(de)成熟的(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)處(chu)理(li)工(gong)(gong)藝(yi)。歐美(mei)英各國(guo)(guo)(guo)多數污(wu)(wu)水處(chu)理(li)廠都建有(you)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)池，這(zhe)種工(gong)(gong)藝(yi)水力(li)停(ting)(ting)留時(shi)(shi)間長(chang)(chang)，一般停(ting)(ting)留時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)設計標準是(shi)20～30 d，為防止短路和(he)加熱，需設置攪(jiao)拌(ban)和(he)加溫設備(bei)。美(mei)國(guo)(guo)(guo)猶他大(da)學Ghosh教(jiao)授從70年代開(kai)始了(le)(le)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)兩相(xiang)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)研究，從微(wei)生(sheng)物生(sheng)長(chang)(chang)特點(dian)、生(sheng)長(chang)(chang)動(dong)力(li)學等基礎研究的(de)(de)(de)(de)角度上，證(zheng)明(ming)了(le)(le)兩相(xiang)工(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)(de)優越性。但(dan)其(qi)采用的(de)(de)(de)(de)處(chu)理(li)構(gou)筑物仍(reng)然為傳統完全混合式的(de)(de)(de)(de)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)池，在(zai)停(ting)(ting)留時(shi)(shi)間和(he)減(jian)少投資等方(fang)面并沒有(you)取(qu)得突破性的(de)(de)(de)(de)進(jin)展(zhan)。自兩相(xiang)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)提出以來，國(guo)(guo)(guo)內外在(zai)這(zhe)一領域進(jin)行(xing)了(le)(le)不少研究。我國(guo)(guo)(guo)廣州能(neng)源所、成都生(sheng)物所、清華大(da)學等地均在(zai)有(you)機廢(fei)水和(he)農(nong)業廢(fei)棄物方(fang)面進(jin)行(xing)了(le)(le)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)作，上海市(shi)政(zheng)設計院(yuan)也對城市(shi)污(wu)(wu)水污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)凈化(hua)(hua)(hua)(hua)作了(le)(le)大(da)量(liang)研究。

同時(shi)(shi)，在70年代(dai)末期(qi)各種(zhong)新型(xing)厭(yan)(yan)氧(yang)工藝得(de)到 發展(zhan) ，例如厭(yan)(yan)氧(yang)濾(lv)池(chi)(AF)，上(shang)(shang)流(liu)式厭(yan)(yan)氧(yang)污(wu)(wu)泥床反(fan)(fan)應器(UASB)和(he)厭(yan)(yan)氧(yang)流(liu)化(hua)床(FB)等(deng)。這些反(fan)(fan)應器的(de)(de)(de)(de)(de)一個共同的(de)(de)(de)(de)(de)特點是可(ke)將固(gu)體停留(liu)(liu)時(shi)(shi)間(jian)(jian)與水(shui)(shui)力(li)停留(liu)(liu)時(shi)(shi)間(jian)(jian)相分(fen)離，使固(gu)體停留(liu)(liu)時(shi)(shi)間(jian)(jian)長(chang)達上(shang)(shang)百(bai)天(tian)。這使厭(yan)(yan)氧(yang)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)高(gao)濃度污(wu)(wu)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)停留(liu)(liu)時(shi)(shi)間(jian)(jian)從過去的(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)天(tian)或(huo)幾(ji)十天(tian)可(ke)以(yi)縮(suo)短(duan)到幾(ji)小時(shi)(shi)或(huo)幾(ji)天(tian)。美國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)康(kang)奈(nai)爾大學Jewell教授利用(yong)厭(yan)(yan)氧(yang)接觸膜膨(peng)脹(zhang)床(AFEFB)反(fan)(fan)應器處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)含纖(xian)維素廢水(shui)(shui)時(shi)(shi)發現(xian)，該反(fan)(fan)應器處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)纖(xian)維素固(gu)體基質只(zhi)需傳統消化(hua)池(chi)5%的(de)(de)(de)(de)(de)池(chi)容即可(ke)達到相同的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)效果。北京(jing)環保所王凱(kai)軍(jun)在改進的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)(shang)流(liu)式污(wu)(wu)泥床(水(shui)(shui)解池(chi))處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)城市污(wu)(wu)水(shui)(shui)時(shi)(shi)，發現(xian)在水(shui)(shui)解池(chi)2～3 h的(de)(de)(de)(de)(de)停留(liu)(liu)時(shi)(shi)間(jian)(jian)下，在處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)污(wu)(wu)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)同時(shi)(shi)，被截留(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)泥50%以(yi)上(shang)(shang)得(de)到了消化(hua)。有(you)理(li)(li)(li)由認為(wei)自70年代(dai)后(hou)期(qi)研(yan)究者開(kai)發的(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)新型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)厭(yan)(yan)氧(yang)反(fan)(fan)應器，例如：UASB反(fan)(fan)應器、厭(yan)(yan)氧(yang)濾(lv)池(chi)、厭(yan)(yan)氧(yang)消化(hua)床等(deng)存在著巨大的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)發潛力(li)，其完全有(you)可(ke)能(neng)成為(wei)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)污(wu)(wu)泥新型(xing)反(fan)(fan)應器或(huo)其組成單元之一。這一信息也(ye)許揭(jie)示了新的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應器在污(wu)(wu)泥處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)巨大潛力(li)。

事實(shi)上，目前對(dui)于城(cheng)市污水污泥的(de)處(chu)理(li)，厭氧接觸工(gong)藝(yi)已不是(shi)先(xian)進的(de)工(gong)藝(yi)。近年來在高含懸浮物(wu)固體 工(gong)業 廢(fei)水處(chu)理(li)領(ling)域中最(zui)為(wei)廣泛的(de)是(shi)酒精糟液(ye)的(de)處(chu)理(li)技術，南陽(yang)酒精廠COD濃度為(wei)25～30 g/L，懸浮物(wu)濃度35 g/L，pH 4.5～5.0。采用兩個5000 m3/d的(de)消化(hua)池(chi)并(bing)聯運行，停(ting)留時間(jian)大約(yue)為(wei)10 d，相當于COD容積負(fu)荷3.0 kg/m3·d，懸浮物(wu)負(fu)荷為(wei)2.0～3.0 kg SS/m3·d。在城(cheng)市需氣量較多時，酒精糟液(ye)不通過(guo)固液(ye)分離而直接進入消化(hua)池(chi)，COD負(fu)荷為(wei)5～6 kg/m3·d。厭氧消化(hua)COD、BOD和(he)SS處(chu)理(li)效率(lv)分別為(wei)75.6%、90.8%和(he)45.5%。

污(wu)泥中溫厭氧(yang)(yang)消化工(gong)藝的(de)停留時間一般大于20 d(在20～30 d的(de)范(fan)圍)，相當于懸浮(fu)物(wu)負(fu)荷(he)為1.0～1.5 kg SS/m3·d，COD負(fu)荷(he)最多為2.0 kg/m3·d。就(jiu)酒(jiu)糟(zao)廢液(ye)的(de)處(chu)理能力(li)和負(fu)荷(he)而言，則(ze)大大高(gao)于城(cheng)市污(wu)泥厭氧(yang)(yang)消化工(gong)藝。從這(zhe)個意義上(shang)講城(cheng)市污(wu)水(shui)(shui)污(wu)泥的(de)厭氧(yang)(yang)處(chu)理技(ji)術(shu)不(bu)但大大落后于污(wu)水(shui)(shui)厭氧(yang)(yang)處(chu)理技(ji)術(shu)的(de)發展，而且(qie)還落后于厭氧(yang)(yang)工(gong)業廢水(shui)(shui)處(chu)理技(ji)術(shu)的(de)發展。

3.2　新(xin)工(gong)藝的構思

在對城市污水污泥特性和各種(zhong)厭氧(yang)反應器(qi)了解的(de)(de)(de)(de)基礎上，借鑒國內外的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)結果和帶有共(gong)性的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)思路，新的(de)(de)(de)(de)城市污水污泥處(chu)(chu)理系統(tong)的(de)(de)(de)(de)思想是充分利(li)(li)用現有的(de)(de)(de)(de)成熟工藝的(de)(de)(de)(de)優點(dian)，將(jiang)現有的(de)(de)(de)(de)成熟技術(shu)最大程(cheng)度的(de)(de)(de)(de)整合，集中突破技術(shu)整合過程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)技術(shu)難(nan)點(dian)和關鍵。并將(jiang)治污、產氣、綜合利(li)(li)用三(san)者相結合，使廢物資源化、環境(jing)效益與(yu) 經(jing)濟 效益和 社(she)會 效益相統(tong)一(yi)。具體(ti)工藝的(de)(de)(de)(de)基本思想是分為如下三(san)個(ge)處(chu)(chu)理階段(duan)。

3.2.1　第一級處(chu)理階段是液化(hua)和(he)分離裝置

第一級反應(ying)(ying)(ying)器(qi)應(ying)(ying)(ying)該具有將(jiang)固(gu)體和(he)液(ye)體狀態的(de)廢棄物部(bu)(bu)(bu)分液(ye)化(hua)(水(shui)解和(he)酸化(hua))的(de)功能。其(qi)中液(ye)化(hua)的(de)污染物去UASB反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(為第二級處理(li)的(de)一部(bu)(bu)(bu)分)，固(gu)體部(bu)(bu)(bu)分根據需要進行進一步消化(hua)或直接脫水(shui)處理(li)。可采(cai)(cai)用(yong)(yong)加溫完全混(hun)(hun)合式反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(CSTR)作為酸化(hua)反應(ying)(ying)(ying)器(qi)，采(cai)(cai)用(yong)(yong)CSTR反應(ying)(ying)(ying)器(qi)的(de)優點是(shi)反應(ying)(ying)(ying)器(qi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)完全混(hun)(hun)合式，由于不(bu)產氣可以采(cai)(cai)用(yong)(yong)不(bu)密封或不(bu)收集沼(zhao)氣的(de)反應(ying)(ying)(ying)器(qi)。

3.2.2　第二級處理(li)階段

第二級處(chu)理包括(kuo)一個固(gu)液(ye)分(fen)離(li)(li)裝(zhuang)置，可采(cai)用機(ji)械或(huo)上流式中間(jian)分(fen)離(li)(li)裝(zhuang)置或(huo)設(she)施。中間(jian)分(fen)離(li)(li)的主要功(gong)能是達到固(gu)液(ye)分(fen)離(li)(li)的目的，保證出水中懸(xuan)浮物含量(liang)少，有機(ji)酸濃度高，為后續的UASB厭(yan)氧處(chu)理提供有利(li)的條件。分(fen)離(li)(li)后的固(gu)體可被進一步(bu)干(gan)化或(huo)堆肥并作為肥料(liao)或(huo)有機(ji)復合(he)肥料(liao)的原料(liao)。

3.2.3　第三(san)級處理階段

在(zai)第二階(jie)段(duan)的(de)固液分(fen)離裝置(zhi)應(ying)(ying)該去除(chu)大部分(fen)(80～90%)的(de)懸浮物，使得污泥(ni)轉變(bian)為簡單污水(shui)。城市(shi)污泥(ni)經CSTR反應(ying)(ying)器酸化后出水(shui)中(zhong)含有(you)高(gao)濃度(du)VFA，需(xu)要(yao)有(you)高(gao)負荷去除(chu)率(lv)的(de)反應(ying)(ying)器作為產甲烷反應(ying)(ying)器。UASB反應(ying)(ying)器在(zai)處理進水(shui)穩定且懸浮物含量低(di)時具有(you)一定的(de)優(you)勢，而且UASB在(zai)世界(jie)范圍內的(de) 應(ying)(ying)用 相(xiang)當(dang)廣泛(fan)，已有(you)很多(duo)的(de)運行經驗。

3.3　試驗流程

CSTR反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)有效容(rong)積為20 L，反(fan)(fan)應(ying)(ying)控制(zhi)在恒(heng)溫和攪拌的條(tiao)件下(xia)。物料在CSTR反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中進行水(shui)(shui)解、酸(suan)化反(fan)(fan)應(ying)(ying)，反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)后(hou)接(jie)一上流(liu)(liu)式中間(jian)分(fen)離(li)池，上流(liu)(liu)式中間(jian)分(fen)離(li)池的作用是分(fen)離(li)在CSTR反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)內(nei)產(chan)生的有機酸(suan)。經(jing)液化后(hou)的水(shui)(shui)在UASB反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)內(nei)充分(fen)地降(jiang)解，產(chan)氣經(jing)水(shui)(shui)封后(hou)由轉子流(liu)(liu)量計測定產(chan)率，水(shui)(shui)則(ze)排到(dao)排水(shui)(shui)槽內(nei)，部分(fen)出水(shui)(shui)回流(liu)(liu)到(dao)中間(jian)分(fen)離(li)池(圖3)。

圖3 多級厭氧消化(hua)工藝流程圖

試(shi)(shi)驗(yan)采(cai)用(yong)(yong)分(fen)(fen)批投料，連(lian)續運(yun)(yun)行的方式(shi)，試(shi)(shi)驗(yan)溫(wen)度保持在(zai)中溫(wen)35℃。試(shi)(shi)驗(yan)采(cai)用(yong)(yong)的污(wu)泥為高(gao)碑店污(wu)水(shui)處理(li)廠的污(wu)水(shui)污(wu)泥，其(qi)污(wu)泥有機物含量較(jiao)低VSS/TSS=45%。根據試(shi)(shi)驗(yan)的進展逐步(bu)改變運(yun)(yun)行條件(jian)，提(ti)高(gao)負(fu)荷率和縮短(duan)停留時(shi)間，并考察(cha)反應器的運(yun)(yun)行情況。在(zai)穩(wen)定條件(jian)下重點考察(cha)兩組試(shi)(shi)驗(yan)條件(jian)，即(ji)：CSTR=10d，中間分(fen)(fen)離池(chi)=1d，UASB=1d;另一組為：CSTR=5d，沉淀回(hui)流(liu)池(chi)=1d，UASB=1d。

3.4　結果(guo)與討論

由于污泥消化過程污泥培養(yang)階(jie)段耗(hao)時(shi)(shi)較長，啟動初期的(de)監測數(shu)據(ju)沒(mei)有實際意義。整個(ge)過程的(de)各個(ge)反應(ying)器的(de)停留時(shi)(shi)間(jian)和有機負荷的(de)變化見圖4。從停留時(shi)(shi)間(jian)和有機負荷提高的(de)情況來看，酸化池的(de)有機負荷最終提高到15kgCOD/m3·d，而UASB的(de)負荷穩定在5 kgCOD/m3·d。

在(zai)(zai)整個運(yun)行運(yun)行期間，作(zuo)為最終出水UASB反應器的COD和(he)SS去除(chu)(chu)率(lv)(lv)和(he)出水濃(nong)度與反應器的停留時間有(you)著(zhu)密切的聯系(圖(tu)5a)。當總停留時間(T)為7 d時，COD的去除(chu)(chu)率(lv)(lv)在(zai)(zai)85%左右，SS的去除(chu)(chu)率(lv)(lv)在(zai)(zai)80～85%之間;而當T=12 d時，COD及SS去除(chu)(chu)率(lv)(lv)一直(zhi)保持在(zai)(zai)95%以上。

由圖5b可見(jian)(jian)，CSTR的(de)(de)HRT=5 d時(shi)(shi)(shi)，CODd/CODt在(zai)35～40%左右(you)(you)，污(wu)(wu)(wu)泥液化(hua)效(xiao)果明(ming)顯;而當(dang)HRT=10 d時(shi)(shi)(shi)，由于停(ting)留(liu)時(shi)(shi)(shi)間較(jiao)長， CODd/CODt在(zai)55%以(yi)(yi)上。說明(ming)停(ting)留(liu)時(shi)(shi)(shi)間對(dui)污(wu)(wu)(wu)泥的(de)(de)液化(hua)效(xiao)果 影響(xiang) 很大。試驗(yan)開始測定(ding)(ding)了污(wu)(wu)(wu)泥樣品溶解性CODd值，進水(shui)(shui)CODd/CODt的(de)(de)比(bi)(bi)例(li)為8.1%左右(you)(you)。從上面討(tao)論可見(jian)(jian)，污(wu)(wu)(wu)泥在(zai)CSTR反(fan)應(ying)(ying)器中(zhong)停(ting)留(liu)10 d時(shi)(shi)(shi)，其進一步水(shui)(shui)解COD占總COD的(de)(de)50%，而當(dang)停(ting)留(liu)時(shi)(shi)(shi)間為5 d時(shi)(shi)(shi)，水(shui)(shui)解COD的(de)(de)比(bi)(bi)例(li)占總COD的(de)(de)30%左右(you)(you)。對(dui)比(bi)(bi)污(wu)(wu)(wu)泥穩定(ding)(ding)性指(zhi)標，與厭氧消化(hua)工藝對(dui)比(bi)(bi)可知(zhi)CSTR池停(ting)留(liu)時(shi)(shi)(shi)間HRT=5 d，經過水(shui)(shui)解的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)泥就可以(yi)(yi)達到相當(dang)的(de)(de)穩定(ding)(ding)化(hua)。因此(ci)，在(zai)以(yi)(yi)后的(de)(de)生產性試驗(yan)中(zhong)，取CSTR反(fan)應(ying)(ying)器的(de)(de)HRT=5d。

然(ran)而由圖6a可見，VFA上升比(bi)例相(xiang)對不(bu)高。進(jin)水中(zhong)(zhong)CODv/CODt的(de)比(bi)例在(zai)7%左(zuo)(zuo)右(you);經5 d液(ye)化后，CODv/CODt在(zai)25%左(zuo)(zuo)右(you)，經10 d液(ye)化，比(bi)例降到在(zai)20%以下(xia)。表明當CSTR反應(ying)器的(de)停(ting)留時間延(yan)長，發生甲烷化反應(ying)。在(zai)最(zui)終UASB反應(ying)器中(zhong)(zhong)，厭(yan)氧主要在(zai)產甲烷階段進(jin)行，CODv/CODd回落至5%左(zuo)(zuo)右(you)。

由(you)圖6b可(ke)見，雖然兩組試(shi)驗的停留(liu)時(shi)間和(he)負荷各不(bu)(bu)相(xiang)同，但(dan)從(cong)試(shi)驗的結果來看UASB的去除(chu)效(xiao)率(lv)卻基(ji)(ji)本相(xiang)同，VFA的去除(chu)率(lv)為(wei)(wei)90%左(zuo)右(you)，對COD的去除(chu)率(lv)為(wei)(wei)83%左(zuo)右(you)。VFA的去除(chu)效(xiao)率(lv)較(jiao)好，產酸(suan)相(xiang)產生的揮發酸(suan)基(ji)(ji)本在(zai)反應器中得到(dao)降解(jie)。COD的去除(chu)率(lv)不(bu)(bu)如VFA，這是因為(wei)(wei)UASB進水中，除(chu)了VFA外，還有一部(bu)分(fen)不(bu)(bu)溶性(xing)COD尚(shang)未(wei)水解(jie)為(wei)(wei)可(ke)溶性(xing)COD，這部(bu)分(fen)COD沒有在(zai)反應器中得到(dao)去除(chu)。

3.5　新工藝的生產(chan)性(xing)應用

目前，工(gong)業廢水和小型生活(huo)污水處(chu)(chu)理(li)(li)(li)廠，普遍采用對(dui)好氧剩(sheng)余(yu)污泥(ni)直接脫水的 方法 處(chu)(chu)理(li)(li)(li)污泥(ni)。剩(sheng)余(yu)活(huo)性(xing)污泥(ni)存在(zai)著耗藥量(liang)大，脫水比較困(kun)難的缺點。北京市(shi)中日(ri)友好 醫院 污水處(chu)(chu)理(li)(li)(li)廠日(ri)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)水量(liang)為2000m3/d，原污泥(ni)的處(chu)(chu)置方案為活(huo)性(xing)污泥(ni)經濃縮后(hou)，運至城市(shi)污水處(chu)(chu)理(li)(li)(li)廠消納(na)，但在(zai)實際運行過程(cheng)中經常出現由于污泥(ni)無穩定(ding)出路，而影響污水處(chu)(chu)理(li)(li)(li)廠運轉的情況。為了使活(huo)性(xing)污泥(ni)得(de)到穩定(ding)的處(chu)(chu)置，實際工(gong)程(cheng)中采用的一體化設備(bei)如圖7所示，各反應器(qi)的停留時間分別為：

二(er)沉池(chi)(chi)(chi)排出(chu)(chu)的剩余污(wu)(wu)(wu)泥首先排入污(wu)(wu)(wu)泥酸化池(chi)(chi)(chi)進(jin)行水(shui)解酸化處理(li)，然(ran)后進(jin)入中(zhong)(zhong)間(jian)分離池(chi)(chi)(chi)，該池(chi)(chi)(chi)排出(chu)(chu)的上清液進(jin)入UASB反應器，進(jin)行高濃度(du)、低懸(xuan)浮(fu)物有機廢水(shui)的降解;從中(zhong)(zhong)間(jian)分離池(chi)(chi)(chi)排出(chu)(chu)的污(wu)(wu)(wu)泥經測定已基(ji)本穩定化，污(wu)(wu)(wu)泥量較常規處理(li)減少了三分之二(er)，脫(tuo)水(shui)性能大(da)大(da)改善;而且病菌和(he)蟲卵(luan)殺滅率(lv)達到99.99%，完全符(fu)合國家關于醫院污(wu)(wu)(wu)水(shui)廠污(wu)(wu)(wu)水(shui)污(wu)(wu)(wu)泥無害化標準，從而徹底解決污(wu)(wu)(wu)泥消納的 問題(ti) 。

4　結論

本文對污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)水解(jie)和(he)液(ye)化以(yi)及污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)等概念進行(xing)了定(ding)(ding)義。通(tong)過厭氧(yang)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)試(shi)驗(yan)(yan)、污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)堿解(jie)試(shi)驗(yan)(yan)和(he)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)液(ye)化等試(shi)驗(yan)(yan)方法對污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)化程度評(ping)價(jia)指(zhi)(zhi)標(biao)進行(xing)了深入的(de)(de)對比研究，提出液(ye)化試(shi)驗(yan)(yan)可以(yi)作為(wei)簡單可行(xing)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)化(降解(jie)程度)指(zhi)(zhi)標(biao)的(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)方法。

同時(shi)根據我國城市污水處理(li)發(fa)展的(de)現狀，通過對于(yu)厭氧處理(li)工(gong)藝(yi)的(de)綜述研究(jiu)，將現有的(de)相關(guan)成(cheng)(cheng)熟技術最大(da)程(cheng)度的(de)集成(cheng)(cheng)和(he)整(zheng)(zheng)合，研究(jiu)突破(po)整(zheng)(zheng)合過程(cheng)中的(de)技術難點和(he)關(guan)鍵，提(ti)出了多(duo)級厭氧處理(li)工(gong)藝(yi)。本研究(jiu)在(zai) 理(li)論 分析 和(he)試(shi)驗研究(jiu)的(de)基礎上(shang)，以城市污泥(ni)為(wei)對象進行了多(duo)級厭氧消化(hua)工(gong)藝(yi)的(de)試(shi)驗研究(jiu)，并在(zai)工(gong)程(cheng)上(shang)進行驗證。結果證實工(gong)藝(yi)是(shi)可(ke)行的(de)，可(ke)使污泥(ni)在(zai)較短(duan)的(de)總停留時(shi)間(T=7 d)達到穩定化(hua)。

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