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污泥消化原理及應(yīng)用

剩余污泥含有大量的有機(jī)物和病原菌，如果直接排放到自然界中，有機(jī)物將會(huì)受到微生物的作用而發(fā)臭，對環(huán)境造成嚴(yán)重危害，且病原體將直接或間接接觸人體造成危害。因此，污泥在脫水前通常要進(jìn)行穩(wěn)定處理，穩(wěn)定污泥的常用方法是消化法，消化有好氧消化和厭氧消化。

1.污泥好氧消化

⑴污泥好氧消化實(shí)際是活性污泥法的繼續(xù)，在消化過程中，有機(jī)污泥經(jīng)氧化可以轉(zhuǎn)化成二氧化碳、氨以及氫等氣體產(chǎn)物。

⑵好氧消化分類

好氧消化過程分為普通好氧消化和自熱高溫好氧消化兩類。

⑶好氧消化池

構(gòu)造上一般包括好氧消化室、泥液分離室、消化污泥排除管和曝氣系統(tǒng)。好氧消化法的操作較靈活，可以間歇運(yùn)行操作，也可連續(xù)運(yùn)行。

⑷好氧消化的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：污泥中可生物降解有機(jī)物的降解程度高;清液BOD濃度低，消化污泥量少，無臭、穩(wěn)定、易脫水，處置方便;消化污泥的肥分高，易被植物吸收;好氧消化池運(yùn)行管理方便簡單，構(gòu)筑物基建費(fèi)用低等。因此，特別適合于中小污水處理廠的污泥處理。

缺點(diǎn)：運(yùn)行能耗多，運(yùn)行費(fèi)用高;不能回收沼氣;因好氧消化不加熱，所以污泥有機(jī)物分解程度隨溫度波動(dòng)大;消化后的污泥進(jìn)行重力濃縮時(shí)，上清液SS濃度高等。

2.污泥厭氧消化

厭氧消化是指污泥在無氧的條件下，由兼性菌及專性厭氧細(xì)菌將污泥中可生物降解的有機(jī)物分解為二氧化碳和甲烷氣，使污泥得到穩(wěn)定。

⑴原理

污泥厭氧消化的過程極其復(fù)雜，可概括為三個(gè)階段：第一階段是在水解與發(fā)酵細(xì)菌作用下，使碳水化合物、蛋白質(zhì)及脂肪水解與發(fā)酵轉(zhuǎn)化成單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳及氫等。第二階段是在產(chǎn)氫產(chǎn)酸菌的作用下，把第一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成氫、二氧化碳和乙酸，參與的微生物是產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌以及同型乙酸菌。第三階段是通過兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌的作用，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組對乙酸脫羧產(chǎn)生甲烷，參與的微生物是甲烷菌，屬于絕對的厭氧菌，主要代謝產(chǎn)物是甲烷。

⑵厭氧消化分類

厭氧消化法有傳統(tǒng)消化法、高速消化法和厭氧接觸法等，傳統(tǒng)消化池的缺點(diǎn)是：分層現(xiàn)象明顯，使細(xì)菌和營養(yǎng)物得不到充分接觸，因而負(fù)荷小，產(chǎn)氣量低，操作困難。高速消化池克服了傳統(tǒng)消化法的缺點(diǎn)，增加了負(fù)荷和產(chǎn)氣量。厭氧接觸法是在連續(xù)攪拌厭氧消化池的基礎(chǔ)上加一個(gè)沉淀池收集污泥，并將厭氧污泥回流到消化池中，增大了反應(yīng)器中厭氧污泥的濃度，處理效率和負(fù)荷顯著提高。

⑶厭氧消化影響因素

①溫度因素

甲烷菌對于溫度的適應(yīng)性，可分為兩類：中溫甲烷菌(最適宜溫度為33～35℃)和高溫甲烷菌(最適宜溫度為50～ 55℃)，兩區(qū)之間的溫度，反應(yīng)速度反而減退。中溫或高溫厭氧消化允許的溫度變動(dòng)范圍為±1.5～2.0℃，當(dāng)有±3℃的變化時(shí)，就會(huì)抑制消化過程。

②負(fù)荷

厭氧消化池的容積決定于厭氧消化的負(fù)荷率。負(fù)荷率的表達(dá)方式有兩種：容積負(fù)荷和有機(jī)物負(fù)荷。有機(jī)物負(fù)荷率是指每日進(jìn)入的干泥量與池子容積之比，可以較好地反映有機(jī)物量與微生物量之間的相對關(guān)系。

③攪拌和混合

厭氧消化是由細(xì)菌體的內(nèi)酶和外酶與底物進(jìn)行的接觸反應(yīng)，必須使兩者充分混合，攪拌的方法一般有：機(jī)械攪拌、污泥泵循環(huán)抽送和沼氣攪拌等。

④C/N比

如果C/N比太高，細(xì)胞的氮量不足，消化液的緩沖能力低，pH值容易降低，C/N比太低，氮量過多，pH值可能上升，會(huì)抑制消化過程。

⑤有毒物質(zhì)

在消化過程中對消化有抑制作用的物質(zhì)主要有重金屬離子、S-2、氨以及有機(jī)酸等，達(dá)到一定的濃度時(shí)，消化就會(huì)受到抑制。

⑥酸堿度、pH值和消化液的緩沖作用

⑷消化池的構(gòu)造

消化池的外形有圓柱形和蛋形等，其主體是由集氣罩、池蓋、池體、下錐體四部分組成，還包括污泥投配、排泥及溢流系統(tǒng)，消化氣排出、收集與貯氣設(shè)備，攪拌設(shè)備以及加溫設(shè)備等。

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（責(zé)任編輯：昆凌）

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