污泥消化原理及应用

剩余污泥含有大量的有机物和病原菌，如果直接排放到自然界中，有机物将会受到微生物的作用而发臭，对环境造成严重危害，且病原体将直接或间接接触人体造成危害。因此，污泥在脱水前通常要进行稳定处理，稳定污泥的常用方法是消化法，消化有好氧消化和厌氧消化。

1.污泥好氧消化

⑴污泥好氧消化实际是活性污泥法的继续，在消化过程中，有机污泥经氧化可以转化成二氧化碳、氨以及氢等气体产物。

⑵好氧消化分类

好氧消化过程分为普通好氧消化和自热高温好氧消化两类。

⑶好氧消化池

构造上一般包括好氧消化室、泥液分离室、消化污泥排除管和曝气系统。好氧消化法的操作较灵活，可以间歇运行操作，也可连续运行。

⑷好氧消化的优缺点

优点：污泥中可生物降解有机物的降解程度高；清液BOD浓度低，消化污泥量少，无臭、稳定、易脱水，处置方便；消化污泥的肥分高，易被植物吸收；好氧消化池运行管理方便简单，构筑物基建费用低等。因此，特别适合于中小污水处理厂的污泥处理。

缺点：运行能耗多，运行费用高；不能回收沼气；因好氧消化不加热，所以污泥有机物分解程度随温度波动大；消化后的污泥进行重力浓缩时，上清液SS浓度高等。

2.污泥厌氧消化

厌氧消化是指污泥在无氧的条件下，由兼性菌及专性厌氧细菌将污泥中可生物降解的有机物分解为二氧化碳和甲烷气，使污泥得到稳定。

⑴原理

污泥厌氧消化的过程极其复杂，可概括为三个阶段：第一阶段是在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质及脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳及氢等。第二阶段是在产氢产酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸，参与的微生物是产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌。第三阶段是通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组对乙酸脱羧产生甲烷，参与的微生物是甲烷菌，属于绝对的厌氧菌，主要代谢产物是甲烷。

⑵厌氧消化分类

厌氧消化法有传统消化法、高速消化法和厌氧接触法等，传统消化池的缺点是：分层现象明显，使细菌和营养物得不到充分接触，因而负荷小，产气量低，操作困难。高速消化池克服了传统消化法的缺点，增加了负荷和产气量。厌氧接触法是在连续搅拌厌氧消化池的基础上加一个沉淀池收集污泥，并将厌氧污泥回流到消化池中，增大了反应器中厌氧污泥的浓度，处理效率和负荷显著提高。

⑶厌氧消化影响因素

①温度因素

甲烷菌对于温度的适应性，可分为两类：中温甲烷菌（最适宜温度为33～35℃）和高温甲烷菌（最适宜温度为50～55℃），两区之间的温度，反应速度反而减退。中温或高温厌氧消化允许的温度变动范围为±1.5～2.0℃，当有±3℃的变化时，就会抑制消化过程。

②负荷

厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率。负荷率的表达方式有两种：容积负荷和有机物负荷。有机物负荷率是指每日进入的干泥量与池子容积之比，可以较好地反映有机物量与微生物量之间的相对关系。

③搅拌和混合

厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行的接触反应，必须使两者充分混合，搅拌的方法一般有：机械搅拌、污泥泵循环抽送和沼气搅拌等。

④C/N比

如果C/N比太高，细胞的氮量不足，消化液的缓冲能力低，pH值容易降低，C/N比太低，氮量过多，pH值可能上升，会抑制消化过程。

⑤有毒物质

在消化过程中对消化有抑制作用的物质主要有重金属离子、S-2、氨以及有机酸等，达到一定的浓度时，消化就会受到抑制。

⑥酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用