污泥常温和高温好氧消化工艺概述

污泥常温和高温好氧消化工艺概述

摘要：污泥好氧消化实质上是活性污泥法的继续，其工作原理是污泥中的微生物有机体的内源代谢过程。通过曝气充入氧气，活性污泥中的微生物有机体自身氧化分解，转化为二氧化碳、水、氨气等，使污泥得到稳定。

关键字：好氧消化氧化分解活性污泥法

与现在普遍采用的污泥厌氧消化相比，好氧消化具有下列优点：

(1)对悬浮固体的去除率与厌氧法大致相等；

(2)上清液中的BOD浓度较低（10mg／l以下）；

(3)处理后的产物无臭、类似腐殖质，肥效较高；

(4)运行安全、管理方便；

(5)处理效率高，需要的处理设施体积小，投资较少。

由于污泥好氧消化工艺具有上述优点，因此在中小型污水处理厂颇受青睐。美国、日本、加拿大等发达国家都有不少中、小型污水处理厂采用好氧消化处理污泥，仅加拿大某省就有20个小型污水处理厂运用此法，丹麦大约有40%的污泥使用好氧法进行稳定化处理。

污泥好氧消化一般有三种工艺：CAD、A／AD、ATAD。1CAD工艺1.1工艺流程

传统的好氧消化工艺（CAD，conventionalaerobicdigestion）的构造及设备与传统活性污泥法相似，但污泥停留时间很长，其常用的工艺流程主要有连续进泥和间歇进泥两种，如图1所示[1]：一般规模较大污水处理厂的好氧消化池采用连续进泥的方式，运行方式与活性污泥法相似。规模较小污水处理厂的好氧消化池，可采用间歇进泥，定期的进泥和排泥，通常每天一次。

污泥好氧消化的主要目的就是稳定污泥中可生物降解的有机物。污泥稳定的定量评价指标主要包括有机物（VSS）的去除率和消化污泥的比耗氧速率（SOUR）当VSS去除率达到38%时，或当消化污泥的SOUR降低到1.0～1.5mgO2／gvss.hr时，可认为污泥达到稳定。

1.2影响CAD运行的因素

（1）温度

温度对好氧消化的影响很大，温度高时，微生物代谢活性强，即比衰减速率较大，达到要求的有机物VSS去除率所需的SRT短[2]。当温度降低时，为达到污泥稳定处理的目的，则要延长污泥停留时间[3]。

温度对反应速率的影响可用公式表示：k2/k1=θ(T2-T1)

其中：k1、k2为温度T1、T2时分别的反应速率；

T1、T2为温度，℃；

θ为温度系数（有研究者认为θ为常数，θ=1.058）。

（2）停留时间SRT

VSS的去除率随着SRT的增大而提高，但是相应地处理后剩余物中的惰性成分也不断增加，当SRT增大到某一个特定值，即使再增大SRT，VSS的去除率也不会再明显提高。对SOUR也存在着相似的规律，SOUR随SRT的增大而逐渐下降，当SRT增大到某一个特定值，即使再增大SRT，SOUR也不会有明显下降。这一特定的点与进泥的性质、可生物降解性及温度有较大关系[2]。一般温度为20℃时，SRT为25～30天。

（3）pH值

污泥好氧消化的速率在pH值接近中性时最大，当pH值较低时，微生物的新陈代谢受到抑制，有机物的去除率随之降低。在CAD工艺中，会发生硝化反应，消耗碱度，引起pH值下降至4.5～5.5[4]。因此大部分的CAD工艺中都要添加化学药剂，如石灰等来调节pH值。

（4）曝气与搅拌

在好氧消化中，确定恰当的曝气量是很重要的。一方面要为微生物好氧消化提供充足的氧源（消化池内DO浓度大于2.0mg／l），同时满足搅拌混合的要求，使污泥处于悬浮状态。另一方面，若曝气量过大会增加运行费用。好氧消化可采用鼓风曝气和机械曝气，在寒冷地区采用淹没式的空气扩散装置有助于保温，而在气候温暖的地区可采用机械曝气。当氧的传输效率太低或搅拌不充分时，会出现泡沫问题[5]。

（5）污泥类型

CAD消化池内污泥停留时间与污泥的来源有关。一般认为，CAD适用于处理剩余污泥，而对初沉污泥，则需要更长的停留时间。这是因为初沉池污泥以可降解颗粒有机物为主。微生物首先要氧化分解这部分有机物，合成新的细胞物质，只有当有机物不足时，才会消耗自身物质，进入内源呼吸阶段。

CAD工艺具有运行简单、管理方便、基建费用低等优点。但由于需长时间连续曝气，运行费用较高。受气温影响较大，在低温时处理效果变差，而且对病原菌的灭活能力较低。另外，CAD工艺中会发生硝化反应，一方面消耗碱度，引起pH值下降，另一方面因硝化反应耗氧，而致使供氧的动力费用提高。这就促使人们对传统好氧消化工艺进行改造，提出了缺氧／好氧消化工艺（A／AD）。2A／AD工艺守缺句氧泼／金好垮氧先消勾化凳工钩艺期（扣A踪／睛A放D啄，性a狂n膏o列x和i世c仅／奥a射e援r极o流b否i经c陷陈d桃i施g蜻e裕s贞t删i孔o股n陡）弹即汇在未C模A饰D丝工秃艺茅的给前派端禽加悬一页段绞缺拾氧屯区励，教使挎污痛泥眯在毯该乏段娃发菜生蚀反卡硝朽化麻反含应撤，甩其疾产狂生膏的急碱灭度心可劲补拒偿予硝呼化公反咱应芹中壤所冬消党耗匀的换碱泳度坑，丢所支以禽不黄必借另迈行醒投盛碱苹就拢可梦使缺p卫H丹值辆保李持份在复7钳左烤右殿[轿4鼓]逆。俭因诸在菠缺读氧走段泪以垫硝姐酸遣氮艘N虫O或3剑－用N乞代排替眼O批2锅作蔑为像最误终团电弊子宴受奉体小，便需下氧没量汗比尿C钓A其D棉工般艺番要验少聚。

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（1）进泥的要求

进入ATAD的污泥均应先进行浓缩，一方面可以减少消化反应器的体积，降低搅拌和曝气的能耗。另一方面可以提供足够的热量，使反应器温度达到高温范围。一般污泥经过重力浓缩即可满足要求。

污泥负荷为F:M＝0.1～0.15kgBOD5／kgvss.d的污泥适合用ATAD法处理。

（2）曝气和搅拌

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好氧消化作为污泥稳定的一种传统技术，由于需要供氧，运行费用稍高，而且不能产生甲烷气体等有用的副产物，在我国较少采用。但好氧消化具有运行管理方便、操作灵活、投资低、处理不容易失败等优点，对于处理量较小（≤2000m3／d）的污水处理厂仍是一种有效实用的污泥稳定技术。开展污泥好氧消化的研究，并因地制宜地在一些小型的污水处理成套设备中应用，将是对污泥处理技术发展的一种有益的补充。参考文献[1]R.B.Hartman,D.G.Smith.Sludgestabilizationthroughaerobicdigestion[J].WPCF,1979,51(10):2353-2365

[2]R.Y.Surampalli,S.K.Banerji.Microbiologicalstabilizationofsludgebyaerobicdigestionandstorage[J].EnvironmentalEngineering,1993,119(3):493-505

[3]D.S.Mavinic,D.A.Koers.Performanceandkineticsoflow-tem