不同預處理方法聯用對剩余污泥去除的研究進展

張宇紅 杜中華 高文靜 耿繼成 劉香宇

（沈陽化工大學，遼寧 沈陽110141）

1 概述

隨著我國城鎮化進程的加快，城市污水處理量快速增長，相應地污泥產生量也急劇增加，污泥出路成為一大問題。剩余污泥產量大且成分復雜，含有大量有機物質、病原體和重金屬。如不經妥善處理，將剩余污泥直接投入周圍環境，必將帶來二次污染，對自然環境和人類健康產生嚴重影響[1-2]。厭氧消化是一種常用且高效的剩余污泥處理方法，但是，由于剩余污泥中有大量微生物細胞，使得污泥生物降解存在困難。水解是厭氧消化限速階段[3-4]，因此提高污泥厭氧消化效率的關鍵就是使污泥中的微生物細胞壁（膜）破碎，提高水解速率，從而縮短厭氧消化周期。目前國內外的許多學者探究出了一些物理、化學、生物的預處理方法來提高剩余污泥的脫水性能和穩定化程度[5]，使剩余污泥達到減量化、穩定化和資源化。本文主要介紹了聯合預處理方法在剩余污泥處理的應用。

2 預處理方法聯用

2.1 微波與H2O2 聯用

微波或H2O2單獨作用時對微生物細胞均具有較強的處理效果，兩者聯合使用時微波還能促進H2O2分解成OH-，從而增強H2O2的氧化能力。

王亞煒[6]等在用微波-H2O2聯合作用處理污泥時，發現污泥溶解比例隨著污泥初始pH 值的提高而增加?？低7]等人在微波和H2O2聯合使用實驗中發現當污泥pH 值為7.0，H2O2的投加量為3%，微波時間10min，微波功率600W 時，污泥含水率可以降至71.4%；污泥SS 和VSS 去除率分別為35.1%和39.6%，釋放SCOD1284mg/L。

2.2 微波與堿聯用

微波與堿聯合預處理可以加快有機物的水解速率，可以使污泥細胞在短時間內實現裂解，提高污泥的溶解性。

李學軍[8]的實驗中將微波與堿聯合預處理分成了先堿后微波和先微波后堿，在pH 為12 時，堿處理120min 和微波處理條件863W，處理2min 后，先堿后微波預處理的SCOD/TCOD 最大，達到了34.95%，而先微波后堿的效果最差，甚至不如堿和微波單獨處理的效果。但是微波與堿聯合預處理后，污泥的CST會明顯提高，對污泥的脫水性能不利。

2.3 超聲波與堿聯用

超聲波與堿聯合預處理的方式可以提高污泥的水解速率，會使污泥兩相厭氧消化中的VS 去除率大大提高，大量有機物被去除，使污泥趨于穩定化。

章濤[9]發現在超聲波聲能密度為1W/ml 時，實驗各組（pH分別為8、9、10、11）的SCOD 隨超聲波處理時間的增加而增加，從超聲波處理5min 時的SCOD 含量可知，當pH 從9 提升至10時，SCOD 的溶出量提高了兩倍，而提升至11 時，SCOD 溶出量為pH 為10 的兩倍。污泥中的碳水化合物的變化與pH 是一致的。但pH 為11 時，污泥最高產酸量發酵時間比較長，因此最佳pH 為10。

2.4 堿與臭氧聯用

堿與臭氧預處理剩余污泥可以分為先堿后臭氧和先臭氧后加堿。焦明龍[10]用堿與臭氧預處理剩余污泥，對污泥的破解程度，污泥厭氧發酵效能，平均產酸量，平均產氣量做了研究，發現都是先臭氧后加堿＞先堿后臭氧。確定了最佳條件為pH12，臭氧投加量0.3gO3/gSS。當pH 為12 時，臭氧投加量為0.12gO3/gSS 時，先臭氧后加堿的產氣量最多，是剩余污泥產氣量的1.94 倍，甲烷含量約占48.8%，比未處理的污泥產甲烷含量多了27.6%。先用臭氧后加堿處理中SCOD 產量是剩余污泥的10.64 倍，且其SCOD 的最大去除率可達77.2%。焦明龍還發現臭氧與堿預處理SS 的去除率最大為50.2%，VSS 去除率為54.5%。TCOD 去除率為41.8%，較原剩余污泥分別提高了16%，12.2%，14.7%。但總體污泥減量效果不好，對粒徑的影響較小。

2.5 堿與熱聯用

熱- 堿水解是一種有效的污泥預處理技術，可以有效破解污泥，改善污泥的脫水性能，提高污泥的厭氧消化性能以及厭氧生物產氣量。

在何玉鳳[11]對堿- 熱預處理污泥的影響研究中發現170℃、pH 為13 處理75min 后，SCOD/TCOD 達65% ，而不加堿時僅為47%，提高了18%。鄭鎮等[12]研究了堿- 熱序列處理法和堿熱同步法，結果表明經堿- 熱序列預處理的污泥SCOD 去除率是同步法的1.06～1.31 倍，且產氣量是同步法的1.08～1.31 倍。雖然熱堿處理可以有效改善污泥的厭氧消化性能，但需要投加藥劑，價格較高，且不利于后續處理。

2.6 酸與堿聯用

酸堿聯合預處理方法可以有效促進污泥微生物中胞內物質的釋放，提高污泥的厭氧消化性能，提高產氣量。袁光環[13]等研究發現，雖然單獨堿處理時SCOD 釋放量大于酸和堿聯合處理，但酸- 堿預處理后污泥混合液的碳氮磷比值對后續厭氧消化更有利。先酸（pH 值4.0，4d）后堿（pH 值10.0，4d）處理，乙酸產量為74.4 mg/g，這比單獨堿（pH 值10.0，8d）處理產乙酸效果好，更利于后續厭氧消化。

3 結論與展望

聯合預處理方法還處于發展階段，是目前研究的熱點，也是主要研究方向之一。每一種聯合預處理各有其利弊，聯合預處理的研究效果往往比單一的研究效果要好。雖然聯合預處理的效果較好，但是其能耗或藥耗的付出也比單一預處理的要多，不一定得到相應的回報。因此，將不同的聯合預處理方法進行優化，找到最佳的預處理條件，得到最優的研究效果，是目前較好的研究方向之一。實際的工程應用應綜合考慮，能耗低、效益高的預處理方法應成為研究重點，使聯合預處理方法更具有工業化應用的意義。