剩余污泥減量化與資源化應用研究

尹逸龍 徐約珥 王重陽

摘 要：我國剩余污泥量非常大，有效利用存在諸多難題，揮發性脂肪酸（VFA）是剩余污泥厭氧發酵的重要產物，也是一種有極高利用價值的有機碳源。本文主要闡述了剩余污泥中微生物厭氧消化的過程及產物和參與厭氧消化反應的微生物情況，總結了處理剩余污泥的方法，指出資源化處理剩余污泥的重要性，并對污泥高溫條件下產生的VFA濃度數據進行了分析，最后對城市的剩余污泥處理方式進行探討和展望。

關鍵詞：揮發性脂肪酸;剩余污泥;微生物;厭氧發酵;影響因素

中圖分類號：X703? ? 文獻標識碼：A? ?文章編號：1003-5168（2021）21-0083-03

VFA Production by Anaerobic Digestion of Excess Sludge

YIN Yilong? ? XU Yueer? ? WANG Chongyang

（School of Henan University， Miami College， Kaifeng Henan 475004）

Abstract： There is a large quantity of excess sludge in China and it is very difficult to be effectively utilized. Volatile fatty acid （VFA） is an important product of anaerobic digestion of excess sludge. Also it is a source of organic carbon with high utilization value. This thesis mainly expounds the process and product of microbial anaerobic digestion in excess sludge， the species of microbial which participate in anaerobic digestion reaction process. Summarizes the treatment methods of excess sludge， the importance of resource treatment of excess sludge， analyzing the concentration data of VFA produced by the excess sludge under high temperature conditions. Take the prospect of the treatment methods of excess sludge.

Keywords： VFA; excess sludge; microbe; anaerobic digestion; influencing factors

如今，我國城市發展迅速，城市污水量不斷攀升。為保障日益增長的城市污水得到及時有效處理，各城市污水處理廠數量不斷增加。截至2016年，我國廢水產生量已經超過784億t[1]。活性污泥作為污水處理中的重要成分之一，我國目前大約90%的污水處理廠使用的污水處理工藝是與活性污泥法相關的。研究表明，活性污泥法可以經濟有效去除污水中的雜質（如BOD，N，P等），但隨著活性污泥處理量的增加，勢必會產生大量富含微生物及相關營養組分的剩余污泥。據統計，預計到2025年，我國剩余污泥年產量將突破6 000萬t[2]。這些富含大量微生物及營養物質的剩余污泥，如處置不當，勢必導致嚴重的二次污染，產生直接或潛在的環境危害。

同時，剩余污泥具有一定的生物毒性。如果把剩余污泥當作肥料直接進行施用，將導致農作物產量的減少。此外，剩余污泥中還含有很多有害成分，如病原菌、某些寄生卵和重金屬等，有的還含有很多難以降解的有毒有害物質和致癌物質[4]，如多氯聯苯、二噁英等，如剩余污泥堆放和處置不合理，將導致有毒有害污染物的泄露，從而引發嚴重的環境污染問題。

需要指出的是，剩余污泥的含水量普遍較高，成為剩余污泥處理處置的一大困難，導致處理費用較高的原因之一。在剩余污泥處理工藝中，污泥的處理和清理費用占了總污水處理費用的40%～60%。剩余污泥本身具有高濃度的有機質，如果得到合理的處理處置和資源化利用，使之變廢為寶，既降低了污水處理的成本，又可獲得一定的效益。截至目前，剩余污泥處理處置研究，主要圍繞“減量化”和“資源化”兩方面展開。其中，減量化包括破解技術、熱解處理、化學和熱化學水解、電處理、添加酶制劑的酶水解等技術;資源化包括熱解制油、厭氧消化、MFC等技術。目前，剩余污泥資源化處理技術仍處于小試階段和實驗室研究階段，尚未得到工業化處理大規模應用。

1 剩余污泥減量化和資源化處理技術

1.1 國內剩余污泥處理技術現狀

隨著我國城市新建污水處理廠數量的增加，污水處理過程所產生的剩余污泥量連創新高。目前，采用濃縮、消化、脫水、干化等工藝處理后再利用焚燒和填埋等方法，是我國處置剩余污泥的通常方法[3]。在此過程中，大多采取簡單焚燒等處理，這種非資源化處理處置，不僅浪費了大量人力、物力和財力，污染了環境，而且還浪費掉污泥中大量有價值的物質，致使有效利用率偏低。隨著科技發展和時代進步，人們對剩余污泥進行減量化、穩定化、無害化處理越來越重視，資源化回收利用獲得更廣泛應用。同事，通過現代化機械和生物化學方法有機結合，優化污泥處理、處置系統，探索高效、經濟處理模式。

1.2 剩余污泥的減量化處理技術