城市污水厂污泥与餐厨垃圾两级厌氧工艺的优化研究

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  摘 要:针对城市污水厂污泥以及餐厨垃圾而言,两者都属于有机固体废弃物,并且具备高资源化价值。将两者联合之后进行厌氧消化,可以使其作用得到充分发挥,提升系统稳定性以及去除底物有机成分的概率。在两种物质处理方法方面,与它们的城市垃圾特征相结合,科学应用厌氧发酵原理,由此进行两级发酵,提升发酵速度与效率。
  关键词:城市污水厂;污泥;餐厨垃圾;两级厌氧工艺
  一、城市污水厂污泥的危害与处理方法
  由于我国污水处理厂建设存在严重的“重水轻泥”现象,大多数污水处理厂中的污泥处理工艺还停留在传统的调制——脱水模式上。实现污泥稳定化处理的污水厂仍然不多。污泥的稳定化是污泥处理过程中重要的一个步骤。未经稳定的生污泥可被认为是污染物,含有易腐有机物、恶臭物质、病原体等,脱水效率低,卫生条件差。
  (一)危害
  1.所产生的气体对环境造成污染。大量有机物存在于污泥中,腐化概率高,容易产生恶臭,将氨气等恶臭气体排放于大气中。此外,在对污泥进行焚烧时,也会产生致癌气体,严重危害人们的健康。
  2.微生物也会产生危害。医院排水混于城市污水中,在处理之后将导致病原体进入污泥,污泥中的大量微生物与病原体极其容易造成病疫传播[1]。
  (二)处理方法
  1.堆肥
  通过堆肥将反应物料体积缩小,并且对产物气体进行回收,污泥被消化之后,将其应用于农业中,具有更加强大的可用性。堆肥主要是针对污泥中的有机物进行氧化与降解,形成具备稳定性,与腐殖质相似的最终产物的过程。经过堆肥处理的污泥发挥着极其重要的作用,能够对土壤进行有效改良。污泥好氧发酵技术经过近几十年的发展,取得了很大的进步,但在技术理论和工艺上还存在一些瓶颈,如需要大量辅料、臭气控制难、存在人畜健康安全风险等。
  2.焚烧
  通过焚烧可以使污泥体积缩小,将其中的病菌杀灭。当污泥肥效较低或者其中存有有毒重金属时,无法保证将其用于农业生产,污泥具备可燃性。用于燃烧的污泥通常是没有经过好氧或者厌氧消化处理,直接将其脱水,该类型的污泥具有较高热值[2]。
  3.农业应用
  针对农业应用而言,对经过处理的污泥进行接纳,对污泥的肥分进行充分应用,实现土壤改良的目的。同时,对经过处理的污泥提出相应要求,需要保证其肥分较高,重金属等有害物质必须满足相关要求与标准。
  4.厌氧消化
  污泥厌氧消化是指在无氧条件下,由兼性菌和厌氧菌将污泥中可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等稳定物质,同时减小污泥体积,去除臭味,杀死寄生虫卵,回收利用消化过程中产生的沼气的过程。
  二、餐厨垃圾危害与处理方法
  (一)危害
  1.對大气造成污染。在餐厨垃圾中含有众多有机物,恶臭产生的速度极快。
  2.食品安全遭受严重威胁。大量油脂存在于餐厨垃圾中,经常被部分不遵守法律法规的商贩所提炼,制作成为地沟油,将其售卖给居民,导致人们的身体健康受到严重损害。众多有毒物质甚至致病菌存在于地沟油中,通过食物链以及人体,重金属将进入到人们的身体之中[3]。
  (二)处理方法
  1.填埋处理
  在餐厨垃圾中,存在大量高组分的的有机物,并且可以进行生物降解,维持稳定的时间较短,产气量大等,对于垃圾填埋场地回复应用较为有利,方便操作。不过,在填埋过程中,造成可利用有机物的浪费,严重污染水土,严重浪费资源。
  2.饲料化
  餐厨垃圾的营养较高,在饲料化后,能够充分应用有机营养。可以应用的饲料制作的方法有两种,分别为高温消毒法以及好氧消毒法。对于成熟度较高的加工饲料技术,主要是综合应用挤压技术以及制粒技术等。
  3.厌氧发酵
  厌氧发酵是在厌氧微生物作用下的一个复杂的生物学过程,在自然界内广泛存在。厌氧微生物是一个统称,包括厌氧有机物分解菌(或称不产甲烷厌氧微生物)和产甲烷菌。在一个厌氧反应器内,有各种厌氧微生物存在,形成一个与环境条件、营养条件相对应的微生物群体。这些微生物通过其生命活动完成有机物厌氧代谢过程。
  三、厌氧消化的优势
  厌氧发酵方式具有突出的优势,主要体现在以下几个方面:
  (一)通过应用曝气等动力装置,实现能源节约的目的,同时在一定程度上减小投入废物处理的成本。
  (二)针对反应器而言,可以承受较大有机负荷,厌氧消化效能十分突出,并且占地面积小,不仅可以降低厌氧工艺基本建设成本,还能够保证处理效果[4]。
  (三)所剩下的污泥较少,在一定程度上减小污泥处理成本。
  (四)温室气体排放量得到有效降低。
  (五)在发酵时,已经杀灭了发酵残留物中的大多数细菌,所以可以将发酵残留物作为肥料,由此获得更多经济效益。
  四、厌氧消化处理城市污水厂污泥与餐厨垃圾
  (一)城市污水厂污泥以及餐厨垃圾联合发酵产甲烷
  针对城市污水厂污泥以及餐厨垃圾联合消化而言,主要指的是在厌氧消化过程中,同一时间对两者进行处理,在污泥以及餐厨垃圾中分别存在微生物与有机质成分,对其进行充分应用,当处于物料间时,完成良性互补关系的构建,使其供给营养以及调节含水率得到作用得到全面发挥。
  (二)厌氧消化工艺条件
  通过研究发现,通过厌氧消化技术对城市污水厂污泥以及餐厨垃圾进行处理,这一方法的可行性较大。厌氧消化工艺流程较为简单,不过众多微生物存在于反应体系中,并且影响因素复杂度高,所以提升该系统的稳定性极为必要。
  (三)加强厌氧消化产甲烷性能
  通过合适添加物的应用能够在一定程度上提高沼气产量,包括生物添加物以及金属阳离子等。在所应用的预处理工艺合适的情况下,甲烷产量也将得到有效提升,主要包括化学预处理以及生物预处理等。除此之外,也可以对污泥应用臭氧氧化以及Fenton试剂氧化等方法。发酵底物回流可以发挥出极其重要的作用,在较大程度上降低微生物损失,强化反应体系对底物的讲解能力,提升生产沼气的性能。
  五、结束语
  综上所述,目前城市污水厂污泥以及餐厨垃圾危害较大,甚至危及人们的身体健康,对其进行科学、高效处理势在必行。厌氧消化工艺具有鲜明优势,将其应用其中,可以提升两种物质的处理效果,并且科学应用其中的有机营养物,作为农业肥料,避免污染环境。
  参考文献
  [1]郭志伟.城市污水厂污泥与餐厨垃圾两级厌氧工艺的优化研究[D].苏州科技学院,2014.
  (作者单位:瀚蓝生物环保科技有限公司)
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