唐建國(guó)：污泥穩(wěn)定化處理產(chǎn)物轉(zhuǎn)化機(jī)理及可利用價(jià)值揭示

時(shí)間： 2019-01-28 14:37

來(lái)源：亞洲環(huán)保網(wǎng)

作者：唐建國(guó)

◆ 美國(guó)503法案對(duì)污泥穩(wěn)定化程度的判定(主要是病原體的控制)采用過(guò)程參數(shù)控制，如停留時(shí)間、反應(yīng)溫度等;

◆歐盟《污泥利用指導(dǎo)規(guī)程》規(guī)定：穩(wěn)定化后污泥中VS降低38%，或穩(wěn)定化污泥的氧利用率低于1.5 mgO2/(gVSS·h);

◆ 有文獻(xiàn)提出，用厭氧消化后污泥中的有機(jī)酸含量判斷污泥穩(wěn)定化程度(有機(jī)酸含量小于300 mg/L認(rèn)為穩(wěn)定);

(2)對(duì)穩(wěn)定化處理產(chǎn)物的價(jià)值認(rèn)識(shí)不到位

穩(wěn)定化產(chǎn)物中的腐殖酸(包括富里酸和胡敏酸)是自然生態(tài)系統(tǒng)中重要的有機(jī)碳源，對(duì)土壤保水保肥、農(nóng)林作物增產(chǎn)有重要意義，但生物腐殖酸的價(jià)值尚未得到充分重視。

(3)穩(wěn)定化處理產(chǎn)物的出路問(wèn)題

對(duì)穩(wěn)定化產(chǎn)物認(rèn)識(shí)的不充分、處置過(guò)程潛在的環(huán)境影響，使得處理與處置未得到有效銜接。

穩(wěn)定化處理過(guò)程分析及產(chǎn)物特征

1、污泥樣本來(lái)源

污泥樣本來(lái)自于全國(guó)十六座污水處理廠的污泥處理工程、城市污泥處理處置中心以及典型污泥處理工程。其中，9座采用厭氧消化處理工藝，7座采用好氧發(fā)酵處理工藝。

(a)高溫?zé)崴?厭氧消化處理工藝;(b)好氧發(fā)酵處理工藝。

北方泥質(zhì)：VS/SS 50.3%~73.5%;南方泥質(zhì)：VS/SS 35.4%~52.7%。各廠進(jìn)泥泥質(zhì)

2、三維熒光圖譜表征蛋白質(zhì)和腐殖酸

蛋白質(zhì)類(lèi)和腐殖酸類(lèi)物質(zhì)是具有熒光特性的有機(jī)物，三維熒光(3D-EEM)圖譜的半定量分析能將蛋白質(zhì)的減量和腐殖酸的增量耦合起來(lái)。

熒光復(fù)雜指數(shù)(Complexity Index，CI)，反映了復(fù)雜有機(jī)物與簡(jiǎn)單有機(jī)物含量的比值，也在一定程度上反映了物料中易生物降解組分(蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì))的減少和復(fù)雜、穩(wěn)定組分(腐殖質(zhì)類(lèi)物質(zhì))的增加，也稱(chēng)之為熒光穩(wěn)定化指數(shù)。

3、厭氧消化過(guò)程

表：各廠厭氧消化進(jìn)泥及產(chǎn)物特征分析

表中黃色區(qū)域：

(1)厭氧消化的九個(gè)廠中，僅A4~A6廠有機(jī)物減量40%以上;

(2)A4~A6廠進(jìn)泥有機(jī)物>60%且采用高溫?zé)崴夤に?

(3)進(jìn)泥泥質(zhì)和處理工藝影響有機(jī)物的降解率。

表中綠色區(qū)域：

(1)采用高溫?zé)崴夤に嚨牡鞍踪|(zhì)減量明顯高于傳統(tǒng)工藝;

(2)多糖的減量相對(duì)不明顯，如A9廠，產(chǎn)物中的多糖反而增加，采用有機(jī)物降解率作為穩(wěn)定化判定指標(biāo)值得商榷。

表中紫色區(qū)域：

(1)厭氧消化處理后，腐殖酸含量和CI指數(shù)均有不同程度地增加，腐殖酸增幅24~117 mg/gVS;

(2)A9廠協(xié)同餐廚餐廚廢棄物厭氧消化，在有效的消化時(shí)間內(nèi)，有機(jī)物降解不徹底。

厭氧消化有機(jī)物轉(zhuǎn)化過(guò)程分析

以A4廠為例，采用“高溫?zé)崴?中溫兩級(jí)厭氧消化+板框脫水”處理工藝，處理規(guī)模100萬(wàn)m3/d。

(1)經(jīng)熱水解和厭氧消化后，蛋白質(zhì)減量64.6%，多糖減量55.5%，腐殖酸增量23.8%，簡(jiǎn)單有機(jī)物向復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化;

(2)經(jīng)板框脫水后，14.2%的腐殖酸隨脫水濾液帶走，濾液中檢測(cè)出多糖139.2mg/L和腐殖酸911.0mg/L，可作液態(tài)肥料;

(3)熒光譜圖分析：熱水解過(guò)程，簡(jiǎn)單有機(jī)物向富里酸轉(zhuǎn)化;厭氧消化過(guò)程，簡(jiǎn)單有機(jī)物降解，同時(shí)富里酸逐漸轉(zhuǎn)化、聚合成胡敏酸類(lèi)物質(zhì);脫水濾液中，主要是富里酸和腐殖化中間產(chǎn)物;

(4)熒光穩(wěn)定化指數(shù)：熱水解前后CI指數(shù)變化不大，厭氧消化后，CI指數(shù)顯著增加(CI=7.5)，板框脫水后，CI指數(shù)回降至5.4，與腐殖酸變化規(guī)律一致。

4、好氧發(fā)酵過(guò)程

表：好氧發(fā)酵各廠進(jìn)泥泥質(zhì)及產(chǎn)物特征分析

表中黃色區(qū)域：

(1)好氧發(fā)酵的七個(gè)廠中，有機(jī)物降解率差異較大，有些廠無(wú)法計(jì)算，主要是由于大量輔料的加入;

(2)好氧發(fā)酵的蛋白質(zhì)減量明顯高于厭氧消化，產(chǎn)物中蛋白質(zhì)的殘余量也更低。

表中綠色區(qū)域：

(1)好氧發(fā)酵后腐殖酸含量顯著增加，產(chǎn)物中含量高于200 mg/gVS;

(2)B2和B3廠，因進(jìn)泥有機(jī)物含量低于40%，添加了大量輔料，產(chǎn)物中腐殖酸含量“被稀釋”。

好氧發(fā)酵過(guò)程有機(jī)物轉(zhuǎn)化過(guò)程分析

以B4廠為例，處理規(guī)模600 t/d，采用蘑菇渣作輔料，混合比例為回料：原泥：輔料 = 2:1:0.2，一次倉(cāng)發(fā)酵14天，二次倉(cāng)發(fā)酵20天，共計(jì)34天(冬季)。

發(fā)酵過(guò)程蛋白質(zhì)減量顯著，多糖減量明顯但不徹底，這主要是由于輔料的加入，引入的多糖(以纖維素為主)所致;

經(jīng)過(guò)發(fā)酵和陳化后，腐殖酸增量28.0%;從腐殖酸組分上來(lái)看，經(jīng)過(guò)一次發(fā)酵，富里酸增加，經(jīng)過(guò)二次發(fā)酵和陳化，富里酸減少，胡敏酸增加，說(shuō)明好氧發(fā)酵過(guò)程是富里酸合成、轉(zhuǎn)化并聚合成胡敏酸的過(guò)程，且陳化是重要的腐殖化過(guò)程。

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編輯：趙凡

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