隨同城鎮(zhèn)化和工業(yè)化步伐的加快，我國生活和工業(yè)污水處理產(chǎn)業(yè)得到了快速開展，污水處置才能和技術(shù)都在不時(shí)提升。但是，污泥處置帶來的問題逐步顯現(xiàn)出來，詳細(xì)表現(xiàn)若污水處置廠未經(jīng)妥善處置的污泥隨意堆放，將會使污染物以污泥的方式向環(huán)境中轉(zhuǎn)化，會形成公開水、地表水等水體的二次污染，同時(shí)，污泥中所包含的能源也會形成糜費(fèi)，因而，關(guān)于其包含能源的回收，厭氧消化技術(shù)是一條十分重要的途徑。

　　固然污泥對環(huán)境具有危害性，但由于其含有大量的有機(jī)物和營養(yǎng)元素，因而成為污泥資源化應(yīng)用的重要保證?，F(xiàn)有常規(guī)的厭氧消化技術(shù)很難有較高的沼氣轉(zhuǎn)化效率(普通在30%~45%)，主要是由于厭氧細(xì)菌在水解酸化階段難以毀壞污泥細(xì)菌的細(xì)胞壁以及木質(zhì)纖維素構(gòu)造。于是，各種污泥預(yù)處置辦法應(yīng)運(yùn)而生，主要目的就是毀壞污泥中細(xì)菌的細(xì)胞壁及木質(zhì)纖維素構(gòu)造以釋放出細(xì)胞中存在的有機(jī)物、糖類、蛋白質(zhì)等，所以，提升污泥溶胞效率是強(qiáng)化污泥厭氧消化的關(guān)鍵。

　　1、剩余污泥的性質(zhì)

　　剩余污泥的含水率極高，未經(jīng)處置的污泥含水率可達(dá)97%~99%，其成分組成還存在脂肪類、蛋白質(zhì)、纖維素、腐殖質(zhì)等。此外，還含有大量的微生物、有毒有機(jī)物、重金屬、無機(jī)物等。其中，脂肪類、蛋白質(zhì)、多糖等屬于易于厭氧消化降解的物質(zhì)，可順利地在產(chǎn)甲烷菌的生化作用下轉(zhuǎn)化成為甲烷;但其中的木質(zhì)纖維素、腐殖質(zhì)類及污泥本身的生物細(xì)胞則難以被厭氧消化所合成。因而，目前剩余污泥預(yù)處置的研討主要集中在兩方面，一方面是探究大幅度降低剩余污泥含水率的可能辦法;另一方面則是找尋適合的辦法對剩余污泥實(shí)行預(yù)處置，以改動(dòng)難降解物質(zhì)的構(gòu)造及使細(xì)胞破碎，釋放出細(xì)胞內(nèi)可代謝的物質(zhì)，進(jìn)而提升厭氧消化環(huán)節(jié)沼氣的產(chǎn)量、甲烷的轉(zhuǎn)化效率，并減少消化池的體積和停留時(shí)間，以及污泥最終處置的量。

　　在污泥處置階段，污泥脫水效率的上下將極大地影響污泥的處置量，是后續(xù)實(shí)行污泥保送、消化和綜合應(yīng)用的重要保證。普通包括重力濃縮、機(jī)械脫水、干化、凍融脫水等處置辦法，也有一些新辦法在不時(shí)被人們研討，例如，外表活性劑和生物瀝濾的聯(lián)用、改性玉米芯粉的運(yùn)用等。實(shí)踐上這些辦法之中有些辦法關(guān)于強(qiáng)化厭氧消化環(huán)節(jié)同樣具有很大的協(xié)助。而特地針對強(qiáng)化厭氧消化環(huán)節(jié)的預(yù)處置則包含有物理預(yù)處置、化學(xué)預(yù)處置、生物預(yù)處置等，其中有些辦法還與其他辦法聯(lián)用作為結(jié)合預(yù)處置。

　　2、剩余污泥預(yù)處置研討

　　2.1 機(jī)械預(yù)處置

　　運(yùn)用機(jī)械設(shè)備預(yù)處置污泥普通具有構(gòu)造簡單，運(yùn)用便當(dāng)，不產(chǎn)生難降解有機(jī)物等優(yōu)點(diǎn)。研討較多的有高壓均質(zhì)法、旋轉(zhuǎn)球磨法、溶胞離心法等。高壓均質(zhì)法是污泥在極高壓力下，通常在幾十兆帕，低速進(jìn)入均質(zhì)機(jī)，在其中忽然降低壓力，招致污泥在壓差下產(chǎn)生極強(qiáng)的沖擊力，在猛烈的紊動(dòng)和空化作用下，污泥部分溫度升高，使得污泥細(xì)胞破碎。旋轉(zhuǎn)球磨法是應(yīng)用球磨機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼制小球攪拌、碰撞污泥，產(chǎn)生剪切力來使得污泥構(gòu)造發(fā)作改動(dòng)。高壓均質(zhì)法、旋轉(zhuǎn)球磨、溶胞離心等需求運(yùn)用大型設(shè)備，且設(shè)備維修等較不便當(dāng)，雖已有應(yīng)用，但破解效率與其他辦法比擬偏低。由于剩余污泥含水率極高，機(jī)械法所產(chǎn)生的能量被不用要的耗費(fèi)，招致其毀壞污泥絮體和微生物細(xì)胞通常不充沛。因而，機(jī)械辦法的缺陷能夠經(jīng)過與其他預(yù)處置辦法相分離而補(bǔ)償。SunYuxiao等應(yīng)用水力旋流器和堿(pH=11)結(jié)合預(yù)處置取得了良好的效果，VFA增加了23.75%，甲烷產(chǎn)量增加了32.28%。

　　2.2 物理預(yù)處置

　　剩余污泥物理預(yù)處置辦法中研討較多的有熱解法、微波法、超聲波法、聚焦脈沖法等。熱解法是最常規(guī)的一種污泥處置手腕，在過去被視為污泥消化前的首選辦法。經(jīng)過對污泥加熱招致微生物的細(xì)胞壁因收縮而決裂，從而使其中的有機(jī)物大量釋出，同時(shí)也能夠降低污泥黏度并加強(qiáng)脫水率。在熱解法中，最常運(yùn)用的溫度在80℃~180℃，時(shí)間為20min~40min，壓力為600kPa~2500kPa。經(jīng)過諸多的研討發(fā)現(xiàn)，溫度越高，熱解效果越好，但是，過高的溫度(超越200℃)不但會增加能耗同時(shí)也會產(chǎn)生難降解物質(zhì)，以至毒性物質(zhì)(美拉德反響)。因而，思索到能耗、容積等要素，采用100℃以下的熱解方式較多。整體而言，熱解法開展較為成熟，在國內(nèi)外許多工程上得到應(yīng)用，但依然面臨著能耗高、加熱不平均、停留時(shí)間久等問題。

　　微波法是以電磁波轉(zhuǎn)化為熱能對污泥加熱，因其加熱速度快、處置效果好、操作容易等優(yōu)點(diǎn)開端逐步替代常規(guī)的熱解法，還易與其他辦法實(shí)行結(jié)合運(yùn)用。倪曉堂等研討比擬了幾種敏化劑結(jié)合微波和微波-過氧化氫的污泥處置效果發(fā)現(xiàn)，以二氧化鈦?zhàn)鳛槊艋瘎┑奈⒉ㄗ饔帽患訌?qiáng)，污泥中C、N、P的釋放均有顯著增加。王晶等將微波與MEC結(jié)合運(yùn)用途理市政污泥，首先應(yīng)用600W微波輻射180s，在0V~1.2V電壓下，系統(tǒng)甲烷產(chǎn)量、SCOD、VSS均有顯著提升，與對照組相比分別提升了89.4%、56.9%和39.9%。單運(yùn)用微波法能夠取得較好的處置效果，但在高能耗多以尋覓適合的敏化劑或與其他辦法聯(lián)用為方向。

　　在剩余污泥中，超聲波(>20kHz的聲波)作用下構(gòu)成的空化氣泡解體決裂招致水體超高的流速經(jīng)過污泥固體外表，產(chǎn)生了超高速的射流。這種射流產(chǎn)生的沖擊波可以帶來較強(qiáng)的機(jī)械剪切力，同時(shí)還伴有一定的熱作用、機(jī)械作用和化學(xué)作用，細(xì)胞壁因而得到破解。超聲波法處置污泥的效果由聲能量密度和處置時(shí)間來決議，是能效較高的處置辦法，在國外已有應(yīng)用。但也面臨著耗能較大的問題，需求尋覓適合的參數(shù)和辦法來降低能耗。汪中宇比擬了單頻和雙頻的處置辦法對污泥的處置效果，結(jié)果標(biāo)明，相同能耗下雙頻(20kHz+25kHz)超聲波明顯優(yōu)于單頻(20kHz或25kHz)超聲波的處置效果，且雙頻超聲能量在12000kJ/gTS時(shí)，SCOD的溶出率為26.8%，對剰余污泥破解效果及厭氧消化性能的提升最理想。

　　聚焦脈沖法(FP)是高壓脈沖電場與微生物細(xì)胞膜直接作用，毀壞了細(xì)胞膜的構(gòu)造，產(chǎn)生“電穿孔”，這些都能夠促使污泥細(xì)胞破碎，溶出胞內(nèi)有機(jī)物，同時(shí)，電弧的作用也會毀壞污泥自身的絮體構(gòu)造，產(chǎn)生自在基。Rittmann等研討采用聚焦脈沖處置剩余污泥，使得SCOD到達(dá)了1.6倍，DOC到達(dá)了1.2倍。

　　2.3 化學(xué)預(yù)處置

　　污泥化學(xué)預(yù)處置法中大致有堿處置法、臭氧氧化、電化學(xué)氧化、亞硫酸鹽法、過氧化氫、芬頓試劑等辦法。堿能使污泥中有機(jī)顆粒溶脹、纖維成分溶解，招致微生物細(xì)胞決裂。堿處置法固然可以到達(dá)較好的預(yù)處置效果，但是由于處置時(shí)都是在pH>10的條件下實(shí)行，因而后續(xù)的污泥處置很多時(shí)分都要重新調(diào)整pH值，大量的耗費(fèi)藥劑，同時(shí)也會產(chǎn)生腐蝕設(shè)備的不良影響，目前研討主要與其他辦法結(jié)合運(yùn)用。

　　臭氧也能夠作為污泥預(yù)處置當(dāng)中毀壞微生物細(xì)胞構(gòu)造的氧化劑，可以提升剩余污泥厭氧發(fā)酵的效率，但投加劑的量難以控制，且不具有特地毀壞細(xì)胞壁膜構(gòu)造的針對性，在氧化毀壞的同時(shí)，也會作用于污泥中自身含有的有機(jī)物。適量的運(yùn)用臭氧強(qiáng)氧化性毀壞細(xì)胞膜，同時(shí)也能夠合成污泥當(dāng)中的一些大分子有機(jī)物，都可利于后期的厭氧消化作用。有研討標(biāo)明，0.088gO3·g-1~0.1gO3·g-1SS的投加量能夠獲得最大的污泥破解效率。但其面臨的問題是O3耗費(fèi)量較大，當(dāng)運(yùn)用量較小時(shí)發(fā)揮的毀壞細(xì)胞膜(壁)的作用不明顯，O3會優(yōu)先與污泥中胞外的復(fù)原性有機(jī)物反響，而非毀壞細(xì)菌細(xì)胞膜，而過量反響又會影響厭氧消化產(chǎn)甲烷的效果。趙陽等以次氯酸鈉為電解液與污泥混合平均，加電壓20V，持續(xù)時(shí)間40min，厭氧消化45d，最終電化學(xué)法的產(chǎn)氣量、甲烷的占比都要優(yōu)于堿處置、熱解法、熱堿處置。曾麗等選擇Ti/PbO2電極對污泥實(shí)行電化學(xué)氧化，經(jīng)過原子力顯微鏡可察看到電解后污泥菌膠團(tuán)絮狀構(gòu)造被毀壞，變?yōu)椴灰?guī)則狀，細(xì)胞決裂。毛細(xì)吸水時(shí)間降低了90%以上，標(biāo)明這一過程有效地氧化了胞外聚合物，毀壞了了細(xì)胞膜的構(gòu)造，并釋放出大量的有機(jī)物。

　　也有學(xué)者思索到氧化劑藥品的大量運(yùn)用不經(jīng)濟(jì)，尋覓一些工業(yè)上的廢料，ZanFeixiang等應(yīng)用亞硫酸鹽對微生物細(xì)胞壁的毀壞作用，用工業(yè)中多見的亞硫酸鹽廢液對剩余污泥實(shí)行預(yù)處置，結(jié)果標(biāo)明，污泥的水解率提升了1.7倍和甲烷生成勢提升了1.2倍。

　　2.4 生物預(yù)處置

　　生物預(yù)處置是指應(yīng)用微生物相關(guān)技術(shù)對污泥實(shí)行預(yù)處置。常見的辦法主要是生物酶法。眾所周知，酶是一種高效催化劑，由于生物酶具有特異性、高效性，因而不像氧化劑、酸、堿等物質(zhì)需求大量參加，少量參加即可獲得良好效果，對后續(xù)處置的不良影響較小，具有很大的開展空間。通常參加蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等來水解污泥中的相關(guān)成分。陳偉等研討標(biāo)明，參加溶菌酶濃度小于20mg/g時(shí)僅水解污泥胞外物質(zhì)，加大酶量能顯著惹起污泥破解。溶菌酶用于原污泥水解效果較好，SCOD/TCOD最高可達(dá)28.14%，后又參加蛋白酶與纖維素酶取得了較好的溶胞效果。

　　3、結(jié)語

　　關(guān)于強(qiáng)化厭氧消化環(huán)節(jié)的污泥預(yù)處置，目前研討都以如何可以高效的毀壞細(xì)胞壁或溶胞為方向，處置辦法主要集中在上述的幾個(gè)方面，從整體效果來看，都有缺乏之處，大多技術(shù)與工程應(yīng)用還有一定間隔。

　　1)機(jī)械法處置污泥主要依托的就是設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)構(gòu)成的剪切力或壓差，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用過高，且設(shè)備維護(hù)量大，整體上不如物理預(yù)處置法。目前研討方向?yàn)槿绾蝺?yōu)化設(shè)備參數(shù)或改動(dòng)設(shè)備結(jié)構(gòu)來提升破解效率，或是分離其他辦法作為現(xiàn)有處置設(shè)備的提標(biāo)改造。

　　2)物理預(yù)處置法中，熱解法已有較多的研討及工程案例，目前研討集中在與其他辦法結(jié)合運(yùn)用的狀況。微波法潛力較大，但也存在能耗較高的問題。今后應(yīng)以降低能耗為重點(diǎn)，例如，尋覓合適的可循環(huán)運(yùn)用的敏化劑來提升微波的效率，找尋最佳工況，強(qiáng)化厭氧消化效果。

　　3)化學(xué)處置法需求大量藥劑，對設(shè)備存在腐蝕，也不宜直接進(jìn)入?yún)捬跸h(huán)節(jié)，以至可能會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，需求再對污泥實(shí)行調(diào)整，例如，酸堿法在處置完成后需求重新調(diào)整污泥pH值。在尋覓適合的化學(xué)藥劑上，可嘗試運(yùn)用某些對細(xì)胞有毀壞作用的工業(yè)廢料去研討。

　　4)生物預(yù)處置運(yùn)用生物酶具有其他辦法沒有的優(yōu)點(diǎn)，如，不需求大型專用設(shè)備，不需求高溫，不需求過酸或過堿的條件，不產(chǎn)生二次污染。今后研討方向應(yīng)在不同類型酶的搭配組合，以及最佳的投加量和相應(yīng)的反響條件，另外，關(guān)鍵是要處理如何大量取得低價(jià)的生物酶制劑，有賴于生物工業(yè)的開展。

　　5)由于單獨(dú)的一種預(yù)處置辦法局限性較大，具有明顯的缺陷，因而結(jié)合多種預(yù)處置辦法發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)也是將來研討的一個(gè)方向，應(yīng)以不同辦法的主次搭配和相關(guān)參數(shù)的選取肯定來降低能耗為研討重點(diǎn)。

　　6)關(guān)于工程應(yīng)用需求愈加注重能耗及實(shí)踐操作等條件，目前研討還集中于預(yù)處置效果的優(yōu)劣評價(jià)，在能耗的比擬上依然較少。今后可將預(yù)處置環(huán)節(jié)與厭氧消化環(huán)節(jié)統(tǒng)籌研討(耗能和產(chǎn)能)，作為一個(gè)整體去思索。