什麼是污泥消化

污泥處理的一種方法。在人工控制下，通過微生物的代謝作用使污泥中的有機物質穩定化。

廢水處理過程中產生的以有機物為主要成分的、未經處理的污泥，稱生污泥或新鮮污泥。生污泥呈膠狀結構，不易脱水；其中所含氮、磷、鉀成分呈有機態，不易為植物所吸收。生污泥中的有機物質極不穩定，容易腐化發臭。有的還含有病原菌和寄生蟲卵，容易傳播疾病。因此，一般需在初步濃縮後再經消化處理。

消化方法

污泥消化方法有需氧消化法和厭氧消化法兩種，是分別利用需氧微生物和厭氧微生物的代謝作用使污泥穩定化。

污泥的需氧消化法是在不提供新鮮的營養物質的前提下對污泥進行曝氣。隨着污泥中原有營養物質的不斷減少，微生物細胞逐步被氧化，污泥中的微生物就進入內源呼吸階段。其中一部分微生物細胞被氧化成二氧化碳、氨和水，同時釋放出能量作為另一部分微生物合成新細胞的能源。內源呼吸過程可用下列圖式表示：

污泥需氧消化法消耗動力大，費用高。

污泥的厭氧消化法分為兩個階段：酸性階段和鹼性階段。第一階段，微生物將複雜的有機物（如蛋白質、脂肪和碳水化合物）分解成為有機酸、醇類、二氧化碳、氨、硫化氫及其他一些硫、磷化合物等。此階段中，由於有機酸的大量累積，pH值迅速下降到7以下，污泥呈酸性，故稱為酸性消化階段。參與的細菌稱為產酸菌。污泥經酸性消化後，呈粘滯狀態，仍不易脱水，總體積縮小不多，並有惡臭。在這個階段後期，由於所產生的氨的中和作用，pH值又逐漸上升，致使另一些統稱為甲烷菌的微生物開始活躍起來，分解有機酸和醇類，產生甲烷和二氧化碳，開始了第二個消化階段。隨着甲烷菌的迅速繁殖，有機酸因被分解而迅速減少，pH值很快上升到7以上，污泥變為鹼性，稱為鹼性消化階段。消化後的污泥稱消化污泥或熟污泥。熟污泥體積顯著縮小，呈黑色粒狀結構，易脱水，性質穩定，衞生狀況有了改善，可作農田肥料。消化過程中產生的沼氣，可收集起來作為能源。

污泥厭氧消化過程，可用下列圖式表示：

影響因素

影響污泥厭氧消化的主要因素有：

（1）温度：温度不僅影響厭氧消化的速度，而且影響厭氧消化的深度。厭氧消化過程一般可按温度分為三種類型。温度為 5～15℃，稱低温消化；温度為30～35℃，稱中温消化；温度為50～55℃，稱高温消化。圖1表示温度與消化時間的關係。由圖可見，温度的高低決定消化進程的快慢。温度對沼氣產量也有影響。在一定的温度範圍內，產氣量隨温度的升高而增加;但當温度升到某一定值時，產氣量就下降了。實踐證明，高温消化的產氣量只略高於中温消化。高温消化幾乎可以殺死污泥中的全部病原菌和寄生蟲卵，而中温消化只能殺死其中的一部分。低温消化效率太低，但高温消化操作管理複雜，加熱費用高，所以一般都採用中温消化。

（2）投配率：即每天投入消化池內的生污泥量佔池內原有熟污泥量的百分率。投配率的大小直接影響池內污泥的pH值和消化速度。投配率小，污泥消化速度快而充分，產氣量高，消化經常維持在鹼性階段，但要加大消化池體積。投配率大，則使消化速度減慢，造成中間產物有機酸的累積，pH值的下降。這種狀況有可能抑制甲烷細菌的生長，使消化經常處於酸性階段，破壞正常的消化過程。最適合甲烷細菌生長的pH值為7.2～7.6，因此，一般消化池都控制在偏鹼性條件下運行。如發生異常情況，pH值下降到6.6以下時，可投加鹼性化合物，如石灰，調整污泥的pH值，以恢復正常運行。實踐證明，生活污水和水質相近的工業廢水的污泥，投配率一般以6～12％為宜。

（3）生熟污泥的混合程度：投入的生污泥與池內熟污泥的充分混合，造成全池各部分的物料和消化條件（如温度、pH值等）均勻一致，既可保證消化池經常處於偏鹼性條件，又可縮短培養微生物的時間，加速消化過程，提高沼氣產量。

（4）厭氧條件：甲烷菌屬厭氧性微生物，因此要求消化池密封，隔絕空氣，保證厭氧菌的正常活動和消化池的安全運行。

此外，污泥的組成、污泥含水率和有毒物質濃度對消化過程也有影響。

污泥經消化後性質比較穩定，不易再腐化，一般經脱水後直接作為農肥，或作他用，或焚燒作最終處理。

消化池

污泥厭氧消化的構築物可用化糞池、雙層沉澱池或消化池，一般用消化池。消化池多為圓形，直徑一般為6～35米，池壁高5～15米，池底為圓錐形，底坡25％左右。池蓋有固定式和浮動式兩種。池蓋上設有檢修口、集氣管等裝置。浮動池蓋可隨污泥面升降，保證池內壓力高於大氣壓，防止空氣侵入池內形成可爆混合氣體而引起消化池瀑炸。消化池還裝有各種管道。

生污泥的温度一般都比較低，要維持中温消化所需的温度，通常採用人工加熱措施。加熱方法有蒸汽加熱、盤管加熱和熱水加熱等。目前多采用蒸汽加熱，即把低壓蒸汽(温度為110～120℃，壓力為2千克力／釐米2)直接噴入池內，加熱攪拌污泥。池內盤管加熱易在盤管外壁形成泥垢，如不及時清除，會降低導熱性能，影響加熱效果。為此，可在池外用熱交換器加熱污泥。熱水加熱效率低，一般只用於小型消化池。(圖2)

為了使生熟污泥充分混合，在消化池內裝有攪拌設備。攪拌方法分機械攪拌法、循環污泥法和循環沼氣法三種。機械攪拌一般用螺旋攪拌設備，效率高，但檢修困難。循環污泥法簡單可靠，但效率低。沼氣循環法是近年來採用的新方法，效率高，並可促進甲烷菌的生長，加速消化過程。這種方法是將消化池產生的部分沼氣經壓縮機加壓後，從池底部的擴散裝置噴入池中攪動污泥（圖3）。

近來提出了酸性消化和鹼性消化分離的兩級消化系統。這種新工藝由兩個反應器組成，其一為控制和促進酸性形成物的產生和擴散;其二為接收前級的排出物，併為鹼性消化提供最佳環境條件。這種系統可大大提高消化速度，縮短消化時間，減少消化池體積，大有發展前途。