污泥与餐厨垃圾污水处理设备

污泥与餐厨垃圾污水处理设备

1.引言

污水污泥成分复杂，不仅含有重金属、持久性有机物等有毒有害物质，还含有多种病原体。如果处理不当，将对环境造成二次污染。近年来，随着我国经济的快速发展和污水处理量的不断增加，污水污泥的年产量也急剧增加。据相关统计，全国城市湿污泥4083万吨，2021年将达到5292万吨。

同时，厨房垃圾是城市生活垃圾的主要组成部分之一，其产量也在逐年增加。据前瞻性工业研究所统计，全国厨房垃圾9500万吨，2021年全国厨房垃圾产量增至9700万吨。与污泥一样，厨房垃圾也成为影响环境卫生、公共卫生甚至威胁食品安全的另一个问题。

2.污泥和餐厨垃圾很难单独厌氧消化。

在废物处理和回收方法中，厌氧消化不仅可以减少容量，减少或消除废物对环境的危害，还可以获得沼气形式的清洁能源，以缓解当今能源供需的压力。这种方法受到国内外的青睐。污水污泥和厨房垃圾是常见的有机废物，但其单独厌氧消化产生的沼气效果并不理想。

污泥有机C含量低，蛋白质含量高。与有机C相比，蛋白质降解速度较慢。此外，污泥中的大多数有机C是包裹在细胞壁上的微生物细胞物质，具有较低的生物降解能力。因此，污泥厌氧消化时降解速度较慢，挥发性固体的去除率和产气量一般较低。同时，由于污泥的C/N较低，厌氧消化中所含的N物质会迅速溶解，导致氨氮的积累，导致厌氧消化系统中营养物质的比例失衡，从而抑制厌氧消化过程。同时，污泥厌氧消化系统的可持续运行与其处理规模密切相关。这是因为污泥厌氧消化项目投资大，运营成本高。在规模经济的作用下，大型污泥厌氧消化项目最有可能实现收入与投资的平衡，因此停机率较低，而小型污泥厌氧项目的收入不足以平衡投资和运营成本。

厨余垃圾的主要成分是水、碳水化合物、蛋白质、脂肪和盐，富含氮、磷、钙、钾等营养物质，其中有机物在总固体中的含量很高，可达95%以上。厨余垃圾C/N高，易被生物降解，厌氧消化快。但由于甲烷菌生长过程相对缓慢，可能抑制挥发性有机酸等中间代谢物的毒性，甚至导致厌氧消化系统酸化失效。此外，由于厨余垃圾固体含量高，流动性差，不易与厌氧微生物充分混合，影响厌氧效果。

综上所述，污泥和餐厨垃圾单独厌氧消化时，产沼效率和效果并不理想。

3.厌氧消化的可行性分析。

为了更好地解决两者单独厌氧消化中的一些问题，国内外厨余垃圾与污泥联合厌氧技术的出现引发了研究热潮。在中国，傅胜涛、严晓菊、于水利、高瑞丽、严群、赵云飞分别进行了分析研究，证实了污泥与厨余垃圾联合厌氧消化的可行性，主要体现在以下几个方面。

（1）污泥C/N相对较低，降解速率较慢。当污泥单独厌氧发酵时，容易抑制氨氮，而餐厨垃圾C/N相对较高。但由于餐厨垃圾厌氧消化速度与甲烷菌生长速度不平衡，挥发性有机酸等中间代谢物积累，甚至引起系统酸化。因此，两者结合厌氧可以调节C/N，提高厌氧系统的生物降解率，提高污泥的降解率，部分中和挥发性有机酸、氨氮等中间代谢物，避免挥发性有机酸等中间代谢物的积累，调节厌氧过程中的pH值，防止厌氧消化系统酸化失效，维持厌氧系统的稳定运行。

（2）污泥中含有大量微生物，适厌氧消化菌种，厨房垃圾可溶性丰富，生物降解性好，非常适合厌氧消化基础，结合厌氧可促进厌氧消化优势菌种的形成，帮助混合基础厌氧消化过程，缩短厌氧消化时间。

（3）餐厨垃圾和污泥的联合厌氧消化可以补充各自成分中缺乏的营养，从而更好地平衡厌氧消化基中的营养。

（4）现有的污泥消化池可直接用于餐厨垃圾和污泥的联合厌氧消化，有利于降低成本，为通过在污泥消化池中添加餐厨垃圾扩大处理规模提供了便利条件，有利于促进规模经济效益的实现。此外，根据现有研究结果，在联合厌氧消化过程中，两种废物的厌氧消化性能显著提高，沼气产量也有不同程度的提高，提高了经济效益。

4.厌氧消化技术的应用。

目前，国内外对污泥与餐厨垃圾联合厌氧消化技术进行了一些研究，但总体而言，国内外相关报道并不多。现有研究主要集中在污泥与餐厨垃圾联合厌氧消化技术、经济工程可行性、pH值、温度、混合比等工艺参数对联合厌氧消化反应过程的影响分析上，对联合厌氧消化的协同反应机制和有机降解调节机制缺乏深入系统的研究。特别是在我国，重复研究较多，但对具有自身知识产权的技术突破性相关技术设备研发不足。通过查询国内外现有污泥与餐厨垃圾联合厌氧消化专利信息，目前国内联合厌氧消化专利只有60余项。可见，我国拥有相关知识产权的数量仍然非常有限，特别是与相关知识产权最多的日本、韩国和美国相比。

在应用方面，一般认为现有的污泥处理设施（如污泥消化池）可直接应用于联合厌氧消化过程，实现设备共享。因此，污泥和厨房垃圾的联合厌氧消化在技术和设施上是可行的。但一般来说，该技术主要局限于实验室的小规模运行，缺乏大规模应用的数据和经验，远未达到市场的普遍应用。