摘要：针对长春市拟建设日处理能力为39万m3一级污水处理厂投产后产生的初沉池污泥进行可消化性的研究，旨在为北郊污水处理厂提供污泥消化处理设计和运行管理的必要基础资料。试验结果表明一级处理后产生的污泥可消化处理。消化后的污泥中重金属及其它有害物质含量均不超过《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284—84)，可作为农业肥料。
关键词：城市污水 一级处理 初沉池 污泥消化
| 投配比试验(Ⅱ柱) | 消化历程试验 (Ⅰ柱) | ||
| 首次投泥量/L | 13 | 13 | 13 |
| 每日投泥量/mL | 520 | ||
| 投加时间 | 每日一次 | ||
| 控制温度/℃ | 33±0.5 | 33±0.5 | 33±0.5 |
| 搅拌方式 | 连续 | 连续 | 连续 |
| 消化前后污泥取样量/g | 20 | 20 | 20 |
3 主要考察的内容
3.1 投配比试验(Ⅱ柱)
①初沉池污泥消化前后含水率；②不同投配比情况下的产气量；③气体成分含量；④污泥消化率；⑤单位污泥产气量(L/L)；⑥初沉池污泥VSS平均含量(g/L)。
3.2 消化历程试验(Ⅰ柱)
①考察消化过程中pH变化；②产气量的变化情况；③污泥消化周期。
4 试验运行情况
4.1 污泥投配比试验(Ⅱ柱)
Ⅱ柱从8月22日装泥，直到8月30日前为污泥培养阶段。在此段时间内pH在5.5～6.8之间，产气量很少，从8月31日起产气量逐渐增加，9月1日开始向柱内进泥和排泥，到9月5日产气量基本平衡，其pH迅速提高到7.2以上，9月9日气体成分分析结果也可看出甲烷比例已达到43%以上。说明厌氧消化的两个阶段兼性厌氧菌和甲烷菌的代谢达到平衡，消化正常运行。从9月9日到9月21日，按4%投配比共运行16天。Ⅱ柱从9月26日重新装泥，至10月6日10天时间为污泥培养阶段，在此阶段内pH在5.5～5.8之间，产气量很少，从10月7日产气量增加，同时进行5%投配率的进泥和出泥，到10月9日产气量已达到平衡，柱内pH上升到7.2以上，10月9日气体分析结果甲烷比例已达到77%，说明代谢平衡，消化正常。从10月9日开始，到11月7日结束，正常运行29天。
4.2 一次投泥消化历程试验
Ⅰ柱从9月13日加泥，至10月10日基本不产气，共运行28天，每天测定柱内pH值并记录产气量，监测碱度变化。
5 试验结果统计及分析(见表2)
| 消化历程试验 Ⅰ柱 | ||||
| 0 | ||||
| 平均含水率/% | 进泥 | 95.64 | 95.95 | 91.81 |
| 出泥 | 92.46 | 94.45 | ||
| 平均VSS含量/% | 进泥 | 45.08 | 49.70 | 31.12 |
| 出泥 | 23.24 | 20.08 | ||
| pH范围 | 进泥 | 5.8～6.3 | 5.9～6.8 | 6.2 |
| 出泥 | 7.05～7.5 | 7.15 | ||
| 0 | ||||
| 48.45 | 35.48 | |||
| 0 | ||||
| 0 | ||||
| 1.06 | 美国处理厂设计手册(0.5～0.75) | |||
| 2.18 | 美国处理厂设计手册(0.87～1.12) | |||
| 0 | ||||
| 0 | ||||
5.1 投配率试验结果分析
5.1.1 VSS负荷
有机物负荷是影响污泥消化的重要因素，本试验用VSS负荷来分析不同污泥投配率的消化效果。
从表2中可见5%投配比的VSS负荷为1.01g/(L . d)，大于4%投配比0.79g/(L . d)的污泥负荷。4%投配率的消化时间为25天，5%投配率的消化时间为20天。根据资料介绍，最佳消化时间为25天左右。
5.1.2 pH值和碱度
从理论上看消化反应的两个阶段，第一阶段主要是兼性厌氧菌起作用，首先是细菌表面和周围介质中的酶将高分子有机物水解成水溶性简单有机物，兼性菌将这些简单有机物通过细胞膜的选择吸收并在细胞膜内代谢，产生的挥发性脂肪酸、醇、醛、酮等都是第二阶段甲烷菌的养分，产酸菌和甲烷菌必须在适当pH值和碱度范围内才能保持代谢平衡，消化才能正常进行，试验中两种投配比正常运行时pH均在7.05～7.5之间，碱度超过2 300mg/L。说明此时pH值范围和碱度是较合适的。
5.1.3 VSS的消化率
有机物的消化率随时间的延长而增加。但本次试验4%投配率时VSS的消化率仅为48.45%，反略低于5%投配率VSS的48.56%消化率。其主要原因是4%投泥是在8月下旬和9月上旬，这一季节雨量较大，截流沉淀试验污泥中VSS含量较低，仅为45.08%，在含水率相同时，自然VSS低时会使消化率有一定下降。因此在试验结果中并没有表现出4%投配率的消化率高。
5.1.4 含水率
消化污泥的含水率均较低，为91.81%～95.95%是因为沉淀试验每天排一次污泥，污泥在池底沉积时间较长，有一定的浓缩。因此提高了污泥有机质的含量，使VSS的量增加，单位污泥产气量达20.79L/L，但单位VSS产气量为1.02L/g～1.06L/g。另外含水率低使容积负荷加大。
5.1.5 产气量
日平均产气量实际是单位污泥在整个消化过程产气时的积分和，可用公式表示
| 日期 | Ⅰ柱 | ||||||||
| CH4 /% |
CO2 /% |
N2 /% |
H2 | CH4 /% |
H2 | ||||
| 9.14 | 2.1 | 0.13 | 73.1 | 微量 | 9.9 | 43.7 | 10.1 | 39.2 | 微量 |
| 9.17 | 6.8 | 0.1 | 63.3 | 微量 | 9.11 | 52.6 | 6.2 | 17.2 | 微量 |
| 9.21 | 11.4 | 0.23 | 67.3 | 微量 | 9.17 | 85.7 | 6.1 | 4.5 | 微量 |
| 9.23 | 77.9 | 11.5 | 8.0 | 微量 | 9.20 | 84.2 | 9.0 | 6.2 | 微量 |
| 9.25 | 78.0 | 16.0 | 7.0 | 微量 | 日期 | ||||
| 9.27 | 83.0 | 0.6 | 12.0 | 微量 | 10.9 | 77.0 | 9.8 | 6.2 | 微量 |
| 9.28 | 84.3 | 5.8 | 6.5 | 微量 | 10.11 | 76.5 | 9.5 | 5.4 | 微量 |
| 10.5 | 73.5 | 5.1 | 22.0 | 微量 | 10.20 | 81.3 | 5.9 | 6.2 | 微量 |
| 10.9 | 65.0 | 3.3 | 20.9 | 微量 | 11.3 | 68.5 | 9.2 | 4.6 | 微量 |
| 1＃ | 2＃ | 3＃ | 平均值 | 标准值 | ||
| 毒 害 物 |
pH | 7.4 | 7.5 | 7.3 | ||
| Cu/mg/kg | 64.625 | 111.438 | 79.750 | 85.271 | 500 | |
| Pb/mg/kg | 41.513 | 21.244 | 21.725 | 28.154 | 1 000 | |
| Cd/mg/kg | 0.513 | 0.781 | 0.669 | 0.654 | 20 | |
| Zn/mg/kg | 450.538 | 628.050 | 395.063 | 491.210 | 1 000 | |
| As/mg/kg | 8.320 | 4.710 | 5.660 | 6.230 | 75 | |
| Hg/mg/kg | 0.100 | 0.025 | ＜0.007 | 0.044 | 15 | |
| Cr/mg/kg | 48.200 | 12.931 | 10.906 | 24.012 | 1 000 | |
| CN/mg/kg | 1.000 | 5.250 | 3.000 | |||
| 酚/mg/kg | 1.508 | 12.934 | ||||
| 苯并(α)芘/mg/kg | 2.30 | 2.866 | 0.174 | 1.967 | 3 | |
| 肥 分 |
N/mg/kg | 9 220 | 14 390 | 20 100 | ||
| P/mg/kg | 2 689.6 | 2 627.0 | 4 710.5 | |||
| K/mg/kg | 14.531 | 13.938 | 15.069 | |||