CaO2和污泥厭氧消化性能的關系

摘要：近年來，污泥厭氧消化得到了廣泛關注，一方面能夠實現污泥的減量化，另一方面又能得到有價值的消化產品。

由于水解過程是限制厭氧反應的重要步驟，因此利用CaO2強化污泥厭氧消化中水解和酸化過程。結果表明，適量的CaO2的投加量能夠顯著促進污泥的水解和酸化過程，但對甲烷化有抑制作用。當CaO2投加量為0.2g/g(污泥以揮發性懸浮固體(VSS)計)時，揮發性脂肪酸(VFA)的最大積累量為253.6mg/g，但CaO2對VFA的組成影響不大。

關鍵詞：污泥，CaO2，厭氧消化，水解，酸化，甲烷化

活性污泥法是目前生活污水處理廠中應用廣泛的污水處理方法，該方法具有投資低、處理效率高等優點。但是該工藝會產生大量的剩余污泥，剩余污泥中含有有毒有害物質，若處置不當會造成環境的二次污染。另一方面，剩余污泥中含有大量的蛋白質和碳水化合物，是一種可利用資源。污泥厭氧消化技術可以很好地處置污泥，實現污泥的減量化、無害化和資源化[1]。

pH做為基本的污水指標，勢必成為供求的熱點，這對廣大的E-1312 pH電極制造商，比如美國BroadleyJames來說是個重大利好。美國BroadleyJames做為老牌的E-1312 pH電極制造商，必將為中國的環保事業帶來可觀的經濟效益。我們美國BroadleyJames生產的E-1312 pH電極經久耐用，質量可靠，測試準確，廣泛應用于各級環保污水監測以及污水處理過程。

厭氧消化過程主要包括水解、酸化和甲烷化3個主要步驟[2]。水解過程是限制污泥厭氧消化的主要步驟，原因在于污泥外包裹的微生物胞外聚合物(EPS)和細胞壁阻止了該步驟中微生物胞內物質的釋放，使得揮發性脂肪酸(VFA)、氫氣和甲烷等的產量很低。

YUAN等[3]研究發現，pH=10的堿性條件可以強化污泥水解反應，使得VFA大量積累。LI等[4]報道，1.8mg/L游離亞硝酸(FNA)能夠有效地破解EPS和細胞壁。YAN等[5]應用超聲技術很好地實現了污泥減量和VFA積累。ZHENG等[6]發現，堿性消化反應過程中的主要微生物為水解細菌和酸化細菌。CaO2是一種白色或淡黃色的固體，具有高能過氧化共價鍵。CaO2能夠在水化介質中緩慢釋放氧氣，同時生產強氧化性物質H2O2和堿性物質Ca(OH)2。

在水處理中，CaO2生產H2O2和Ca(OH)2的速率比較容易控制，因此投放CaO2比直接投放H2O2效率更高。目前，CaO2已經成功應用到地下水的處理，用于氧化分解難降解物質[7]。然而，將其用來處理污泥尚未見文獻報道，因此本研究探究了CaO2對污泥厭氧消化性能的影響。

1材料與方法

1.1實驗材料實驗中所用污泥取自海口某污水處理廠，污泥取回后在實驗室4℃冰箱內沉淀24h。沉淀后污泥基本性質如下：pH=6.8±0.1，總懸浮固體(TSS)=(12130±256)mg/L，揮發性懸浮固體(VSS)=(9815±240)mg/L，總蛋白質=(8412±125)mg/L，總糖=(1542±82)mg/L。

CaO2純度≥98%。

1.2污泥厭氧消化反應

在5個相同的600mL厭氧反應器中加入500mL污泥，CaO2投加量分別為0、0.1、0.2、0.3、0.4g/g(污泥以VSS計，下同)。當投加完污泥和CaO2后，充氮氣10min以排出厭氧反應器內的空氣，保證厭氧環境。厭氧反應器內置攪拌器，轉速控制為150r/min，初始pH控制為7.0±0.1，溫度為25℃，反應時間為15d。

1.3分析方法

溶解性化學需氧量(SCOD)采用重鉻酸鉀法測定，氨氮采用納氏試劑比色法測定，TSS和VSS采用重量法測定。VFA和甲烷的分析采用氣相色譜法[8-9]，其中VFA以COD計，甲烷以標準狀況下的體積計。總蛋白質和總糖的分析分別以牛血清蛋白和葡萄糖作為標準物，以COD計[10]。溶解性總蛋白質和溶解性總糖過濾后測定。

2結果與討論

2.1CaO2對SCOD的影響

SCOD的變化能夠反映水解程度的大小。圖1為不同CaO2投加量下SCOD的變化。CaO2投加量為0g/g時，SCOD隨反應時間的延長而緩慢增長。在相同反應時間條件下，SCOD隨CaO2投加量的增加而急速上升，反應時間為3d時SCOD出現最大值，而后趨于穩定，故而圖1中只給出了0～8d的數據。

由此可見，CaO2能夠強化污泥的水解過程，使得消化液中SCOD的含量增加，反應時間為3d時水解達到平衡。