活性污泥法的大规模使用,使得剩余活性污泥的产生量不断增大,传统的方法处理污泥已无法从根本上解决污泥对环境的污染问题,基于生活污泥中含有丰富的植物生长所需的营养元素,因此开发出一种经济、环保的污泥处理工艺既可以解决污泥对环境的污染问题,又可以缓解化肥原料危机的问题。自动升温高温好氧消化(ATAD)处理污泥在国外已有几十年的历史,取得了良好的污泥处理效果,但在国内尚未有应用实例的报道,因此研究ATAD处理国内的污泥意义重大。为避免与国外专利的冲突,实验自主开发ATAD变型工艺处理污泥,具体研究内容和结果如下： 设计一套有效容积为20 L的单级污泥预热式自动升温高温好氧消化小试系统处理广州猎德污水厂的剩余活性污泥,采用间歇式操作方式,研究了进泥浓度、搅拌速度、曝气量、固体停留时间对污泥稳定化效果的影响,并对污泥稳定化和无害化效果进行了评价,结果表明,当进泥含固率(TSS)为4.3％～6.4％、进泥挥发性有机物(VSS)浓度为33.4～44.1 g/L、搅拌速度为100～110 r/min、曝气量为0.10～0.12 m3/h、固体停留时间(SRT)为10 d时,污泥稳定化效果最好,反应器内温度可维持在55℃以上,对VSS的去除率达53.2％,脱氢酶活性(DHA)下降74％,此时,病原菌的灭活率达到100％,出泥达到了美国环保局规定的A级生物固体(污泥)的标准。 在进泥TSS为4.3％～6.4％、进泥VSS浓度为33.4～44.1 g/L、搅拌速度为100～110 r/min、曝气量为0.10～0.12 m3/h、SRT为15 d时的工艺参数条件下,对本工艺运行过程中的污泥pH值、氧化还原电位(ORP)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、污泥脱水性能、蛋白质、挥发性脂肪酸(VFA)和总有机碳(TOC)变化规律进行考察,结果表明,pH值先一直变大,然后发生微小幅度的变化,最后变化趋于稳定,最终pH值比进泥时的高2个单位左右；ORP的变化规律为先降低后升高,最终比进泥时的高100 mV以上；因“溶胞”作用,污泥上清液NH4+-N、TN和TP浓度一直变大；消化后污泥的比阻约比进泥时的高2倍,污泥脱水性能明显变差；消化过程中污泥上清液蛋白质浓度先急剧上升,后急剧下降,最后趋于稳定,出泥上清液蛋白质浓度约是消化前的4倍；VFA和TOC的变化都遵循先急剧上升后平缓下降的趋势,最终出泥的VFA比进泥时的高4倍左右,TOC比进泥时的高3倍左右。 对本工艺的功能性微生物进行分离纯化,分离出15株嗜热菌,分别对这15株菌在污泥培养基和普通培养基上培养,发现有一株嗜热菌繁殖能力最强,对该株菌单独进行形态特征研究和生理化试验,结果表明,该株菌呈杆状,为阳性的严格好氧嗜热菌,最佳生长温度为55℃,最适生长pH值范围为5.5～8,初步判定该功能性微生物可能为微杆菌属的好氧嗜热菌。 在小试试验基础上,建立一套有效容积为1020 L的单级污泥预热式自动升温高温好氧消化的工业性试验装置,在进泥TSS为4.3％～6.4％、VSS浓度为33.4～44.1 g/L、搅拌速度为150～160 r/min、曝气量为2.0～2.2 m3/h的工艺参数条件下,45℃下预热24 h,污泥在消化进行到第8 d时已达到稳定化和无害化,出泥达到A级生物固体的标准,消化11 d,污泥VSS去除率达47.5％以上,并发现VSS去除率和DHA的降解率与污泥停留时间和反应温度的乘积密切相关,当乘积为400(℃·d)以上时,污泥才能达到稳定化的标准。预热式自动升温高温好氧消化工业性试验过程中,污泥中的pH、NH4+-N、TN、TP值均变大。对污泥预热式自动升温高温好氧消化工业性试验的运行成本初步评估,结果表明,该工艺处理每吨湿污泥所需费用为94元,处理每吨干污泥费用为300元,但处理后的污泥可获得比较高的经济效益,既避免了环境污染,又可带来很好的社会效益。