制漿造紙污泥厭氧消化的研究進展

造紙污泥來源于造紙廢水處理過程中產生的沉淀物，根據造紙原料及廢水產生階段的不同，廢水沉淀產生的污泥可分為一級污泥、二級污泥、混合污泥和脫墨污泥。造紙污泥的化學成分復雜，主要包括有機物、無機物和金屬雜質。有機物中主要有活性污泥菌體、細小纖維、造紙助劑及塑料等，廢紙脫墨污泥中還含有來自印刷油墨中的各種有機顏料、添加劑等。今天小編要給大家介紹的是制漿造紙污泥厭氧消化的研究進展這個問題，詳情請看下文：

研究表明，造紙污泥有機物含量為46%-62%，灰分含量為40%-50%，其中纖維含量為14%-40%。pH值大多數呈中性(6 -8)。作為一種廢棄有機質資源，用于燃氣化轉化具有十分廣闊的應用前景。有機物燃氣化技術中，厭氧消化作為污泥減量化處理的方式之一，不僅可以通過厭氧消化轉化生產生物質天然氣，還能夠在一定程度上穩定污泥，有利于后續處理。

一、造紙污泥主要成分及性質

造紙污泥中一級污泥主要由木質纖維組成，有機碳含量約為40%，碳與氮的比約為300，總氮含量為0.002%-0.5%。生物污泥中氮、磷含量較高，碳與氮的比較低。廢紙脫墨污泥的碳、氮、磷含量與一級造紙污泥相似，碳含量豐富，氮、磷含量相對貧乏?；旌衔勰嘤袡C物含量約為46%-62%，不僅纖維素和半纖維素含量高，其總氮水平也較高，且碳與氮的比較低，混合造紙污泥中93%的氮以有機氮形式存在。二級污泥中含有豐富的氮和磷，可以滿足厭氧菌的生長繁殖，從理論上講，利用厭氧消化技術來處理造紙污泥是完全可行的。

二、造紙污泥的厭氧消化

造紙污泥經厭氧消化后，甲烷產率一般為30-200ml/(gVS)不等,VS去除率為21%-55%。VS是指在總固體中能在550℃高溫下揮發的那部分固體。污泥的VS值不同于COD值，VS中除了有機物質，還包括一部分結合水。污泥的VS值比COD值更能代表有機物質的含量。一般造紙二級污泥中VS與COD的換算關系為1.6-1.9gCOD/(gVS)。

三、造紙污泥的聯合厭氧消化

為了獲得造紙污泥產甲烷性能的Z大化，造紙污泥與其他物質的聯合厭氧消化方法一度受到了廣泛關注。在中溫(37-40℃)條件下將造紙二級污泥與市政污泥混合進行了厭氧消化研究，結果表明當兩種污泥比例各50%時，混合污泥20天甲烷產率與市政污泥接近，達到了(84±24)ml/(gVS)，而造紙污泥單獨消化甲烷產率僅為(53±26) ml/(gVS)，產甲烷速率明顯提高。

四、造紙污泥厭氧消化存在的主要問題

厭氧消化分為水解酸化和產甲烷兩個步驟，對于造紙污泥由于其有機物多為大分子，其水解酸化步驟被認為是限速步驟。造紙污泥中含有的木質纖維素、微生物體以及復雜的有機物很難水解，作用時間長且產氣率低，這是造紙污泥厭氧消化難于進行的主要原因。通過不同預處理，可大大提高造紙污泥厭氧消化產甲烷效率，也是提高造紙污泥燃氣化效率的關鍵。

五、造紙污泥厭氧消化預處理技術及對產甲烷性能的影響

預處理的目的是為了改善污泥有機成分的可接觸性和降解性。除此之外，預處理能夠破壞細胞之間的聚集狀態，并且可以將細胞壁碎解成小碎片，從而破壞細胞結構，使得后續的水解更易進行。目前研究的預處理方法包括機械預處理、熱預處理、化學預處理和生物預處理。

1、機械預處理

機械預處理的目的是打破微生物的細胞膜，使細胞膜內的有機質體釋放出來，從而增加可利用底物的濃度。機械預處理法主要包括高壓噴射法和超聲波法。

2、熱處理

造紙活性污泥在150℃下熱處理后再進行厭氧消化，甲烷產率可提高45%。污泥經過熱法預處理后，其沼渣的脫水性也得到了很大改善。微波預處理也可看做是熱處理的一種。

3、化學預處理

化學預處理主要包括堿和酸處理。

4、堿處理

堿處理可提高VS含量、COD降解率和甲烷產率，縮短污泥厭氧消化周期。

5、酸處理

酸處理也可以提高污泥的溶解性。研究表明，當污泥酸預處理的pH值為2時，可增加污泥的溶解性，但溶解性的增加不代表甲烷產率會上升。

6、生物預處理

生物預處理一般是采用加入酶制劑(如溶菌酶)或某些能產生胞外酶的微生物對污泥進行預處理。

7、聯合處理

由于造紙污泥成分復雜，越來越多的研究者開始利用兩種或兩種以上的預處理方法對污泥進行處理。熱預處理和熱堿預處理是比較有效且具有應用前景的預處理方法。因熱法處理所需的熱量可以直接由制漿造紙廠多余的壓力蒸汽來提供，所以采用熱法對造紙污泥進行預處理更為可行。

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