《城镇污水厂污泥厌氧消化工程设计与建设》：
2.4 污泥厌氧消化工艺发展
厌氧消化处理污泥是目前最常用的污泥稳定化方法之一。然而，污泥厌氧消化处理工程在经过较长时间的运行过程中，发现了部分城市污水处理厂污泥有机物含量较低、重金属含量较高、污泥厌氧消化工艺停留时间较长、污水污泥碳氮比较低等问题，影响了污泥厌氧消化效果。针对这些问题，开发了诸多新工艺。
2.4.1 高含固厌氧消化工艺
常规污泥厌氧消化技术的进料含固率仅为3%～5%，进料含固率偏低导致设备体积庞大、固定资产投资较高；此外，我国污泥有机质含量较低，低固体负荷条件下厌氧消化普遍存在沼气产率偏低的问题，所产生沼气在满足自身的加热和搅拌能量需求后所剩无几，导致厌氧消化的能量回收优势并不明显。
污泥高含固厌氧消化可在一定程度上解决常规厌氧消化所存在的上述缺陷。高含固厌氧消化的进料含固率一般大于10%，由于进泥含固率大幅度升高，厌氧消化池处理能力也相应提升，所需反应器体积大大减少，节省了固定资产投资，同时还减少了污泥加热、保温所需能耗；此外，通过提高污泥含固率，厌氧消化池有机负荷相应提高，可以获得更高的单位容积沼气产率以及更好的能源回收效果。
迄今为止，国外针对高含固厌氧消化工艺已开发出了多种实用化技术，处理对象包括污泥、生活垃圾和畜牧业粪便等固体废弃物。例如，芬兰的HLAD工艺目前在国内外均得到了推广应用，该工艺包括以下流程：脱水污泥经磅秤称重后卸入污泥料仓，由柱塞泵送人污泥预反应池；污泥在预反应池中被热水稀释至设计含水率85%，并加热至37～38℃；经预反应池加热和均质处理后的污泥，再由泵输送至高负荷中温厌氧消化池。由于进泥含水率与传统厌氧消化相比较低，HLAD工艺厌氧消化池内单位微生物量能够接触消化的有机物量大大提高，因而其产气效率亦相应提高。据国外案例介绍，该工艺产气效率比传统厌氧消化高出30%。芬兰CITEC公司的高含固厌氧消化技术（Waasa工艺），可以处理总固体浓度达10%～15%的生物质浆液，该技术目前应用于芬兰Vaasa市的垃圾处理厂，同时使用中温35℃和高温55℃消化工艺。德国Radeberg处理厂将污水污泥与城市生活垃圾混合进行高含固厌氧消化，沼气通过热电联产系统（CHP）被转化为电能，取得了较好的经济效益。
然而，污泥高含固厌氧消化技术本身也存在着诸多难点，其中包括：
①反应基质浓度高，造成反应中间产物与能量在介质中传递、扩散困难，易形成反馈抑制。
②水分含量低影响细胞移动或酶扩散，增大启动难度。
③搅拌阻力大，能耗高。为了提高污泥高含固厌氧消化效率，降低污泥黏度与搅拌阻力，可采取高温热水解、超声处理、酸碱处理等方式对污泥进行预处理，其中污泥“高温热水解十高含固厌氧消化”工艺目前在工程实践中得到了日益广泛的关注与应用。2.4.2污泥与有机固废共消化工艺
为解决城市污水处理厂污泥有机物含量低这个关键问题，同时也解决餐厨垃圾、动物粪便和工业有机废弃物等城市有机垃圾的出路问题，许多国家开发了污泥与城市有机废弃物共消化工艺，也称为联合厌氧发酵工艺。该工艺基本流程是：先对城市有机固体废弃物进行分选和破碎处理，再与城市污水处理厂污泥混合并稀释至所需含水率，然后将均质物料输送至消化池中进行厌氧发酵，并回收沼气能源。国外诸多研究成果和案例表明，污泥与生活垃圾、餐厨垃圾等城市有机废弃物共消化不仅具有技术可行性，而且共消化效果明显优于各种物料单独消化的累计效果。
在污泥与有机固体废弃物共消化工艺中，污泥与餐厨垃圾共消化工艺得到极大的关注。污泥是污水处理副产物，主要由微生物形成的菌胶团及其所吸附的有机物和无机物构成，单独进行厌氧消化时，由于消化基质主要包含在污泥微生物细胞内、可利用性差，导致厌氧消化速率低、沼气产量少。餐厨垃圾中有机质含量高，具有很好的厌氧消化产甲烷潜质。然而餐厨垃圾单独厌氧消化过程中容易发生酸积累和氨氮抑制现象，从而造成消化进程缓慢，甚至导致厌氧消化系统启动和运行失败；此外，餐厨垃圾具有高盐分的特点，而产甲烷微生物对钠离子（Na+）非常敏感，当Na+浓度大于5000mg/L时会对产甲烷过程产生不利影响。
……
展开
