厌氧消化污泥稳定化评价指标综述

〔摘要〕对污泥稳定的定义及目标进行了介绍，并对评价厌氧污泥稳定度的参数指标进行了综述，推荐的几个测试是:挥发性固体减少率、不稳定物质减少测试、腐殖质含量、植物毒性测试，指出应从两个方面来考虑对参数进行选择，需要掌握稳定化过程的信息量和最终资源化利用的方式。
〔关键词〕污泥;稳定化;评价;参数
1前言
污水处理污泥是指污水厂处理废水所产生的固态废弃物，某些情况下又被称为生物固体(biosolids)[1]。污泥是由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物、无机物、重金属、病原微生物和寄生虫卵等，未稳定污泥应用于农业土壤中时，其中的有机物会严重的影响土壤中有机物质的行为[2]，也会引起对植物的毒害，氮和氧的缺乏，还会危害环境[3]。因此，污泥的稳定化技术得以发展并广泛应用，污泥的稳定性评价就成为安全利用的重要依据。
2稳定的定义
Vesilind[4]认为，“稳定”一词可以得到广泛的应用和理解，但是却很难定义。由于生物固体稳定化技术及其最终应用不同，最后达到的稳定程度的需求也不同，因此用于决定生物固体稳定的标准也比较复杂。而且不同的学者对稳定化的定义不同使标准的确定更加复杂。Bruce和Fisher[5]注意到由于采用的稳定化方法的不同，使稳定后的生物固体的特征也存在着差异。
因此，要根据污泥的最终应用方式来确定具体的标准。如果污泥用来作为肥料添加剂，那么它应该具有与最终应用有关的特征。如果农田离居住区比较近，人们会受到污泥散发的臭气的干扰，那么在定义污泥的稳定适应性时应该将臭气这一指标考虑进来。如果农田中生长的植物是用于人们消费的，那么污泥中病原菌的数量尤其重要。应该说没有哪一个污泥指标(或是多个特征的结合)能够准确的对最终应用的污泥的性质进行定义，而且也不会找到一种比较普遍的特征。
3稳定化目标
Bruce[6]认为用于评价生物固体稳定度的方法的根据是稳定化技术产生的生物固体随稳定化程度的不同而不同，其目的主要是产生适合最终应用的产品，而不是为达到绝对的质量标准。Krishnamoorthy(1987)[7]认为用于评价稳定的目标依赖于在对稳定进行定义时所应用的方法。
虽然生物固体稳定的技术都不一样，但这些技术的一些基本目的或目标是一样的，都是通过稳定化过程来减少病原菌、去除有害臭气并且去除潜在的危害。虽然生物固体稳定化是根据这三个目标来评价，但这些目标不一定要与生物固体稳定的定量评价有关。根据病原菌评价生物固体性质的参数更适合生物固体的健康和安全性特征，而间接的与生物固体的稳定有关。虽然臭气与稳定的关系更加间接，由于臭气的测定比较主观，不能对稳定提供精确的评价，也很难进行精确的描述和测定，在评价生物固体的稳定时臭气指标未必是一个好的定量指标，但是产品的臭气控制是稳定的一个目标。许多关于稳定的概念中都提到产品的臭气，因此产品的臭气评价是重要的评价参数。第三个大的目标与生物活动所需要的能源有关，生物活动所需要的能源与稳定的关系比病原菌更加直接，并且比产生的臭气更容易进行定量评价。
4评价厌氧消化污泥稳定程度的参数指标
从理论研究的角度来讲，可以应用先进的仪器设备及方法对稳定化过程进行系统的机理研究和评价。但从实际观点来考虑，任何对稳定进行评价的参数执行起来应该简单快速，每一次测试的费用不要很高以便于可以经常进行测试。
对厌氧消化的污泥来说，推荐的几个测试是:挥发性固体减少率、不稳定物质减少测试、腐殖质含量测试、植物毒性测试。
4.1挥发性固体减少率
污泥的挥发性固体是指污泥在600℃的温度下灼烧3h后的重量损失。随着污泥厌氧消化的不断进行，污泥的挥发性固体逐渐减少，相应的挥发性固体减少率会逐渐增多，污泥的稳定化程度就越高。这种方法比较简单经济，但只是从宏观上说明了总挥发性固体的变化，不能给予各物质具体的变化过程。
4.2不稳定物质减少测试
污泥在稳定化过程中，无论是好氧还是厌氧消化，都会发生有机物的降解和转化，通过这些变化，可以反映污泥的稳定化过程。因此，在对污泥中的挥发性等不稳定物质进行测试时，好氧和厌氧两种污泥处理技术可以相互借鉴应用。目前所应用的测试手段主要归纳为以下几个方面。
(1)红外光谱
红外光谱是定性分析有机物官能团的主要手段之一，在固体废物中有机物降解的不同时期，可以根据红外光谱图的峰位、峰强度及峰形来判断有机物存在的官能团及发生的变化。在废物的生物处理过程中，代表无机和有机功能体的特征谱带发生着变化，可以对有机物稳定的过程进行控制:一些谱带由于新陈代谢活动会消失;一些无机化合物的谱带也有利于评价生物固体的稳定化过程[8]，由于有机物降解增加了无机物的浓度，代表无机功能体的谱带会有增加的趋势;还有一些谱带会逐渐降低到一个相对比较稳定的水平即表明稳定化。Smidt等[9]研究有机废物堆肥稳定过程中，根据1740-1720，1320，1260-1240cm-1处谱带的消失以及无机和有机物的谱带高度达到一个稳定的水平证明有机物达到了稳定化状态。Smidt[10]和Hsu[11]等，成功的应用红外光谱技术对生物固体堆肥的稳定化过程进行了研究。