5、高负荷厌氧消化
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1 J/ E X$ \* V6 M6 \通常厌氧消化进料总固体浓度为3%-5%，但也有一些厌氧消化装置的进料总固体浓度为7%-8%，这在欧洲尤其常见。这类装置的消化池中通常装有置于池顶的机械搅拌器或具有内喷嘴的泵搅拌系统。高负荷消化会产生泡沫，因此应配置防泡系统。+ o0 U/ l: w) A$ Q+ n
0 X$ }1 H. Y; o1 q高负荷消化包括再生浓缩过程，其中一部分消化后污泥需循环至侧流或上流浓缩器。
( p/ Y) W! C) G: D" U7 e9 j' n7 r+ y% T" Z' U( O; x: U
高负荷消化可减少消化池容积，有效提高现有消化能力。将总固体浓度浓缩至6%-7%可显著提高污泥固体浓度，并改善固体混合特性。泵送和搅拌系统设计进料总固体浓度为3%-5%以维持消化过程，但未必适用于更高的进料浓度。6 ^, z5 l' m( M7 r4 z' j
, V1 ]: q( @* I* N
因此，高负荷消化系统所有组件的设计都应能支持高负荷消化的运行。高负荷消化还能有效提高消化池的挥发性固体负荷，并且因为进料浓度高度浓缩，可能会加剧高负荷消化的毒性效应。, @; d# e! A. G8 w' @
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法规规定：有机污泥的土地利用遵循EPA40CFR第503章（《美国联邦管理法规》，1993）。然而该法规的很多规定，如场地管理和利用率等均起出厌氧消化工艺的范围，但关于病原菌和带菌体的吸收、减少的要求能通过厌氧消化达到。" v3 ~" m$ V) \0 d. ?6 G0 E3 F
+ Q) Q& A8 e; A6、减少病原菌的A级标准和B级标准 w ^' W: ^0 V5 {
4 S' x, e5 X' t- j+ \! ~
EPA40CFR第503章设立了针对减少病原菌的两级标准：A级标准和B级标准。其中A级标准更严格，其目标是减小沙门氏菌、肠道病毒和活体寄生虫卵的密度以使其低于检出限。满足A级标准的有机污泥的应用基本不受限制，在多数地方可以直接供给或卖给公共场所或作土地利用。8 _+ N# t+ N9 Q. j/ W
& T( I0 N0 Y% v- L. |
该法规确定了满足A级标准的6种方法，其中任何一种方法都对处理后的有机污泥在其利用、出售或弃置的过程中粪便中大肠杆菌或沙门氏菌的密度有以下要求：' Z5 X) }! }. c8 K
! M% ]0 l( q9 |3 C0 k(1) 粪大肠菌群一小于1000MPN（最大可能个数)/g干污泥总重。5 O' w8 `) {3 t8 c
& [1 d6 s+ }- I$ m8 _2 |* |7 h
(2) 沙门氏菌一小于3MPN/4g干污泥总重.8 Q/ o; _# I1 v" i& @: m% x
% U- h+ O" n; A" o
下面列出的6种方法中有5种可应用于消化过程，更详细的信息参见EPA503章有机$ ~5 Q( A0 Y$ v s) }8 `9 w9 e
' O/ }. r7 L# h; d% o
污泥标准简明英文指南(美国环境保护局，1994)。值得注意的是，为达到A级标准，实现病原菌减少必须先于或同时减少带菌体吸收。! U3 j/ Y- Z6 p* n
5 P* b! T' j7 n2 F(l)方法1
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热处理。该方法适用于利用高温减少病原菌的处理系统。依据处理温度和污泥固体浓度，可采用几个等式确定出所需加热时间。+ ] I+ v: d, d1 v: t1 }
, w" W6 e. A2 ]" ] d! j(2)方法22 E( L9 k1 x6 r" b$ D0 P
: ]* t S: z/ m! o y7 ?高pH/高温在处理方法。该方法不适用于厌氧消化。$ D. Z+ U; \3 b) X
M0 h( d) F8 T. a/ [* N/ w(3)方法38 q) \ I% V6 ^3 Z. _- b& |1 h
# p9 Y7 y+ r+ @% b+ Q其他已知的处理方法。该方法用以验证新的处理方法是否满足减少病原菌的A级标准。该方法要求对病毒和寄生虫卵进行实时监测，直到处理过程中病原菌持续达到A级标准。一旦处理过程显示已达到A级标准，须监控工艺参数以实现该处理过程的稳定运行。: z: h# A, g2 L' S; m* q a
/ M, h2 H) @# x% b7 s(4)方法4# W1 s6 p% _2 V8 M; g
' ?3 y2 y8 X4 F$ T1 P, g0 O' Z
未知的处理方法。不同于方法3，该方法需要对每个反应器中的有机污泥进行病原菌测试，而不是对工艺参数进行监测。该方法用于未知的或不满足A级标准其他要求的实际处理过程。) A' Z, s& M& F
: t! _4 X" f* O# w(5)方法5
p$ |7 r, L1 ^! k9 f" u5 C
. Y; E2 S% M4 W1 [8 _# [# w+ t进一步减少病原菌的方法(PFRP)。PFRP确定了7种满足A级标准的方法，除了巳氏杀菌法(已列出的技术之一)可用于预消化处理以满足A级标准外，其他方法均不能应用于厌氧消化。
0 S# M- }4 H" F/ `9 N9 b+ c" }- Y8 F1 A( `3 o" Y. T3 F
(6)方法6
4 j- _" R' Q! m, Q& t! t: d* @( Y6 H: Y+ n P- H
PFRP的等效方法。该方法允许官方判定其他处理工艺和PFRP是否等效，不管该方法是应用于具体的装置还是在全国范围内。' D! C3 G. M) r+ p6 h$ v! I
/ p% p1 R9 G2 jB级标准对病原菌的限制不如A级标准严格，B级标准的有机污泥中病原菌浓度比A级标准的高，有机污泥不可被出售或弃置，应用场所受限制。7 o6 ^- D& d& O/ I( ^
7 d* Q7 ?/ g* w下面3种有机污泥处理方法可满足病原菌B级标准：
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; E. i8 U* L, `(1) 方法1
! Q ~2 _/ A" E* |/ ]2 @0 W |( g
监测指示性生物。基于7个样品的几何平均数，每克污泥总重的粪便大肠杆菌浓度必须小于2×10^6MPN或2×10^6CFU(菌落形成个数）。+ C2 o0 M$ |5 V0 Z4 |3 y3 @
+ j4 I/ e; Z! E1 p
(2) 方法2
9 C: J% N& R8 E7 d$ l8 W# `! [$ x2 O7 U* r! I A' \
显著减少病原菌的工艺(PSRP）。该方法包括5种PSRP工艺，只有其中一种适用于厌氧消化，这种工艺需保持厌氧消化池中细胞停留时间平均最少为lSd且温度为35-55℃(95-131"F'）。" r( T, N8 M9 H& W$ j8 {" \/ F# g
% L0 O9 p; q' A3 h6 }. k; U( ~(3) 方法3
. F' r0 [. e/ u# j8 w- M! x
4 y* U7 @2 r: z7 v/ a' e与PSRP等效的方法。该方法允许权威机构确定其他处理工艺与PSRP工艺是否等效，无论该工艺应用于具体的装置还是全国范围内。( E1 [. {" e4 p5 @+ S; O
) E; w: T7 ?/ @7、带菌体吸收减少的要求9 q& ]7 h9 q% U4 e1 v; v
; e0 r- C* {1 A- M4 h& m7 d% t. w满足A级标准和B级标准的有机、污泥都必须满足带菌体吸收减少(VAR)的要求，以减少有机污泥的腐烂。易腐烂的精泥更易吸引例如苍蝇和哺齿动物等带菌体。
+ W' D4 t3 N4 G; y6 M7 e9 r4 Y, Y7 |0 L) ~; a
有机污泥带菌体吸收减少方法有11种，下列两种适用于庆氧消化：1 w m/ ?0 u8 D
# j; Y" s4 k% a$ S4 H5 H% ?3 E(1)方式1
0 E( ]4 B* R, m2 g* `$ d3 z" n
" Y$ I5 u0 E* J6 H0 G8 K- j/ |实现挥发性固体含量减少38%。挥发性固体的减少可以在有机污泥离开污水处理厂前通过消化和其他减量工艺实现。+ }4 T! w% L1 g
y+ C& H0 }0 l/ F7 b/ ?(2)方式2
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厌氧消化污泥的进一步消化。如果进料污泥中的有机物在庆氧捎化前进行了某些稳定化处理，则VSR很难达到38%。在这样的情况下，可以采用实验室规模的厌氧消化池以符合带菌体吸收减少的要求。若VSR值小于l7%，控制温度为30-37℃(86--99°F)，40d实验室规模的厌氧消化试验结果表明，有机污泥可以达到带菌体吸收减少的要求。
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