污泥消化是利用微生物的代谢作用，使污泥中的有机物质稳定化。当污泥中的挥发性固体VSS含量降到40%以下时，即可认为己达到稳定化。污泥消化可以采用好氧处理工艺，也可以采用厌氧处理工艺。

污泥的好氧消化是在不投加有机物的条件下，对污泥进行长时间的曝气，使污泥中的微生物处于内源呼吸阶段进行自身氧化。

好氧消化可以使污泥中的可生物降解部分（约占污泥总量的80%）被氧化去除，消化程度高、剩余污泥量少，处理后的污泥容易脱水。

好氧消化比厌氧消化所需时间要少得多，在常温下水力停留时间为10~12d，主要用于污泥产量少的场合。一般鼓风量为4.2~16.8m3/（m2?h）、污泥负荷为0.04~0.05kgBOD5/（kgMLSS?d），BOD5去除率约50%。

（1）好氧消化上清液B0D5、SS、CODcr和氨氮等浓度较低，消化污泥量少、无臭味、容易脱水，处置方便简单。好氧消化池构造简单、容易管理、没有甲烷爆炸的危险。

2）不能回收利用沼气能源，运行费用高，能耗大，消化后的污泥进行重力浓缩时，因为好氧消化不采取加热措施，所以污泥有机物分解程度随温度波动大。

好氧消化有普通好氧消化和高温好氧消化两种。普通好氧消化与活性污泥法相似，主要靠延时曝气来减少污泥的数量。高温好氧消化利用微生物氧化有机物时所释放的热量对污泥进行加热，将污泥温度升高到40~70℃，达到在高温条件下对污泥进行消化的目的。与普通好氧消化相比，高温好氧消化反应更快，停留时间更短，而且几乎可以杀死所有病原体，不需要进一步消毒处理。

高温好氧消化可以在大多数自然气候条件下，利用自身活动产生的热量达到高温条件，不需要外加热源，只要对消化池加盖保温即可。

污泥的厌氧消化是利用厌氧微生物经过水解、酸化、产甲烷等过程，将污泥中的大部分固体有机物水解、液化后并最终分解掉的过程。

产甲烷菌最终将污泥有机物中的碳转变成甲烷并从污泥中释放出来，实现污泥的稳定化。

污泥的厌氧消化与高浓度废水的厌氧处理有所不同。废水中的有机物主要以溶解状态存在，而污泥中的有机物则主要以固体状态存在。按操作温度不同，污泥厌氧消化分为中温消化（30~37℃）和高温消化（45~55℃）两种。由于高温消化的能耗较高，大型污水处理厂一般不会采用，因此常见的污泥厌氧消化实际都是中温消化。

（1）采用两级消化时，一级消化池和二级消化池的停留时间之比可采用1：1、2：1或3：2，其中以采用2：1的最多。

一级消化池的液位高度必须能满足污泥自流到一级消化池的需要，地下水位较高时、必须考虑池体的抗浮，对消化池进行清理时最好选择地下水位较低的时候进行。

（2）污泥厌氧消化池一般使用水密性、气密性和抗腐蚀性良好的钢筋混凝土结构，直径通常为6~35m，总高与直径之比为0.8~1.0，内径与圆柱高之比为2：1。池底坡度为8%，池顶距泥面的高度大于1.5m，顶部集气罩直径一般为2m、高度为1~2m、大型消化池集气罩的直径和高度最好分别大于4m和2m。

（3）污泥厌氧消化池一般设置进泥管、出泥管、上清液排出管、溢流管、循环搅拌管、沼气出管、排空管、取样管、人孔、测压管、测温管等，一般进泥管布置在池中泥位以上、其位置、数量和形式应有利于搅拌均匀、破碎浮渣，污泥管道的最小管径为150mm，管材应耐腐蚀或作防腐处理，同时配备管道清洗设备。

（4）上清液排出管可在不同的高度设置3~4个、最小直径为75mm，并有与大气隔断的措施；溢流管要比进泥管大一级，且直径不小于200mm，溢流高度要能保证池内处于正压状态；排空管可以和出泥管共用同一管道；取样管最小直径为100mm，至少在池中和池边各设一根，并伸入泥位以下0.5m；人孔要设两个，且位置合理。

（5）池四周壁和顶盖必须采取保温措施。

（1）温度、pH值、碱度和有毒物质等是影响消化过得的主要因素、其影响机理和厌氧废水处理相同。

（2）污泥龄与投配率。为了获得稳定的处理效果，必须保持较长的泥龄。有机物降解程度是污泥龄的函数，而不是进泥中有机物的函数。

（3）污泥搅拌。通过搅拌可以使投加新鲜污泥与池内原有成熟污泥迅速充分地混合均匀，从而达到温度、底物浓度、细菌浓度分布完全一致，加快消化过程，提高产气量。同时可防止污泥分层或泥渣层。

（4）碳氮比C/N。厌氧消化池要求底物的C/N达到（10~20）：1最佳，一般初沉池污泥的C/N约（9.4~10.4）：1，可以单独进行厌氧消化处理，二沉池排出的剩余活性污泥的C/N约为（4.6~5）：1，不宜单独进行消化，应当与初沉池混合提高碳氮比后再一起厌氧消化处理。

投配率是消化池每天投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分率，投配率与污泥龄互为倒数。在不计排出消化液的情况下，消化池的固体停留时间与水力停留时间相同，也就是污泥的消化时间。

例如污泥投配率为5%时，生污泥在消化池中的停留时间即泥龄为20d，污泥体积投配率为0.05m3/（m3?d）。

投配率高，消化速度慢，可能造成消化池内脂肪酸的积累，使pH值下降，污泥消化不完全，产气量下降，污泥削减量减少。投配率低，污泥消化比较完全，产气率较高，但要求消化池容积足够大，这样会使消化池容积利用率降低、基建费用增高。另外，为保证消化池内微生物的数量与污泥有机物的比率即污泥负荷稳定，污泥的投配率与污泥的含水率也有关系，含水率低的污泥投配率应当适当减小，含水率低时污泥的投配率可以适当加大。

污泥厌氧消化系统的启动，就是完成厌氧消化污泥即厌氧活性污泥或甲烷菌的培养过程。厌氧消化污泥的培养方法有两种：

（1）逐步培养法：即向厌氧消化池内逐步投入生污泥，使生污泥自行逐渐转化为厌氧消化污泥的方法。此法使活性污泥经历一个由好氧到厌氧的转变过程，加上厌氧微生物的生长速率比好氧微生物要低很多，因此逐步培养过程耗时很长，一般需要6个月到10个月左右才能完成。

（2）接种培养法：即向污泥厌氧消化池内投入总容积10%~30%的厌氧接种污泥的方法。接种污泥一般取自正在运行的城市污水处理厂的污泥厌氧消化池，当液态消化污泥运输不便时，可使用经过机械脱水的干污泥。

在缺乏厌氧消化污泥的地方，可以从坑塘中取腐化的有机底泥，或以人粪、猪粪、牛粪、酒糟或初沉池污泥来作为菌种。将污泥先用水溶化，再用2mm×2mm的滤网过滤除去大块杂质，再进行静置沉淀去掉部分上清液后，将固体浓度为3%~5%的污泥作为接种污泥投入消化池。

（1）污泥厌氧消化池处理的对象是活性污泥，一般不存在毒性问题。但为了加快培养启动过程，除了投入接种污泥外，还应做好加热保温工作。

（2）充分搅拌消化池内的接种污泥加热至规定温度后，再逐渐投加浓缩污泥，同时继续做好加热和搅拌工作，使消化池内的温度始终处于最佳状态。

（3）采用接种培养法时，初期生污泥的投加量与接种消化污泥的数量和培养时间有关，早期可按设计进泥量的30%~50%投加，一般培养到60d后，再逐渐增加投泥量。

（4）经常测定产气量和池内消化液VFA的浓度及pH直、如果由监测结果发现消化进行得很不正常，应立即减少进泥量、或再投加其他类型的消化污泥作为接种污泥重新培养。

（5）为防止发生爆炸事故，接种前应使用氮气将消化池和输气管路系统中的空气置换出来，产生沼气后，再逐渐把氮气置换出去。

（6）污泥厌氧消化池处理的对象是活性污泥，其中的跤、氮、磷等营养物质一般是均衡的，能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要。因此，在消化污泥的培养过程中不必处理高浓度工业废水那样需要加入营养物质。

混合搅拌是提高污泥厌氧消化效率的关键条件之一，没有搅拌的厌氧消化池，池内料液必然存在分层现象。透过搅拌可消除分层，增加污泥与微生物的接触，使进泥与池中原有料液迅速混匀，并促进沼气与消化液的分离，同时防止浮渣层结壳。搅拌良好的消化池容积利用率可达到70%，而搅拌不合理的消化池的容积利用率会降到50%以下。

搅拌可以连续进行，也可以间歇操作，多数污水厂采用间歇搅拌方式。一般情况下，每隔2~4h搅拌1次，搅拌时间不应超过1h。通常在进泥和蒸汽加热时同时进行搅拌，而在排放消化液时应停止搅拌、使上清液经静止沉淀分离后排出。采用底部排泥方式时排泥过程中可停止搅拌，而在采用上部排泥方式时在排泥过程中必须同时进行搅拌。

（1）池内机械搅拌：即在池内设有螺旋桨，通过池外电机驱动而转动对消化混合液进行搅拌，搅拌强度一般为10~20w/m3池容，所需能耗约为0.0065kw/m3。每个搅拌器的最佳搅拌半径为3~6m，如果消化池直径较大，可以设置多个搅拌器，呈等边三角形等均匀方式布置，适用于大型消化池。

机械搅拌的优点是对消化污泥的泥水分离影响较小，缺点是传动部分容易磨损，通过消化池顶的轴承密封的气密性问题不好解决。密封可以采用在搅拌轴上焊接水封罩、消化池顶盖上设水封槽的方式，水封罩在水封槽内转动可起到密封作用，水封槽内的水深可以根据消化池内气相压力而定。

（2）沼气搅拌：即用压缩机从池顶将沼气抽出，再从池底冲入，循环沼气进行搅拌，沼气搅拌有利于使沼气中的CO2作为产甲烷的底物被产甲烷细菌利用，搅拌强度一般为1~2m3沼气/（m2?h），所需能耗为0.005~0.008kw/m3，所用压缩机必须保证绝不漏气，以免吸入空气或泄漏沼气引起爆炸。

（3）水泵循环消化液搅：通常在池内设射流器，由池外水泵压送的循环消化液经射流器喷射，从喉管真空处吸进一部分池中的消化液或熟污泥，污泥和消化液一起进入消化池的中部形成较强烈的搅拌，所需能耗约为0.005kw/m3，用污泥泵抽取消化污泥进行搅拌可以结合污泥的加热一起进行。

使用水泵抽取消化池内的部分混合液加压回流到消化池内、实现进水或进泥与原混合液充分混合的方法，称为水泵循环搅拌。

水泵循环搅拌设备简单，维修方便，为了使混合液混合完全，需要的循环量较大，1m3有效池容积搅拌所需能耗一般为0.005kw。

为提高混合效果，通常在消化池内设射流器，由水泵压送的混合液经射流器喷射，在射流器喉管处形成真空，吸进一部分池中的消化液或熟污泥，形成更为强烈的搅拌。

为了防止堵塞，循环混合液管道的最小管径不能小于150mm。射流器的选择必须与水泵的扬程相匹配，所采用污水泵的扬程一般为15~20m，引射流量与抽吸流量之比一般为1：（3~5）。射流器的工作半径为5m左右，当消化池的直径超过10m时，可设置多个射流器。

采用水泵循环搅拌时，由于经过水泵叶轮的剧烈搅动和水封器喷嘴的高速射流，会将污泥打得粉碎，对消化污泥的泥水分离非常不利，有时会引起上清液ss过大。因此，这种搅拌方式比较适用于小型消化池。

污泥厌氧消化池的搅拌是利用消化池产生的一部分沼气，经过压缩机加压后通过竖管或池底的扩散器再送入消化池，达到搅拌混合均匀的目的。沼气搅拌的方式有三种：

（1）气提式搅拌：将沼气压入设在消化池的导流管中部或底部，使沼气和消化液混合后，含沼气泡的污泥密度减小后沿导流管上升，使消化池内消化液不断循环搅拌达到混合的目的。

（2）竖管式搅拌：根据消化池直径大小，在池内均匀布置若干根竖管，经过加压的沼气通过沼气配气总管分配到各根竖管，再从竖管下端喷出，起到搅拌混合的作用。

（3）扩散式搅拌：经过压缩的沼气通过安装在消化池底部的气

体扩散器在消化池内产生消化液的旋转流动，起到搅拌混合作用。

污泥厌氧消化一般都采用中温35℃消化，为保持消化池内的温度适中，必须对进泥进行加热升温。厌氧消化池的常用加热方式有在消化池外热交换器预热、用蒸汽直接在消化池内加热、在消化池内部安装热水加热盘管等三种。还有在消化池外建预热投配池对生污泥加热后再投加到消化池中的方式。

甲烷菌对温度波动非常敏感，一般应将消化污泥的温度波动控制在土1℃范围内。温度波动即加热的效果与进泥次数、进泥历时和每次的进泥量有关，进泥次数少必然导致每次进泥量较多，使加热系统超负荷，供热不足引起温度的降低。因此，进泥应尽量均匀和接近连续。

以城市污水处理厂污泥中温厌氧消化为例，生污泥含水率为96%左右、投配率为6%~8%时，每立方米生污泥的产气量为10~12m3。如果采用高温消化，同样的条件下，每立方米生污泥的产气量可达到22~23m3，投配率为13%~15%时每立方米生污泥的产气量为13~15m3。

（1）有机物投配负荷太低：在其他条件正常时，沼气产量与投入的有机物成正比，投入的有机物越多，沼气产量越多。反之，投入的有机物越少，则沼气产量越少。出现产气量下降的原因，往往是由于浓缩池运行不佳，浓缩效果较差，大量有机固体随浓缩池上清液流失，导致进入消化池的污泥浓度降低，即相同体积进泥的情况下有机物数量减少。此时可通过加强对污泥浓缩工艺的控制，保证达到合格的浓缩效果。

（2）甲烷菌活性降低：由于某种原因导致甲烷菌活性降低，分解VFA速率降低，因而沼气产量也随之降低。水力负荷过大、有机物投配负荷过大、温度波动过大、搅拌效果不均匀、进水存在毒物等因素均可使甲烷菌活性降低，要分析具体原因，采取相应的对策。

（3）排泥量过大：使消化池内厌氧微生物的数量减少，破坏了微生物量与营养量的平衡，使产气量随之降低，对策自然是减少排泥量。

（4）消化池有效容积减少：由于池内液面浮渣的积累和池底泥沙的堆积使消化池有效容积减小，整体消化效果下降，产气量也随之降低。此时应排空消化池进行清理，同时检查浮渣消除设施的运行情况和预处理设施沉砂池的除砂效率，对存在的故障及时消除。

（5）沼气泄漏：消化池和输气系统的管道或设施出现漏气现象使计量到的产气量比实际产气量小，此时应立即查找漏点并予以修补，以防止出现沼气爆炸等更大的事故。

（6）消化池内温度下降：进泥量过大或加热设施出现故障使消化池内温度下降，产气量也随之降低。此时对策是把消化池内的污泥加热到规定的温度，同时减少进泥量和排泥量。