剩余污泥溫度分級-生物分相厭氧消化系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國城市污水處理廠建設力度加大,導致污泥產(chǎn)量激增,污泥的處理處置問題日益突出。厭氧消化是實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化、無害化、減量化、資源化重要工藝之一,在降解有機物的同時可以產(chǎn)生再生能源,在解決污泥處理處置問題方面有著很大的發(fā)展?jié)摿?。然而厭氧消化技術在我國并不普及,建成的厭氧消化系統(tǒng)能夠正常運行的并不多。本研究從厭氧消化工藝原理出發(fā),以城市污水廠的剩余污泥為研究對象,提出溫度分級-生物分相(TemperatureStagedandBiologi

2、callyPhased,TSBP)厭氧消化工藝,通過同時控制溫度和停留時間來實現(xiàn)產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的分離。并結合污泥集中處理的思路,開發(fā)適用于高含固率污泥的熱堿聯(lián)合預處理+TSBP厭氧消化工藝,使高含固率污泥能夠更容易水解酸化,進而提高整個TSBP系統(tǒng)的厭氧消化能力。
　　通過間歇試驗和半連續(xù)試驗,分別研究溫度和停留時間對污泥產(chǎn)酸相處理效果的影響。研究結果表明,在25~60℃范圍內(nèi)溫度對水解和酸化反應的影響不同。污泥的水解效果隨著溫

3、度升高而水解作用增強,而溫度高于45℃時揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)濃度并沒有繼續(xù)增長。當產(chǎn)酸相溫度為45℃時,在2~6d的停留時間范圍內(nèi)停留時間為4d時比較合適。
　　在產(chǎn)酸相反應器運行工況確定的基礎上,建立污泥TSBP厭氧消化系統(tǒng),將其系統(tǒng)產(chǎn)氣量以及有機物降解率等方面與單相系統(tǒng)進行比較。研究結果表明,在產(chǎn)酸相溫度為45℃、停留時間為4d,產(chǎn)甲烷相反應器溫度為35℃、停留時間為16d時TSBP系統(tǒng)運行情況較好。TSBP厭氧消化系統(tǒng)甲

4、烷產(chǎn)量和VS去除率分別能達到754mLCH4/d和51.3％,高于中溫單相系統(tǒng)的408mLCH4/d和46.0%。通過掃描電鏡對反應器內(nèi)微生物形態(tài)進行分析表明在TSBP系統(tǒng)中通過對溫度和停留時間的控制成功實現(xiàn)了產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌生物相的基本分離。
　　將TSBP系統(tǒng)應用于含固率為8%左右的污泥厭氧消化中,在工藝前端增加熱堿預處理技術。通過批式試驗對熱堿預處理進行條件參數(shù)優(yōu)化研究,結果表明投加KOH溶液將污泥初始pH調節(jié)至11.0后,

5、在80℃下持續(xù)加熱30min能夠明顯促進污泥水解反應。而熱堿預處理后的污泥在水解酸化間歇試驗中產(chǎn)生的溶解性有機物濃度(SCOD)和VFAs濃度均明顯高于未預處理的污泥。同時KOH熱堿預處理后的污泥在經(jīng)過水解酸化反應后污泥細胞壁破裂現(xiàn)象明顯且經(jīng)過預處理的污泥在水解酸化后的產(chǎn)甲烷潛力明顯高于未預處理的污泥。將熱堿預處理技術與TSBP厭氧消化系統(tǒng)相結合,高含固率污泥熱堿預處理+TSBP厭氧消化系統(tǒng)的甲烷產(chǎn)量和有機物去除率均明顯高于單相系統(tǒng)。<