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1、城鎮(zhèn)有機(jī)垃圾厭氧消化過(guò)程存在著均質(zhì)困難、水解過(guò)程緩慢、發(fā)酵后沼液及沼渣難處置、高固體含量厭氧消化的酸抑制和氨抑制等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題,論文進(jìn)行了批式水解——UASB 組合工藝處理有機(jī)垃圾的研究,開(kāi)展了有機(jī)垃圾水解、UASB反應(yīng)器處理有機(jī)垃圾水解液、批式水解——UASB 組合工藝處理有機(jī)垃圾的工藝參數(shù)與效果、微量金屬離子對(duì)UASB反應(yīng)器處理有機(jī)垃圾水解液的促進(jìn)作用等研究,得到了以下主要結(jié)果。 ①比較了厭氧淋濾、厭氧浸泡、厭氧浸泡
2、與兼氧交替、厭氧浸泡與好氧交替以及 UASB 出水厭氧浸泡等方式對(duì)有機(jī)垃圾水解效果的影響,結(jié)果表明采用UASB出水浸泡方式是最佳的。得出的有機(jī)垃圾批式水解工藝參數(shù)是:水解時(shí)間為7~8d;稀釋率為0.30~0.7d<'-1>;液固比為5~8;接觸時(shí)間第1d為6h,1d后為24h。 ②水解速率與其表面積有關(guān),在傳統(tǒng)的一級(jí)模型中引入表面積項(xiàng),對(duì)一級(jí)模型進(jìn)行修正。修正的水解速率通式為:。其中片狀顆粒n為1,圓柱形顆粒n為2,球形顆粒n
3、為3。動(dòng)力學(xué)模型試驗(yàn)研究結(jié)果表明,傳統(tǒng)一級(jí)模型、圓柱形顆粒模型和球形顆粒模型的水解速率常數(shù)分別為 0.2492、0.5376 和0.6740d<'-1>。修正的一級(jí)水解模型(球形顆粒模型或圓柱形顆粒模型)比傳統(tǒng)的一級(jí)模型能較好地預(yù)測(cè)反應(yīng)器中有機(jī)物濃度和出水總COD濃度。 ③研究探求了一種新的快速啟動(dòng)UASB反應(yīng)器的方法,即增大初始接種污泥量(占反應(yīng)器體積50%),采用較高的水力負(fù)荷,對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的污泥進(jìn)行選擇;污泥適應(yīng)水質(zhì)后,逐
4、漸增加有機(jī)負(fù)荷,維持較高的VFA濃度,對(duì)厭氧污泥的優(yōu)勢(shì)菌種進(jìn)行選擇。在水溫為28~35℃時(shí),38d 內(nèi)完成了 UASB 反應(yīng)器的啟動(dòng),使其容積負(fù)荷達(dá)到8.0kgCOD/(m<'->·d)左右,COD去除率穩(wěn)定在80%以上。 ④ UASB 反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)垃水解液,當(dāng)進(jìn)水 COD 濃度為 8113~12971mg/L,水力停留時(shí)間為21.5~28.5h,上升流速為10.6~18.2m/d,負(fù)荷為 9~12kgCOD/(m<'
5、->·d)時(shí),COD 去除率可以達(dá)到90%以上;出水 VFA 濃度為 43~757mg/L,與進(jìn)水相比,出水VFA濃度降低了,處理過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn) VFA 累積與酸抑制現(xiàn)象;出水氨氮從176mg/L 增至約1900mg/L,與進(jìn)水相比,出水氨氮濃度總體增加了,處理過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)氨氮抑制現(xiàn)象;單位容積產(chǎn)氣量為 2.03~5.31L/(L·d),單位 COD 產(chǎn)氣量為0.21~0.53L/gCOD,沼氣中甲烷含量為58.9%~ 83
6、.7%。 ⑤批式水解——UASB組合工藝克服了傳統(tǒng)的高固含率有機(jī)垃圾厭氧消化過(guò)程中 VFA 積累與氨抑制的問(wèn)題。在約 8d 的時(shí)間內(nèi),處理后垃圾的揮發(fā)分為65.18%~77.60%,揮發(fā)分去除率為32.0%~56.9%,COD 溶出量為 303.2~471.0gCOD/kgVS,有機(jī)垃圾產(chǎn)氣量為91.0~235.5L/kgVS。 ⑥建立了批式水解——UASB組合工藝出水氨氮濃度計(jì)算模型,找出了氨氮累積的關(guān)鍵控制參數(shù)(
7、回流比),為有效預(yù)防氨抑制提供了分析工具。建立了UASB反應(yīng)器酸堿平衡與pH值關(guān)系式,為避免出現(xiàn)酸抑制提供了理論參考。 ⑦試驗(yàn)垃圾水解液厭氧消化Fe、Co、Ni的最優(yōu)組合添加量為5.0、1.0、1.0mg/L。添加微量金屬離子,提高了UASB反應(yīng)器處理有機(jī)垃圾水解液的穩(wěn)定性和處理效果,平均單位產(chǎn)氣量和平均單位COD的氣體轉(zhuǎn)化率分別提高了21.5%和11.4%。 ⑧添加金屬離子,并未改變反應(yīng)器的菌群結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)菌種的類別
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