脫水剩余污泥熱堿預處理及其固態(tài)厭氧消化規(guī)律研究.pdf

1、隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展，污水處理廠脫水剩余污泥的產(chǎn)量逐年增加，對其進行減量和能源回收就顯得非常重要。環(huán)保部將污泥中溫厭氧消化工藝作為污泥處理的一種最佳工藝。但污泥的生物分解性差，導致傳統(tǒng)的厭氧消化時間長，設(shè)備體積大。為解決污泥厭氧消化的這些問題，本文嘗試了脫水剩余污泥固態(tài)熱堿預處理改善其可生化性后，直接固態(tài)厭氧消化的技術(shù)路線，并研究了固態(tài)預處理和固態(tài)厭氧消化過程中底物變化和產(chǎn)氣規(guī)律。
　　通過對脫水剩余污泥固態(tài)熱預處理的研究發(fā)現(xiàn)，

2、脫水剩余污泥中SCOD（可溶性COD）、可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖的含量隨著熱預處理溫度的提高顯著增加，在最高溫度120℃預處理下，與未處理組相比，分別提高了819.8％、496.3%和2666.1%；在固態(tài)厭氧消化階段，預處理組與未處理組相比，甲烷產(chǎn)氣率在厭氧消化中多出一個明顯的峰值，累計甲烷產(chǎn)量顯著增加，其中120℃預處理產(chǎn)量最高，相比未處理組提高71.28%。通過對脫水剩余污泥固態(tài)堿預處理的研究發(fā)現(xiàn)，脫水剩余污泥中SCOD、可溶性蛋白

3、質(zhì)和可溶性糖的含量隨著堿量的增加顯著增加；固態(tài)厭氧消化結(jié)果顯示，預處理組累計甲烷產(chǎn)量隨堿量增加呈減少趨勢，與未處理組相比，20 mgNaOH·g-1TS污泥堿預處理組提高了35.34%，而80 mgNaOH·g-1TS污泥堿預處理組則下降了6.99%。
　　通過響應(yīng)面中心復合設(shè)計，優(yōu)化熱堿協(xié)同預處理試驗，發(fā)現(xiàn)熱堿協(xié)同預處理能夠顯著增加脫水剩余污泥中可溶性成分，固態(tài)厭氧消化中累計甲烷產(chǎn)量顯著提高,并且隨著溫度和堿量的提高維持高甲烷產(chǎn)

4、氣率的時間依次延長；通過響應(yīng)曲面法建立變量與響應(yīng)之間的關(guān)系，模型模擬得到最優(yōu)條件為：溫度134.95℃和堿量23.77 mgNaOH·g-1TS，擬合度R2大于0.99。試驗驗證發(fā)現(xiàn)，熱堿協(xié)同預處理對脫水剩余污泥中有機物質(zhì)的溶出，溫度起主要作用，熱堿協(xié)同預處理組累計甲烷產(chǎn)量與模擬值差異很小。通過優(yōu)化條件下熱堿協(xié)同預處理固態(tài)厭氧消化試驗，發(fā)現(xiàn)SCOD和VFAs（揮發(fā)性有機酸）在厭氧消化過程中呈先升高后降低的趨勢，累計產(chǎn)甲烷量和驗證試驗結(jié)果