剩余污泥溫度分級(jí)-生物分相厭氧消化系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國(guó)城市污水處理廠建設(shè)力度加大,導(dǎo)致污泥產(chǎn)量激增,污泥的處理處置問(wèn)題日益突出。厭氧消化是實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定化、無(wú)害化、減量化、資源化重要工藝之一,在降解有機(jī)物的同時(shí)可以產(chǎn)生再生能源,在解決污泥處理處置問(wèn)題方面有著很大的發(fā)展?jié)摿?。然而厭氧消化技術(shù)在我國(guó)并不普及,建成的厭氧消化系統(tǒng)能夠正常運(yùn)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(duì)象,提出溫度分級(jí)-生物分相(TemperatureStagedandBiologi

2、callyPhased,TSBP)厭氧消化工藝,通過(guò)同時(shí)控制溫度和停留時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的分離。并結(jié)合污泥集中處理的思路,開(kāi)發(fā)適用于高含固率污泥的熱堿聯(lián)合預(yù)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(jìn)而提高整個(gè)TSBP系統(tǒng)的厭氧消化能力。
　　通過(guò)間歇試驗(yàn)和半連續(xù)試驗(yàn),分別研究溫度和停留時(shí)間對(duì)污泥產(chǎn)酸相處理效果的影響。研究結(jié)果表明,在25~60℃范圍內(nèi)溫度對(duì)水解和酸化反應(yīng)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(qiáng),而溫度高于45℃時(shí)揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)濃度并沒(méi)有繼續(xù)增長(zhǎng)。當(dāng)產(chǎn)酸相溫度為45℃時(shí),在2~6d的停留時(shí)間范圍內(nèi)停留時(shí)間為4d時(shí)比較合適。
　　在產(chǎn)酸相反應(yīng)器運(yùn)行工況確定的基礎(chǔ)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(jī)物降解率等方面與單相系統(tǒng)進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明,在產(chǎn)酸相溫度為45℃、停留時(shí)間為4d,產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器溫度為35℃、停留時(shí)間為16d時(shí)TSBP系統(tǒng)運(yùn)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(dá)到754mLCH4/d和51.3％,高于中溫單相系統(tǒng)的408mLCH4/d和46.0%。通過(guò)掃描電鏡對(duì)反應(yīng)器內(nèi)微生物形態(tài)進(jìn)行分析表明在TSBP系統(tǒng)中通過(guò)對(duì)溫度和停留時(shí)間的控制成功實(shí)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(yīng)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(yù)處理技術(shù)。通過(guò)批式試驗(yàn)對(duì)熱堿預(yù)處理進(jìn)行條件參數(shù)優(yōu)化研究,結(jié)果表明投加KOH溶液將污泥初始pH調(diào)節(jié)至11.0后,

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