提高剩余污泥厭氧消化過程中沼氣產(chǎn)率的預(yù)處理技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的污泥厭氧消化法存在水解反應(yīng)速率慢、池體占地面積大、產(chǎn)氣率及產(chǎn)氣量較低等缺點(diǎn)。本文通過采用一定的預(yù)處理技術(shù),破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),釋放有機(jī)質(zhì),促進(jìn)污泥的水解速率,從而達(dá)到提高污泥厭氧消化沼氣產(chǎn)率的目的。在眾多污泥預(yù)處理技術(shù)中,熱預(yù)處理、熱堿預(yù)處理及堿預(yù)處理是比較有效且具有應(yīng)用前景的方法。本課題組在前期研究中發(fā)現(xiàn),電化學(xué)預(yù)處理作為一種新穎的預(yù)處理技術(shù)手段,對(duì)于改善污泥的厭氧消化性能也具有明顯的效果。本課題就是在上述背景的基礎(chǔ)上提出的,以城市污

2、水處理廠剩余活性污泥為研究對(duì)象,分析比較了熱預(yù)處理、熱堿預(yù)處理、堿預(yù)處理以及電化學(xué)預(yù)處理對(duì)污泥的破解效果,考察了不同預(yù)處理技術(shù)對(duì)污泥后續(xù)中溫厭氧消化產(chǎn)沼性能的影響,并對(duì)各預(yù)處理技術(shù)促進(jìn)污泥厭氧消化性能的機(jī)理進(jìn)行了比較分析。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、挪煌念A(yù)處理技術(shù)均能提高污泥的破解程度、促進(jìn)污泥的水解,但對(duì)污泥的破解程度和破解效果有較大差異。通過比較分析污泥預(yù)處理前后 SCOD、蛋白質(zhì)、碳水化合物的溶出增長率,發(fā)現(xiàn)電化學(xué)預(yù)處理對(duì)

3、剩余污泥的破解效果是最好的,其污泥SCOD溶出增長率達(dá)到了38.13。經(jīng)熱預(yù)處理、熱堿預(yù)處理和堿預(yù)處理后的污泥O RP值均下降至-300 mV左右,而電化學(xué)預(yù)處理后的污泥 O RP值反而上升為28±6 mV,說明電化學(xué)預(yù)處理過程中產(chǎn)生了強(qiáng)氧化性物質(zhì)。不同預(yù)處理后上清液VFAs各組分所占比例不同,電化學(xué)預(yù)處理后VFAs各組分含量與傳統(tǒng)的厭氧消化體系中組分含量的大小規(guī)律更為接近。
　?、齐娀瘜W(xué)預(yù)處理、熱堿預(yù)處理、堿預(yù)處理和熱預(yù)處理累積

4、沼氣產(chǎn)量與對(duì)照處理相比較分別提高了63.38％、52.78%、41.41%、32.07%。通過對(duì)累積沼氣產(chǎn)量進(jìn)行階段性線性擬合分析后發(fā)現(xiàn):在0~5天消化階段,堿預(yù)處理組的日均沼氣產(chǎn)率最大,達(dá)到了Kalkaline=90.3L/(kgVS·d);在6~10天內(nèi),熱堿預(yù)處理組產(chǎn)沼氣速率是最大的為Kthermal-alkaline=32.8L/(kgVS·d),熱預(yù)處理組和電化學(xué)預(yù)處理組次之,分別為Kthermal=31.3L/(kgVS·d

5、)、Kelectrochemical=26.6L/(kgVS·d);在11~20天的中期厭氧消化階段,電化學(xué)預(yù)處理組日均產(chǎn)沼速率最大,達(dá)到Kelectrochemical=25.7L/(kgVS·d);在21~45天中后期消化階段,各預(yù)處理組日均沼氣產(chǎn)率均低于3.0L/(kgVS·d),產(chǎn)氣效率均較低。
　?、请娀瘜W(xué)預(yù)處理組每日產(chǎn)氣中甲烷含量高于其他預(yù)處理組,最高可達(dá)64.9%。不同預(yù)處理組對(duì)每日產(chǎn)氣中C H4/CO2比值的影響不

6、同,電化學(xué)預(yù)處理組和熱堿預(yù)處理組的CH4/CO2比值在2.0~2.4之間;而堿預(yù)處理組僅為1.5~1.6。
　　⑷不同預(yù)處理后的污泥最終 VS去除率分別為:熱預(yù)處理組43.7%、熱堿預(yù)處理組46.2%、堿預(yù)處理組43.5%、電化學(xué)預(yù)處理組45.5%,均高于空白對(duì)照組的38.9%。通過分析各消化系統(tǒng)累積沼氣產(chǎn)量與VS去除率的關(guān)系,可知電化學(xué)預(yù)處理組沼氣轉(zhuǎn)化效率和細(xì)胞增殖量都是最高的。
　?、赏ㄟ^對(duì)厭氧消化過程中污泥及其上清液性