促進(jìn)污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣技術(shù)研究.pdf

1、在我國城市污水廠污泥急劇增加和能源日益緊缺的背景下，厭氧消化產(chǎn)沼成為污水廠污泥快速穩(wěn)定化和資源化的一個(gè)重要方法。但由于污泥中細(xì)胞壁的阻礙作用和產(chǎn)甲烷菌對條件的苛刻要求等原因，使得常規(guī)厭氧消化過程沼氣轉(zhuǎn)化率較低。因此，本文針對以上兩個(gè)問題，開展了污泥厭氧消化熱堿預(yù)處理、生物添加劑強(qiáng)化厭氧產(chǎn)甲烷和優(yōu)化厭氧消化工藝參數(shù)等一系列厭氧消化促進(jìn)技術(shù)研究，從而為污泥的厭氧消化的工程化應(yīng)用提供了技術(shù)儲備和理論指導(dǎo)。主要的研究結(jié)論包括：
　?。?）

2、采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，考察了污泥熱堿預(yù)處理過程不同參數(shù)（溫度、pH、反應(yīng)時(shí)間）以及熱處理和pH調(diào)節(jié)對污泥細(xì)胞溶出過程的影響效果。結(jié)果表明：污泥溶解性化學(xué)需氧量（SCOD）與反應(yīng)溫度、溶液pH、反應(yīng)時(shí)間成正相關(guān)，其中pH對SCOD的影響最大，反應(yīng)時(shí)間對其影響最小。污泥溶胞的最優(yōu)條件：反應(yīng)溫度120℃，pH=11，反應(yīng)時(shí)間為15min，在此條件下，污泥上清液SCOD可達(dá)14810 mg/L，與總化學(xué)需氧量（TCOD）之比為4

3、9.29％，總有機(jī)碳（TOC）達(dá)4560 mg/L，總氮（TN）則增加27%，總懸浮固體（TSS）和揮發(fā)性懸浮固體（VSS）去除率分別達(dá)22.85%和40.93%。上清液分子量分布（MWD）結(jié)果顯示：熱堿處理后污泥中>1000KDa MW物質(zhì)含量隨pH和溫度的增加而增加，當(dāng)pH=11時(shí)，該部分物質(zhì)可從原污泥的20.94%增加到31.70%；當(dāng)溫度為120℃時(shí)，該部分物質(zhì)可達(dá)49.83%。
　　污泥在優(yōu)化條件下熱堿預(yù)處理后，進(jìn)行厭氧

4、消化實(shí)驗(yàn)，其單位VSS污泥累積產(chǎn)甲烷量達(dá)到166.23mL/g-VSS，較原泥130.01 mL/g-VSS增加了27.86%。同時(shí)，熱堿處理后污泥產(chǎn)氣中最大甲烷含量為68.14%，相對原泥的最大甲烷含量64.18%，提前6天出現(xiàn)，從而有效促進(jìn)了污泥的厭氧產(chǎn)沼速率和產(chǎn)量。
　?。?）考察了不同微生物活性促進(jìn)劑：還原型輔酶Ⅱ(NADPH)、乙酰輔酶A(Acetyl Coenzyme A)、對氨基苯甲酸(Para-aminobenzo

5、nic)、十二烷基硫酸鈉（SDS）和十六烷基三甲基氯化銨（1631）對污泥的厭氧產(chǎn)沼過程的影響。研究發(fā)現(xiàn)：還原型輔酶Ⅱ的促進(jìn)效果最為顯著，產(chǎn)甲烷量高于對照組15.90%。在含固率為3%、35℃和300mL中的污泥厭氧反應(yīng)體系中，NADPH添加量為50mg/L時(shí)厭氧促進(jìn)效果最佳，在實(shí)驗(yàn)周期里，其累積產(chǎn)甲烷量為127.13mL/g-VSS，相比對照114.40mL/g-VSS，增加了11.12%。
　　通過綜合比較各種厭氧工況下污泥單

6、位VSS產(chǎn)甲烷量、產(chǎn)氣速率、甲烷含量、SCOD變化、pH變化和VSS去除率得出，當(dāng)初始pH值為堿性（pH=8.5）、溫度（55℃）和含固率為3%時(shí)，其單位VSS厭氧產(chǎn)氣效果最佳。
　?。?）最后，發(fā)展了基于水解為限速步驟的污泥厭氧降解產(chǎn)氣動力學(xué)模型，并求解出該模型的動力學(xué)參數(shù)有機(jī)質(zhì)產(chǎn)氣轉(zhuǎn)化率α和水解速率常數(shù)kh。結(jié)合各工況下的實(shí)際厭氧產(chǎn)氣情況，擬合產(chǎn)氣動力學(xué)模型方程，根據(jù)模型方程中參數(shù)的大小驗(yàn)證各工況下的厭氧產(chǎn)氣效果。通過綜合比較