中溫兩相厭氧消化處理低有機(jī)質(zhì)剩余污泥效能研究.pdf

1、近年來，由于生物營養(yǎng)去除（Biological Nutrients Removal, BNR）工藝的普遍應(yīng)用，使之產(chǎn)生的剩余污泥有機(jī)質(zhì)含量（即揮發(fā)性固體，VS）數(shù)值偏低。目前有關(guān)污泥厭氧消化的研究，其污泥有機(jī)質(zhì)含量通常較高，但對于這種有機(jī)質(zhì)含量偏低的剩余污泥，其厭氧消化的研究尚未見相關(guān)報(bào)道。
　　本文通過自行設(shè)計(jì)的污泥中溫兩相厭氧消化小試與中試裝置，考察了兩套裝置的啟動(dòng)性能，在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，探討了剩余污泥中溫（35℃）兩相

2、厭氧消化小試運(yùn)行特性，分析了消化污泥脫水性能的變化及其主要影響因素，研究了超聲預(yù)處理對低VS含量剩余污泥中溫兩相厭氧消化效能的影響，建立了不同VS含量污泥中溫兩相厭氧消化小試工藝的動(dòng)力學(xué)模型，并將小試擬合曲線與中試測定值進(jìn)行比較分析。
　　當(dāng)小試工藝進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，隨著有機(jī)負(fù)荷的增加，VS去除率隨著有機(jī)負(fù)荷的增加而降低，大腸桿菌的滅活效率與VS去除率的變化相同，最大比產(chǎn)甲烷活性（SMA）則隨著有機(jī)負(fù)荷的升高而逐漸增加。厭氧消化前后

3、重金屬的形態(tài)分析表明，Cd、Pb和Cr的穩(wěn)定效果較好。污泥中Cu消化后可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步穩(wěn)定，穩(wěn)定率提高到98.4％。投配污泥中Zn和Ni各種存在形態(tài)分布相對比較均勻，消化后重金屬的穩(wěn)定率不高。
　　分別采用濃縮剩余污泥以及剩余污泥與廚余垃圾混合物，研究了不同有機(jī)質(zhì)含量污泥的中溫兩相厭氧消化特性。結(jié)果表明，隨著OLR的增加，各系統(tǒng)出料的VS濃度、TCOD濃度均呈現(xiàn)增加的趨勢，而且相應(yīng)的VS去除率和TCOD去除率逐漸下降。隨著HRT的延

4、長，各系統(tǒng)的SMA活性逐漸提高，而且產(chǎn)氣中的甲烷含量也隨之增加。經(jīng)過中溫消化產(chǎn)酸相處理后性能變差，但是經(jīng)過產(chǎn)甲烷相進(jìn)一步消化后又有所改善。污泥的沉降與脫水性能與胞外聚合物有顯著的相關(guān)性，而與鈣、鎂離子的相關(guān)性不明顯。
　　以低有機(jī)質(zhì)剩余污泥為對象，選擇超聲波與CaO聯(lián)合處理作為厭氧消化的預(yù)處理，考察了預(yù)處理對污泥厭氧消化的影響。結(jié)果表明，隨著系統(tǒng)有機(jī)負(fù)荷的增加，系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強(qiáng)。當(dāng) HRT由15d降至10d后，VS去除率下降了約5

5、%，對于低VS含量的剩余活性污泥，進(jìn)行中溫厭氧消化時(shí)應(yīng)該維持足夠的HRT。不同有機(jī)負(fù)荷條件下，兩相內(nèi)的產(chǎn)甲烷活性在0.35～0.38 L CH4/gVSrem的范圍內(nèi)，產(chǎn)氣量和沼氣含量都沒有產(chǎn)生較大變化，但隨著系統(tǒng)有機(jī)負(fù)荷的增加，產(chǎn)酸相 INT-ETS活性逐漸增加，并超過產(chǎn)甲烷相微生物活性。
　　中試工藝運(yùn)行結(jié)果表明，隨著有機(jī)負(fù)荷的增加，兩相VS去除率均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。在不同OLRs條件下，產(chǎn)酸相比甲烷產(chǎn)率的變化幅度不大，而產(chǎn)

6、甲烷相的比甲烷產(chǎn)率呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。隨著有機(jī)負(fù)荷的增加，產(chǎn)酸相 INT-ETS活性逐漸升高，而產(chǎn)甲烷相的活性變化不大。隨著有機(jī)負(fù)荷的增加，消化污泥的脫水性能逐漸變差，且產(chǎn)酸相的CST值高于產(chǎn)甲烷相。熱能平衡分析表明，當(dāng)污泥的HRT為10d時(shí)，在寒冷地區(qū)運(yùn)行污泥中溫兩相厭氧消化工藝，采取保溫措施后，沼氣所產(chǎn)生的熱能可滿足污泥消化耗熱量的65.5%。
　　采用 Chen-Hashimoto模型，研究了不同進(jìn)料基質(zhì)濃度下，污泥、污泥與