城市污水污泥高温好氧—中温厌氧两级消化研究

论文摘要

随着国家及行业对污水、污泥的处理标准越来越高,传统的污泥处理处置工艺越来越不适应新标准的要求,污泥的处理与处置已成为环境领域的一大难题。污泥厌氧消化由于动力消耗小、处理成本低、可回收能量等优点,成为目前国内普遍采用的污泥稳定化处理技术,但却存在污泥停留时间长,消化效率低的难题。高温好氧-中温厌氧两级消化（AerTAnM工艺）结合了高温好氧消化工艺和中温厌氧消化工艺各自的优点,在保持较高的病原菌杀灭率和VSS的去除率的同时,通过高温好氧阶段的水解作用使许多复杂的有机物乙酰化,提高难降解有机物的可生化性,使其在后续厌氧消化过程中具有较好的去除效果。试验通过在实验室自行设计的4套AerTAnM两级污泥消化工艺装置,采用每天进泥、排泥一次的半连续式运行方式,对城市污水处理厂浓缩池中的剩余活性污泥进行处理,对影响该工艺消化效率的因素进行了研究,包括污泥浓度、污泥投配率、搅拌速率和高温好氧相固体停留时间。结果表明,采用进泥含固率4%,VSS浓度为26g/L,搅拌速率100r/min,高温相温度55±1℃,固体停留时间2d,曝气量0.2-0.3m3/h,中温相温度35±1℃,污泥投配率8%,固体停留时间12.5d,两相系统固体停留时间为14.5d,污泥稳定化效果最好,VSS去除率在45%以上,去除单位VSS的沼气产量达到1.06L/g,粪大肠杆菌、粪链球菌和沙门氏菌均达到未检出水平,出泥达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）。对高温好氧-中温厌氧两级消化、单相高温好氧消化和单相中温厌氧消化处理城市污水污泥的运行稳定性以及消化效果进行了对比研究。通过考察运行过程中污泥pH值、挥发性有机酸、总碱度的变化,对三种污泥消化工艺的运行稳定性研究结果表明：AerTAnM两级消化和单相中温厌氧消化系统在运行稳定阶段,pH值、挥发性有机酸以及总碱度的波动幅度较小,均保持在厌氧消化适宜的范围类,系统稳定性较好,而单相高温好氧消化的运行稳定性较差。其次通过考察VSS去除率、COD去除率、病原菌灭活率以及日产气量等指标,对三种污泥消化工艺的消化效果研究结果表明：单相高温好氧消化和AerTAnM两级消化对有机物和病原菌的去除效果较好,能稳定达标；而单相中温厌氧消化对两者的去除效果较差,很难达到排放标准。综合来看,AerTAnM工艺具有缩减污泥消化总停留时间（SRT）,提高有机物去除率和产气效率,提高病原菌的灭活率,提高运行负荷,提高系统运行稳定性,降低投资及运行成本等显著优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、意义和研究内容
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.1.3 研究内容
• 1.2 污泥概况
• 1.2.1 污泥的性质
• 1.2.2 污泥的分类
• 1.2.3 污泥处理处置的基本方法
• 1.3 城市污水污泥消化研究现状与发展趋势
• 1.3.1 好氧消化工艺
• 1.3.1.1 好氧消化工艺介绍
• 1.3.1.2 好氧消化国内外研究进展
• 1.3.2 厌氧消化工艺
• 1.3.2.1 厌氧消化工艺介绍
• 1.3.2.2 厌氧消化国内外研究进展
• 1.3.3 厌氧消化预处理工艺
• 1.3.4 研究热点问题
• 第二章 污泥高温好氧-中温厌氧消化的生化反应机理
• 2.1 厌氧消化的微生物学原理
• 2.1.1 厌氧消化理论
• 2.1.1.1 水解阶段
• 2.1.1.2 发酵阶段
• 2.1.1.3 产乙酸阶段
• 2.1.1.4 产甲烷阶段
• 2.1.2 厌氧消化中有机物降解机理
• 2.1.2.1 碳水化合物降解机理
• 2.1.2.2 脂肪降解机理
• 2.1.2.3 蛋白质降解机理
• 2.2 厌氧消化的微生物特性
• 2.2.1 不产甲烷菌
• 2.2.1.1 发酵细菌
• 2.2.1.2 产氢产乙酸细菌
• 2.2.1.3 同型产乙酸细菌
• 2.2.2 产甲烷菌
• 2.2.2.1 产甲烷菌的分类
• 2.2.2.2 产甲烷菌的营养特征
• 2.2.2.3 产甲烷菌的能量代谢
• 第三章 试验方法、装置及分析测试方法
• 3.1 试验装置和方法
• 3.1.1 试验装置和流程
• 3.1.2 试验材料和方法
• 3.1.2.1 试验材料
• 3.1.2.2 试验方法
• 3.2 试验仪器、试剂
• 3.3 分析项目和测定方法
• 3.3.1 污泥含水率的测定
• 3.3.2 污泥挥发性固体物（VSS）的测定
• 3.3.3 污泥总悬浮物（TSS）的测定
• 3.3.4 污泥比阻的测定
• 3.3.5 化学需氧量的测定
• 3.3.6 总碱度和挥发酸的测定
• 3.3.7 总有机碳（TOC）测定
• 3.3.8 病原菌的测定
• 第四章 城市污水污泥高温好氧-中温厌氧两级消化影响因素研究
• 4.1 影响因素研究
• 4.1.1 污泥浓度
• 4.1.2 污泥投配率
• 4.1.3 搅拌速率
• 4.1.4 高温相固体停留时间（SRT）
• 4.2 污泥消化效果评价
• 4.2.1 VSS去除率
• 4.2.2 病原菌灭活率
• 4.2.3 脱水性能
• 4.2.4 热量平衡分析和成本分析
• 4.3 本章小结
• 4.3.1 影响因素研究
• 4.3.2 消化效果评价
• 第五章 几种消化工艺处理城市污水污泥的对比研究
• 5.1 研究内容和方法
• 5.1.1 研究内容
• 5.1.2 研究方法
• 5.2 AerTAnM工艺与单相高温好氧及单相中温厌氧系统稳定性研究
• 5.2.1 pH值
• 5.2.2 挥发性有机酸
• 5.2.3 总碱度
• 5.2.4 VFA/总碱度
• 5.3 AerTAnM工艺与单相高温好氧及单相中温厌氧消化效果对比分析
• 5.3.1 VSS去除率
• 5.3.2 COD去除率
• 5.3.3 日产气量
• 5.3.4 病原菌灭活效果
• 5.4 AerTAnM工艺的综合优势
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的与学位内容相关的学术论文
• 致谢