预处理促进污泥厌氧消化的研究

论文摘要

随着污水处理厂的数量和处理能力的不断增加，如何处理生产过程中产生的大量剩余污泥，成为污水处理领域的热点问题。污泥厌氧消化技术是实现污泥减量化和资源化的最佳途径，但是污泥固体的水解是厌氧消化的限速步骤。热碱水解法作为一种有效的污泥预处理方法，不仅在细胞破解方面卓有成效，而且可以加强污泥的厌氧消化效果。微波加热与传统加热相比具有高效、快速的优点，能够使细胞快速破解。本文采用微波辐照与碱联合技术处理污泥，研究了处理过程中污泥性质的变化，考察了微波功率、辐照时间以及碱投加量等对污泥破解效果的影响。分析了污泥破解前后，污泥溶液中SCOD、TN、TP、NH4+-N、蛋白质、多糖等成分浓度的变化，确定了微波/碱预处理污泥的适宜工艺条件。试验还考察了污泥预处理后的厌氧消化效果，分析了厌氧消化过程中产气量以及污泥溶液中SCOD、TCOD、VSS、挥发性有机酸、碱度等各种参数的变化。实验表明，密闭条件下微波辐照与碱联合处理可以加剧污泥的破解，使污泥中的物质释放到液相中。在微波辐照功率为800W、辐照时间为110s、每克悬浮固体（SS） NaOH投加量为0.145g时，SS去除率达到46%；处理后污泥中溶解性有机物浓度明显增加，SCOD的浓度增至2487mg/L,比单独微波处理时190mg/L增加了约12倍。污泥破解后，污泥溶液中的TP、TN浓度明显增加，分别增加了1.45倍和1.7倍。污泥中的蛋白质、多糖等成分释放到溶液中，与单独微波处理相比，蛋白质和多糖的浓度分别增加了7.9倍和0.89倍。污泥破解后，氨氮以氨气形式溢出，每克悬浮固体碱投加量是0.145g时，NH4+-N含量为5.7mg/L左右。释放出的脂肪酸与污泥中的碱反应，使污泥溶液的pH值由10.5降至9.1。预处理能有效地提高污泥的厌氧消化性能。经过预处理后，污泥在厌氧消化过程中平均日产气速率是50.5mL/d，比原污泥增加了64%；污泥总产气量比未预处理前增加了63.7%；厌氧消化后污泥的总COD去除率达到50.4%，比未经过预处理的大10.4%。消化过程中污泥单位VSS的产气率由没经过预处理的215.7mL/gVSS提高到272.2mL/gVSS。污泥预处理使污泥溶液中的挥发性有机酸浓度上升，但由于碱度也大幅提高，因此污泥仍保持良好缓冲性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 污泥问题现状
• 1.1.1 污泥的产生
• 1.1.2 污泥的性质
• 1.1.3 污泥的危害
• 1.2 污泥处理与处置方法
• 1.2.1 污泥处理方法
• 1.2.2 我国污泥处置现状
• 1.3 污泥预处理方法
• 1.3.1 化学破解法
• 1.3.2 物理破解法
• 1.3.3 生物破解法
• 1.4 本研究的主要内容
• 1.4.1 研究的目的及意义
• 1.4.2 研究的主要内容
• 第二章 微波辐照-碱预处理剩余污泥
• 2.1 微波-碱联合破解剩余污泥
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 污泥基本性质
• 2.3.2 不同微波辐照时间对污泥溶解率的影响
• 2.3.3 不同微波功率对污泥溶解率的影响
• 2.3.4 不同污泥浓度对污泥溶解率的影响
• 2.3.5 不同 NaOH 投加量对污泥溶解率的影响
• 2.3.6 污泥溶液中 SCOD 浓度的变化
• 2.3.7 污泥溶液中蛋白质含量的变化
• 2.3.8 污泥溶液中多糖含量的变化
• 2.3.9 污泥溶液中 TN 浓度的变化
• 2.3.10 污泥溶液中 TP 浓度的变化
• 4⁺-N 浓度的变化'>2.3.11 污泥溶液中 NH₄⁺-N 浓度的变化
• 2.3.12 污泥反应前后溶液 pH 值的变化
• 2.4 本章小结
• 第三章 预处理对污泥厌氧消化效果的影响
• 3.1 厌氧消化工作原理
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验装置
• 3.2.2 实验试剂
• 3.2.3 实验仪器
• 3.2.4 实验方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 预处理后污泥性质的变化
• 3.3.2 预处理对厌氧消化过程中产气速率的影响
• 3.3.3 预处理对厌氧消化过程中总产气量的影响
• 3.3.4 预处理对厌氧消化过程中 VSS 的影响
• 3.3.5 厌氧消化过程中 SCOD 的去除效果
• 3.3.6 厌氧消化过程中 TCOD 的去除效果
• 3.3.7 厌氧消化过程中 TP 的变化
• 3.3.8 厌氧消化过程中 VFA 的变化
• 3.3.9 厌氧消化过程中碱度的变化
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录