污泥厭氧消化預(yù)處理試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)我國(guó)市政污泥產(chǎn)量保持較高增幅，僅2015年產(chǎn)生量就達(dá)到3500萬(wàn)噸左右，如此龐大的污泥產(chǎn)量只有不到20％得到規(guī)范化處理處置。從節(jié)能減排的角度來(lái)看，污水處理設(shè)施僅完成了一半或者2/3的任務(wù)，污泥處理問(wèn)題亟待解決。厭氧消化技術(shù)作為污泥減量化、穩(wěn)定化、資源化、無(wú)害化的最佳途徑已經(jīng)得到越來(lái)越多的重視，然而傳統(tǒng)污泥厭氧消化法存在污泥水解速率緩慢、消化池體積龐大、產(chǎn)氣率低等缺點(diǎn)。綜合考慮現(xiàn)有各種預(yù)處理技術(shù)的特點(diǎn)以及市政脫水污泥的性質(zhì)，本課題選

2、用超聲波、復(fù)合淀粉酶-蛋白酶溶解污泥釋放有機(jī)質(zhì)，以達(dá)到提高污泥厭氧消化速率和沼氣產(chǎn)率的目的。
　　在進(jìn)行污泥厭氧發(fā)酵之前，首先探索優(yōu)化了超聲波預(yù)處理的作用時(shí)長(zhǎng)以及復(fù)合酶的總投加量、配比、反應(yīng)溫度等條件參數(shù)。采用預(yù)處理污泥進(jìn)行單批次及連續(xù)厭氧消化試驗(yàn)，考察了消化過(guò)程中生物氣的產(chǎn)生情況以及消化過(guò)程中污泥TS、VS等的變化情況，分析了預(yù)處理技術(shù)對(duì)污泥厭氧消化效果的影響。消化過(guò)程中檢測(cè)污泥SCOD、pH值、VFAs、氨氮等理化指標(biāo)及污泥細(xì)

3、菌總數(shù)的變化情況，分析了預(yù)處理技術(shù)促進(jìn)污泥厭氧消化的機(jī)理。最后，通過(guò)快速啟動(dòng)試驗(yàn)研究了預(yù)處理污泥厭氧消化快速啟動(dòng)的效果;通過(guò)SRT調(diào)整試驗(yàn)分析了預(yù)處理污泥厭氧消化在不同SRT條件下的產(chǎn)氣和有機(jī)質(zhì)去除情況。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)試驗(yàn)用頻率為40 KHz，功率為600W的超聲波破解污泥，最佳作用時(shí)長(zhǎng)為16 min，此時(shí)污泥溶解率為18.4％。投加復(fù)合酶污泥溶解效果優(yōu)于投加單一淀粉酶或蛋白酶，復(fù)合酶最優(yōu)化酶配比為2∶1（淀粉酶∶

4、蛋白酶）、反應(yīng)溫度為35℃，此條件下6h內(nèi)污泥上清液SCOD累積量達(dá)20250mg·L-1，污泥溶解效果最好。
　　(2)預(yù)處理污泥單批次厭氧消化累積量產(chǎn)氣量大于對(duì)照組，超聲波預(yù)處理組和酶預(yù)處理組分別比空白對(duì)照組高8.76％和11.14％;預(yù)處理污泥單批次厭氧消化先于對(duì)照組完成:對(duì)照組用時(shí)45天;酶預(yù)處理組用時(shí)最短，僅為31天;超聲波預(yù)處理組為37天。預(yù)處理大大縮短了厭氧消化所需時(shí)間，同時(shí)提高了污泥VS的降解速率。
　　(3

5、)連續(xù)厭氧消化酶預(yù)處理組和超聲波預(yù)處理組日產(chǎn)氣量平均值分別為24.71L和22.87 L，高于對(duì)照組的15.28 L。預(yù)處理污泥在連續(xù)厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)氣量增大，VSr明顯提高，各組VSr大小依次為超聲波預(yù)處理組(44.42％)＞酶預(yù)處理組(42.65％)＞空白對(duì)照組(28.98％)。
　　(4)預(yù)處理為系統(tǒng)啟動(dòng)初期厭氧消化菌的馴化增殖提供了豐富的可溶性有機(jī)質(zhì)，使其馴化速度加快，而且消化污泥pH值更有利于產(chǎn)甲烷菌的生存。預(yù)處理污泥厭

6、氧消化過(guò)程均出現(xiàn)VFAs、氨氮、FAN的大量積累，但均未對(duì)產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生明顯抑制，其耐受高濃度氨氮及VFAs的能力得到增強(qiáng)。超聲波溶解污泥菌體破解率為19.7％，復(fù)合酶預(yù)處理該值僅為3.61％，但復(fù)合酶隨污泥進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)后將持續(xù)發(fā)揮作用。
　　(5)超聲波、復(fù)合酶試驗(yàn)組厭氧消化接種啟動(dòng)分別僅用10天、13天，而對(duì)照組需20天以上，而且預(yù)處理提高了系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程污泥VS的降解速率。預(yù)處理污泥厭氧消化系統(tǒng)能夠承受較小的SRT和較高的污