污泥热碱水解+厌氧消化组合技术试验研究

摘要

厌氧消化技术在污泥稳定化及减量化方面效果显著。污泥固体的水解是厌氧消化的限速环节，而热碱预处理是水解污泥一种有效的方法，目前国内外的相关研究多在高压高温(150℃～180℃)下水解污泥，但因其能耗高，在实际中难以推广应用。本研究通过实验室小试探讨了污泥初始pH值、水解水力停留时间、污泥含水率对污泥水解的影响，确定最佳的水解条件，结合消化器能高效厌氧消化污泥的特点，以此为基础展开污泥热碱水解和厌氧消化组合技术中试研究，通过处理含水率分别为97％、95%污泥探索该技术的运行特点，获取适宜技术参数，并进行初步能耗分析，为工程应用提供科学的参考依据。主要研究结果如下：
　　 (1)配置含水率97%、95%的污泥，将其初始pH分别调节为7.0、8.0、9.0、10.0，水解水力停留时间(HRT)设置为1d、2d、3d，在60℃水浴下进行热碱水解小试试验。根据水解前后SCOD浓度、pH和碱度变化情况，确定2种含水率污泥热水解的适宜初始pH分别为9、10，水解的HRT都是2d。
　　 (2)通过对含水率97%污泥的热水解和厌氧消化组合技术中试研究，结果表明，污泥在60℃水浴中热处理水解1d，其COD、SS、VSS的预去除率分别为16.94%、16.95%、28.30%；水解污泥再经中温厌氧消化15d的效果最好，其COD、SS、VSS的总去除率分别达到了49.58%、65.92%、72.23%，消化后污泥性质稳定，减量效果明显。热水解能促进污泥中磷的释放，厌氧消化后有利于磷的回收。
　　 (3)通过对含水率95%污泥热碱水解和厌氧消化组合技术研究，结果表明，热碱水解能促进污泥VSS的降解，提高VSS去除率。污泥初始加碱2.3g/L，热水解2d，其COD、SS、VSS的预去除率分别为4.5%、3.96%、10.95%；水解污泥再经中温厌氧消化20d的效果最好，其COD、SS、VSS的总去除率分别达到了45.01%、41.22%、55.74%，有较好的处理效果，经济适用性好。
　　 (4)对厌氧消化工艺能耗的初步分析表明，厌氧消化产生的沼气能满足其自身散热量的81%，满足了污泥处理过程中的热能需求，有利于实现污泥消化产沼气的规模化利用。在冬天外界气候不利的情况下，污泥加碱处理后所产沼气能补偿本身散热量的68.11%。热水解和厌氧消化组合技术处理污泥，能更好实现污泥减量化、稳定化、无害化、资源化，具有很好的工程应用价值。