污泥内碳源增效释放及水解液氮磷去除的试验研究

摘要

挥发性脂肪酸（VFAs）是污泥厌氧水解过程的重要产物，是一种易生物降解的有机物。它不仅可以作为补充脱氮除磷系统的优良碳源，还可用作PHA的合成底物。因此，开发污泥内碳源一直是国内外的研究热点。由于微生物的细胞壁很难突破，水解成为污泥内碳源开发利用的控制因素。溶菌酶可以破坏微生物细胞壁，促进细胞内溶物流出。本课题通过生物方法强化了污泥内碳源的释放。试验采用厌氧水解反应器，研究了污水处理厂二沉池剩余污泥水解过程中有机物（VFAs、蛋白质、碳水化合物）和氮磷的释放情况，具体分析了污泥浓度、温度和pH值对污泥水解产酸的影响，确定了试验的最佳水解条件。在最佳水解条件下讨论了投加溶菌酶对污泥产酸的影响，并对污泥水解液中较高含量的氮磷去除进行了研究。
　　课题首先在未对污泥进行预先处理的情况下，讨论了不同浓度的剩余污泥在30℃条件下的水解情况，发现液相中溶解性有机物和氮磷随厌氧水解时间的延长不断增加，基本和污泥浓度呈正比。15000mg/L处理浓度下，碳水化合物和蛋白质的单位释放量相对较高，挥发酸产量与20000mg/L处理下的产酸量接近，释放的氨氮和正磷酸盐相对较少，确定了最佳处理浓度为15000mg/L。将未进行预先处理的15000mg/L浓度的剩余污泥在不同温度条件下厌氧水解。结果表明，较高温度有利于污泥水解过程中各种物质的释放。35℃处理下溶解出的COD远高于其他处理浓度，有最高的挥发酸产量，是较为理想的水解温度。研究还在15000mg/L的处理浓度下考察了不同pH值对水解效果的影响，控制反应器温度为35℃。结果表明，较之酸性条件，碱性条件更利于污泥中碳水化合物和蛋白质的释放，有利于挥发酸的产生，而且乙酸和丙酸的含量最多。过强的碱性会抑制挥发酸的生成，较适宜的条件应为pH=9。
　　在确定了剩余污泥厌氧水解优化条件的基础上，研究考察了单独碱处理、单独酶处理和酶碱耦合作用对污泥水解产酸的影响。发现酶碱耦合作用更有利于污泥胞内聚合物的溶出与水解，得到更多的水溶性有机物、氨氮和磷酸盐释放量，能够在较短时间内得到较高产量的挥发酸。在调节水解体系 pH=9的条件下，考察了不同溶菌酶投加量对剩余污泥水解效果的影响。试验结果表明，60mg/g污泥的溶菌酶投加量经济合理。
　　最后研究利用生成鸟粪石的方法对污泥水解液中含有的大量氨氮和溶解性磷酸盐进行回收去除。结果证实，n（Mg2+）、n（NH4+）、n（PO43-）的摩尔比是1.2∶1∶1时，氮磷的去除效果较好，可以满足水解液的进一步应用要求。

目录

污泥内碳源增效释放及水解液氮磷去除的试验研究

RESEARCH ON AUGMENTATION OF SLUDGE INTERNAL CARBON RELEASE AND REMOVAL OF NITROGEN AND PHOSPHORUS IN HYDROLYSATE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源、研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题主要研究内容

第2章 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

2.3 检测与分析方法

第3章 剩余污泥水解产酸最适反应条件的研究

3.1 不同污泥浓度对水解酸化过程的影响

3.2 不同温度对水解酸化过程的影响

3.3 不同pH值对水解酸化过程的影响

3.4 本章小结

第4章 生物强化污泥内碳源增效释放及氮磷去除的研究

4.1 单独碱处理、酶处理和耦合方式处理效果的比较

4.2 碱性条件下不同溶菌酶投加量对污泥水解效果的影响

4.3 水解液中氮磷去除的研究

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢