热水解及组合预处理工艺对高含固污泥厌氧消化性能影响

摘要

以西安市某污水厂脱水污泥为处理对象，采用热水解预处理装置、完全混合式厌氧消化反应器，研究含固率10％污泥在165℃、50min热水解预处理特性及HRT为15d的中温、高温厌氧消化性能。同时针对含固率14％污泥，经 H2O2+低温热水解预处理，生物化学甲烷势（Biochemical Methane Potential，BMP）厌氧消化试验考察了其厌氧消化效率。为高含固污泥预处理及厌氧消化工艺的工程应用提供一定的理论参考。得出结论如下： (1)通过对热水解预处理前、后的高含固污泥组分转化研究，得出165℃、50min水热预处理后高含固污泥VSS水解率为42.92%，热水解预处理可以有效破坏污泥细胞壁、释放并水解有机物至液相。水解液的主要组分为溶解态蛋白质（50%）及溶解态碳水化合物（21%）。 (2)对比热水解预处理后高含固污泥中温及高温厌氧消化在HRT=15d时的消化性能表明：中温厌氧消化系统运行正常，投加单位体积沼气产量为25.95m3·(m3污泥)-1，甲烷浓度达到68.61％，VSS降解率为52.22％；而高温厌氧消化系统发生抑制，VS去除率低于30％，消化液中有机酸大量积累，投加单位体积沼气产量仅为1.65m3·(m3污泥)-1，甲烷浓度只有24.42％。同时对比了未经热预处理高含固污泥中温及高温厌氧消化在HRT=15d时的情况，发现其VSS去除率分别为38.58％和40.85％，VS去除率分别只有20.67%和18.48%，投加单位体积沼气产量分别为17.64m3·(m3污泥)-1和20.07m3·(m3污泥)-1，产气效果不理想。通过FISH检测佐证了反应器运行状况。 (3)为了强化热水解对高含固污泥厌氧消化的作用，采用H2O2+低温热水解组合预处理工艺进行试验研究发现，该组合预处理工艺对高含固污泥破胞效果良好，在预处理温度115℃、预处理时间15min、氧化系数n为0.2时SS、VSS水解效果最佳，VSS水解率达到42.17%，SCOD溶出量达到64.13g·L-1，溶出率由1.12％增加为47.93%。 (4) H2O2+低温热水解组合预处理可以有效提高污泥厌氧消化产气量且产气速率明显高于同一条件下的热预处理，在最佳组合预处理条件下，BMP累积产气量较对照组提高了51%，同时VS去除率达41.38%。该组合预处理工艺实现了在低温下达到与高温热水解相近的水解效果和消化效率。

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1绪论

1.1城市污水处理厂污泥处理及处置现状

1.2污泥处理处置主要技术和应用现状

1.3污泥厌氧消化

1.4污泥厌氧消化研究现状

1.5污泥预处理技术及研究现状

1.6课题来源与研究目的、意义

2研究内容与方法

2.1研究内容

2.2技术路线

2.3污泥来源与性质

2.4试验方法

2.5分析项目及测定方法

2.6试验装置与仪器

3热水解预处理高含固污泥特性研究

3.1热水解预处理条件的确定

3.2热水解预处理高含固污泥试验结果

3.3小结

4高含固污泥热水解预处理前后中、高温厌氧消化性能研究

4.1高含固污泥中温和高温厌氧消化性能

4.2热水解预处理高含固污泥中温和高温厌氧消化性能

4.3高含固污泥热水解预处理及厌氧消化工艺各环节评估

4.4小结

5 H2O2+热水解组合预处理高含固污泥中温厌氧消化性能研究

5.1 H2O2+热水解组合预处理高含固污泥破胞效果

5.2 BMP试验

6结论

致谢

参考文献