城市污水厂污泥碱热预处理特性及厌氧消化工艺研究

摘要

随着城市化进程的不断加快,在污水处理厂数量日益增大的同时,污泥数量也急剧增加,因此污泥的处理与稳定成为不可或缺的步骤。本课题以城市污水处理厂污泥为研究对象,采用厌氧消化生物化学甲烷势( Biochemical Methane Potential,BMP)试验,开展了碱解+低温水热预处理对剩余污泥破胞、厌氧消化性能及脱水性能的的影响;在此基础上,采用完全混合式反应器(Completely Stirred Tank Reactors,CSTRs),开展低温短时预处理对混合污泥和初沉污泥的厌氧消化性能影响研究。试验结果如下:
　　1、碱解+低温水热预处理试验研究中,通过正交试验,确定最佳的碱解试剂、试剂量、碱解时间,然后再通过中、高温BMP试验确定预处理温度,评估其厌氧消化性能。将不同剂量(0、0.05、0.10、0.15、0.20g/g TS)的NaOH和CaO分别加入污泥样品进行碱解预处理,于70℃下的低温热水解2h和9h,随后利用以上得出的适宜预处理参数,在不同温度(50℃、60℃、70℃、80℃、90℃)下对污泥进行预处理,并进行中、高温BMP试验。试验结果表明:适用于中温消化的碱解+热解的预处理条件是:0.05gNaOH/gTS、70℃热解9h;适用于高温消化的碱解+热解的预处理条件是:0.05gNaOH/gTS、90℃热解9h。
　　2、碱解+低温热解预处理对污泥脱水性能的影响试验其目的在于开展预处理后污泥直接进行脱水的效果分析。以浓缩池污泥为研究对象,投加不同剂量的CaO(20、30、40、50％TS,按照干污泥质量的百分比来投加)、不同剂量FeCl3(3、5、7、9、11%TS)后对其进行70℃下1h、2h和9h的热解并进行脱水性能指标测定及多次板框压滤脱水试验,试验结果表明:污泥经“碱解+热解”的预处理模式会对污泥细胞有较大程度的破坏,同时使得污泥胶体特性明显,不利于后续脱水的进行。相比之下,单纯碱解后脱水会获得较好的效果,试验得出的最佳药剂投加量为CaO投加40%TS、铁盐投加11%TS,污泥含水率可从96.6%降到68.8%。
　　3、低温短时预处理对混合污泥、初沉污泥的厌氧消化性能研究试验中,90℃、30min预处理后的混合污泥与初沉污泥作为 CSTR厌氧污泥反应器基质,在HRT=20d的条件下进行高温(55±1)℃厌氧消化。试验结果表明:初沉污泥的厌氧消化性能整体上优于混合污泥,这与污泥中所含有机物的量有关;不管是日产气量、产气速率,还是投加单位质量VS的产气量R2(初沉污泥)均高于R1(混合污泥),R1、R2的投加单位质量VS的产气量分别为(343±9.86)mL/gVS投加、(365±7.61)mL/g投加;R2的固体降解率与有机物降解率均高于R1,R2反应器VS去除率高出R1约15%,平均维持在(45.8±2.3)%。

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1 绪论

1.1 概述

1.2 污泥性质及处理处置方法

1.3 厌氧消化工艺

1.4 污泥预处理技术及国内外研究现状

1.5 课题来源、研究目的意义及研究内容

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分析项目与测定方法

2.6 试验装置与仪器

3 碱解+低温热解污泥预处理的破胞及消化性能研究

3.1 碱解+低温热解预处理破胞效果试验

3.2 BMP试验

3.3 小结

4 碱解、热解预处理对污泥脱水性能的影响试验

4.1 热解对污泥脱水的影响

4.2 板框脱水试验

4.3 小结

5 低温短时预处理混合污泥、初沉污泥的高温厌氧消化性能

5.1 厌氧消化效果

5.2 产气状况及特性

5.3 R1、R2对比分析

5.4 物料平衡计算

5.5 产甲烷活性测定

5.6 小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录 硕士研究生学习阶段发表论文