Fe（Ⅲ）对剩余污泥厌氧消化产生硫化氢的效能研究

发布时间：2020-04-08 09:30

【摘要】：沼气是污水污泥厌氧消化的主要目标产物,热值在19075-21800 kJ/m~3,具有很大能源利用价值。而现如今的污泥处理工艺资源能源回收率低,沼气中H_2S含量高,限制了沼气的应用和发展。本文提出向污泥厌氧系统中投加铁离子控制H_2S的思路,在厌氧消化系统中投加Fe~(3+),以提升厌氧消化产气性能,有效抑制H_2S产生,并通过测定厌氧消化不同阶段硫和铁存在形态的转化,以及在厌氧消化不同阶段投加Fe~(3+),测定硫存在状态的转化,初步确定了Fe~(3+)抑制厌氧消化H_2S产生的机制。实验首先将不同浓度梯度(0-250 mg/L)的Fe~(3+)投加到剩余污泥厌氧消化系统中,测定污泥厌氧消化的产气性能及消化效果。综合比较不同浓度反应器厌氧消化的甲烷体积分数,H_2S去除效果以及有机物去除效果,确定当Fe~(3+)投加浓度为150 mg/L时,产气性能及消化效果最好。其中沼气中甲烷含量可达62%,比空白组的55%高7%;对H_2S的去除作用明显,由空白组的1.5 mg/L降低至0.5 mg/L;有效促进细菌溶胞,有机物去除率(以TCOD计)达42.6%,较空白组的36.7%降低了5.9%。其次在反应器内投加150 mg/LFe~(3+)后,观察硫和铁在厌氧消化过程中不同存在形态的含量变化。发现经厌氧消化后总无机硫含量明显升高,由空白组的34.9 mg/L上升至44.2 mg/L,转化而来的无机硫化物中98.7%(62.64 mg/L)被转化为硫化物沉淀,1.3%(0.84 mg/L)进入沼气,空白组中98%(52.4 mg/L)被转化为硫化物沉淀,2%(1.14 mg/L)进入沼气;固态Fe~(2+)含量升高,由空白组的175.2 mg/L上升286.8 mg/L;沼气中H_2S含量降低,由空白组的1.14 mg/L降低至0.84 mg/L,说明硫离子大多与Fe~(2+)结合形成FeS沉淀,从而降低了H_2S含量。最后研究了在厌氧消化的不同阶段投加150 mg/LFe~(3+),各形态硫百分比的变化。从硫存在形态的转化效果来看,在水解酸化阶段投加最好,而在产甲烷阶段投加效果最差。对比于原剩余污泥,在水解酸化阶段投加Fe~(3+),H_2S释放量明显降低,并且最终百分比低0.1%;无机硫含量上升了7%左右;有机硫含量明显降低了6.6%左右。在其他阶段投加Fe~(3+)相比于在水解酸化阶段投加,有机硫溶出量变低,硫酸盐还原率降低,H_2S抑制率也降低,并且在产甲烷阶段投加,效果最差。说明Fe~(3+)主要在水解酸化阶段起作用。
【图文】：

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技术路线图
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

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