低温热水解对CSTR-ASBR污泥两相厌氧消化性能的影响

发布时间：2020-06-19 18:29

【摘要】：传统的污泥厌氧处理工艺存在负荷低、消化时间长、投资费用高等问题。因此,开发高效、低耗的污泥厌氧工艺或反应器成为研究者们突破的方向。目前,污泥厌氧消化反应器基本采用连续流搅拌反应器(CSTR),它难以实现像UASB、EGSB、IC等高效厌氧反应器的固液分离(SRT与HRT的分离)。厌氧序批式反应器(ASBR)是一种间歇运行的非稳态高效厌氧生物反应器,具有高效的生物絮凝和固液分离性能。本文采用“CSTR-ASBR”两相厌氧消化系统处理剩余污泥,通过产甲烷相反应器(ASBR)内部结构的改进和序批式运行操作的优化,探讨ASBR中固液分离的可行性;与此同时,试验在不同HRT条件下,分析了低温热水解技术对“CSTR-ASBR”两相厌氧消化系统和ASBR固液分离特性的影响。主要试验结论如下:(1)试验在60℃、70℃、80℃和90℃个四个温度条件下,考察了热水解过程中污泥的固体物质、SCOD和可溶性蛋白质等变化情况,以确定最佳热水解参数。结果表明:试验污泥在60℃、70℃、80℃和90℃条件下热水解60 min后,上清液的SCOD值分别增加至2150 mg/L、3318 mg/L、4036 mg/L和4216 mg/L。污泥经热水解后的有机质溶出情况与温度和时间基本成正比;但是,随着热处理的时间持续延长(时间45 min),有机物的溶出效果越来越不明显。因此,从节能和处理效果两方面考虑,低温热水解的时间和温度分别选择45 min和80℃。(2)试验研究了低温热水解和有机负荷对“CSTR—ASBR”两相厌氧消化系统消化性能以及产甲烷相反应器(ASBR)固液分离特性的影响。结果表明,ASBR反应器内能实现固液分离,并且低温热水解预处理能强化固液分离的效果。在不同有机负荷条件下,两相厌氧消化系统都具有较好的消化性能和固液分离特性。此外,由于实现了固液分离,产甲烷相反应器的SRT从设计的16d、10.7d和8d分别增加至29.1 d、17.8 d和11.4 d,HRT和SRT的分离使得反应器内具有较高的微生物活性和有机质浓度,从而提高了产甲烷相的厌氧消化性能。(3)试验从出水水质、排泥泥质以及有机物分布三方面对产甲烷相反应器内的固液分离特性进行了分析。结果表明,产甲烷相反应器内有机物浓度和TS浓度在高度上存在明显差异,反应器底部形成了高含固、低有机质的沉淀区,而反应器上部形成了清水区。在系统运行过程中,反应器排泥的TS浓度最高可至74mg/L,确保了有机物在反应器内具有更长的停留时间。产甲烷相反应器出水的氨氮浓度和SCOD浓度分别维持在311~689 mg/L之间和497~793mg/L之间;反应器清水区的SS浓度维持在359~534 mg/L,产甲烷相(ASBR)反应器内部获得了较好的固液分离效果。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

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华南理工大学硕士学位论文的释放。因此，厌氧消化技术在进行污泥处理效益。欧洲、美国、德国和日本等发达国家的化法在德国、比利时、西班牙和希腊分别占污，污泥厌氧消化技术在应用过程中主要存在有间长等问题[13-14]。我国建成的污泥消化处理设系统 60 座，且能正常运行的不足 1/5[15]。因此的研究，以解决当前污泥所面临的问题。的发展与现状的发展本原理

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图 1-2 厌氧消化“三段论”示意图Fig. 1-2 Schematic diagram of anaerobic digestion "three -stage theory"具体过程描述如下：第一阶段：水解发酵阶段。在水解发酵菌（主要是专性厌氧菌）的作用下和碳水化合物等物质被水解生成氨基酸、有机酸、二氧化碳等小分子物质时较长，因此，水解发酵阶段被认为是厌氧消化的限速步骤[19-21]。第二阶段：产氢产乙酸阶段。利用产氢产乙酸细菌等微生物将水解发酵段物质转化成乙酸、H2、CO2等；高浓度有机浓度的物质在厌氧消化过程中象，其原因主要是产甲烷相被破坏导致有机酸无法即时被消耗。第三阶段：产甲烷阶段。在产甲烷菌的作用下，将 H2和 CO2转化为甲烷产生甲烷，需要严格的厌氧环境。在厌氧消化的过程中，由乙酸形成的 C 2/3，由 H2还原 CO2形成的 CH4约占总量的 1/3[22]。

【参考文献】