铁刨花对污泥与餐厨垃圾协同厌氧消化产酸产甲烷影响

发布时间：2020-07-17 00:54

【摘要】：随着生活水平和环保要求的不断提高,城市污泥的产量也日益增加。将餐厨垃圾投加到城市污泥中进行厌氧协同消化是一种高效的生物稳定化处理技术,可以实现污泥减量化和资源化,具有产甲烷效率高的优点。但同时存在厌氧消化体系易酸化的缺点。三价铁可促进有机物水解、中和有机酸和减少降低沼气中硫化氢含量,将废弃生锈铁刨花投加至含餐厨垃圾的城市污泥厌氧消化体系中,从而提高混合有机固废产酸产甲烷效果。采用序批式运行方式,探讨了生锈铁刨花对降解混合有机固废产酸效果、系统稳定性和产气效果的影响。同时,用生锈铁刨花和纯铁刨花加铜丝进行对比。实验结果表明,增加餐厨垃圾对提高城市污泥厌氧消化产甲烷效果有明显的益处,城市污泥中添加餐厨垃圾后,最高日产甲烷量、最高比产甲烷潜力和累积产气量分别为11.84 mL·g~-11 VS_0·d~(-1)、286.2 mL·g~(-1)VS_(removed)和525 mL·g~(-1)VS_(removed),对比纯污泥组分别提高了133%、80.2%和37.4%。随生锈铁刨花投加量增加,混合固废厌氧消化体系产酸产甲烷效果不断加强。当生锈铁刨花投加量为25 g/L时,挥发性有机物固体(Volatile Solids,VS)去除率在消化结束时达到45.81%;在第3天时挥发性脂肪酸(VFA)含量最高,达到13694 mg/L,比空白组提高48.1%;在第10天进入稳定产甲烷代谢阶段,比空白组提前13天;沼气中硫化氢浓度降低69.3%;消化结束时,比产甲烷潜力为408 mL·g~(-1)VS_(removed)较空白组提高41.2%。在强化混合固废厌氧消化体系产酸产甲烷方面,生锈铁刨花效果优于纯铁刨花加铜丝。纯铁刨花加铜丝组最高VFA含量、最高日产甲烷量和最大比产甲烷潜力分别为11547 mg/L、16.4mL·g~(-1)VS_0·d~(-1)和362 mL·g~(-1)VS_(removed),均高于纯铁刨花加铜丝组。综上所述,生锈铁刨花加入城市污泥与餐厨垃圾协同厌氧消化体系中,可以增加VFA产量、提高产甲烷效率,并提高沼气品质。
【学位授予单位】：江苏理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;X799.3
【图文】：

厌氧消化,实体图,气相色谱法分析,气体取样

气体成分采用气相色谱法分析。1. 污泥取样口 2.反应器 3.恒温水浴锅 4.消化气5.气体取样口 6.集气瓶 7.饱和 NaCl 溶液 8.量筒（a）

形态图,污泥,形态,铁刨

0 5 10 15 20 25 30 35时间/d图 4-10 生锈铁刨花投加量对氨氮浓度的影响由图 4-10 可知，氨氮随时间整体呈现上升的趋势。实验前五天氨氮浓度增加较快之后缓慢增长，最终氨氮浓度稳定在 1400 mg/L 左右。这是因为系统中含氮有机物（如蛋白质）的矿物质化导致氨氮浓度不断增加[93]。随着生锈铁刨花投加量增加，氨氮浓度有所降低。在第 15 天，B、C、D 四组氨氮浓度分别为 1311 mg/L、1243 mg/L 和 1098 mg/L对应空白组 A（氨氮浓度为 1392 mg/L）分别降低 5.8%、10.7%和 21.1%。厌氧消化过程中无氧气供应，但是在厌氧消化中后期有氮气产生（见 4.2.1.3 产气组分），说明存在厌氧氨氧化现象。生锈铁刨花对厌氧氨氧化细菌有一定的激活作用[94]，能加快氨氮的降解速率。4.2.3 污泥电镜形态分析

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铁刨花对污泥与餐厨垃圾协同厌氧消化产酸产甲烷影响对于污泥的絮体结构，使用 SEM 进行微观的观察和分析结果如图 4-11 所示。从图以看出，大量细菌存在于污泥中，杆菌和球菌为主要细菌类群，细菌大小约为 1~5 μ微生物外，其它物质如胞外多聚物（EPS）、有机物和无机盐等分散在细菌的周围加生锈铁刨花的污泥微生物表面光洁，附着物少。添加生锈铁刨花组的胞外聚合物 a 相比数量较多，同时含有较多絮状物，细菌与此相互包裹结合生成团粒。团粒表糙，其疏松的结构体增加了比表面积，从而增加了吸附能力。这不仅能吸附有机物营养物质交换，还能对微生物能起到固定作用，为微生物提供良好的生存环境[95] 生锈铁刨花成分分析按照 4.1 实验方法，制备的纯铁刨花和生锈铁刨花如下图所示：

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