废铁屑促进污泥厌氧消化及原位硫化氢控制研究

发布时间：2020-08-21 06:01

【摘要】：近年来,剩余污泥的产量巨大且大部分没有得到有效的资源化处理,污泥厌氧消化技术可实现污泥的资源化和减量化,但是常规的污泥厌氧消化技术能源转化率低导致产甲烷量偏低,产生的沼气含有较高含量的硫化氢(Hydrogen Sulfide,H_2S)需提纯等而制约了厌氧消化技术的推广与普及。废铁屑是一类常见的廉价工业废料,基于还原性材料零价铁可以强化污泥厌氧消化,以废治废的理念,本研究主要考察应用废铁屑强化污泥厌氧消化产甲烷,以及原位控制污泥厌氧消化过程中硫化氢的释放,实现污泥资源最大化。以屠宰场污泥为底物展开研究,主要得到如下结论:(1)考察废铁屑和零价铁粉对污泥厌氧消化产甲烷的影响。废铁屑和零价铁粉都能够提高乙酸和丁酸的产量,减少丙酸的积累,提高甲烷产量,但是废铁屑强化污泥厌氧消化的效果要好于零价铁粉。0.4 g/g VSS废铁屑投加量条件下,乙酸浓度比采用零价铁粉高13.10%,甲烷产量高7.41%。0.70 g/g VSS的废铁屑投加量下,甲烷累积产量为205.02 mL/g VSS,相比对照组提高了21.34%,消化时间缩短8天,VSS降解率提高25.97%。(2)考察废铁屑投加对污泥厌氧消化H_2S控制的影响。从H_2S的累积产量分析可以看出,0.70 g/g VSS废铁屑投加量条件下,H_2S累积量减少62%,随着废铁屑投加量继续增大,H_2S累积量的减少效果不明显;废铁屑能够显著减少污泥消化液中的溶解态硫化物的浓度,避免过高的硫化物对厌氧微生物群落产生的抑制作用。(3)废铁屑投加提高了微生物群落的丰富度,对于降解复杂有机物的相关微生物群落相对丰度有不同程度的提高,如厚壁菌门(Firmicutes),拟杆菌门(Bacteroidetes),热袍菌门(Thermotogae)等。废铁屑能提高氢营养型产甲烷菌群的相对丰度,如甲烷杆状菌属(Methanobacterium),甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)和Methanoregula菌属等。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

剩余污泥,处理工艺,主要成分,产量

第 1 章绪论余污泥的来源及危害剩余污泥的来源及危害污泥是采用活性污泥法处理污水过程中的副产物，是活性污泥物和难降解有机物质的累积产物，需要排出污水处理系统外作近年来，随着我国经济的迅猛发展和城市人口的增加，污水的国家对于环境的保护力度进一步加大，人民对美好生活的向往愈背景下，污水处理设施也越来越多，其中多数的污水处理工艺法。目前，我国的市政污水处理厂已经超过 3000 座，污水处理污水处理设施所产生的剩余污泥量也非常庞大，产生的污泥量超过 3000 万吨每年，并且有进一步增多的趋势[1]。

城市现代化水平,家禽,人民生活水平,牲畜

图 1.2 污泥主要成分近年来由于城市现代化水平以及人民生活水平的提高，对于家禽牲畜的肉制品需求量增大。以前零散的屠宰模式满足不了需求，而且排出的废水废渣得不到有效的处理处置，对自然环境造成了极大的危害。牲禽的集中屠宰模式在全国大部分城市已经铺张开来，屠宰场的规模也不断扩大，而处理屠宰的废水处理设施产生的剩余污泥量也越来越大，由于呈现“三高”（高氨氮、高有机物、高悬浮物浓度）的屠宰场废水含有大量的血污、油脂、肉渣、粪便等物质，还含有饲料中投加的残留重金属微量元素、抗生素类物质等[6, 7]，在废水处理过程中并不能够达到完全的降解，最终大部分的污染物质都流向污水厂排出的剩余污泥中。目前主流的屠宰场污水处理工艺以生物法处理为主，并辅助必要的物化方法[8]。生物法多采用厌氧工艺可以回收废水中的能量转化为沼气，由于厌氧生物处理成本低，但是氨氮的去除效果不显著，屠宰场污水处理设施排出的剩余污泥中的有机物、氨氮含量依然很高，并污泥携带有大量的致病菌易腐烂，臭味大，排出的剩余污泥急需稳定化无害化处理[9, 10]。屠宰场剩余污泥中含有高浓度有机物组分，

污泥厌氧消化,有机物降解,阶段,时间比较

图 1.4 污泥厌氧消化四阶段解阶段段有机物降解的第一步，由于这个阶段的时间比较长，并受多种因素（类、温度等）影响，被视为是厌氧消化过程中的限速阶段[22]。本阶水解菌分泌出的胞外酶作用将复杂的大分子有机物（多糖、脂肪、蛋为较为简单的可被微生物吸收利用的溶解性有机物（糖、氨基酸等）葡萄糖组成的大分子多糖，通常与半纤维素、果胶和木质素结合在一解菌能分泌纤维素降解酶系，纤维素被其水解为葡萄糖；脂类是指用生成的酯及其衍生物，在厌氧消化水解阶段脂类水解酶的作用下脂肪酸和甘油；蛋白质是以氨基酸为基础经过特定排列组合形成的的复杂有机物质，污泥中含有大量的蛋白质，蛋白质首先被蛋白质链，再在多肽酶的作用下水解成氨基酸。氨基酸是微生物增殖的重污泥厌氧消化体系中氨氮和 H2S 物质的主要来源[23, 24]。化阶段

【参考文献】