三种不同价态的铁对高含固污泥中温厌氧消化的影响研究
发布时间：2021-01-22 14:08
微量金属元素对微生物生长代谢有很重要的影响,相关研究发现铁元素可以促进厌氧消化过程,但未见其对高含固污泥（含固率处于820%之间）厌氧消化的相关系统性报道。本文研究所采用的污泥含固率处于10%左右,首先通过批式实验研究铁碳微电解对高含固污泥厌氧系统的影响作用,并对其机理进行了探讨,其次利用批式实验和连续流搅拌反应器（continuous stirred tank reactor,CSTR）连续流实验,对比性地研究了FeCl3和FeCl2对高含固污泥厌氧消化的影响及机制。主要结果如下:（1）铁碳微电解可以提高污泥厌氧消化产甲烷效果,增强污泥的有机物降解。当Fe/C比例达到10:1时,沼气中的甲烷浓度达到68.8%,污泥中的总化学需氧量（total chemical oxygen demand,TCOD）和溶解性化学需氧量（soluble chemical oxygen demand,SCOD）降解率分别达到80.4%和70.2%。（2）投加FeCl3或FeCl2有利于高含固污泥厌...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
剩余污泥的组成成分Fig.1-1Compositionofexcesssludge相组分溶解性物质表面水结合水
图 1-2 厌氧消化过程Fig. 1-2 Process of anaerobic digestion（1）水解酸化阶段水解过程中，复杂难溶性的大分子有机物（蛋白质、多糖和脂肪等），在微生物水解酶的作用下转化为简单溶解性小分子有机物，然后水解后的产物又被产酸菌分解成短链脂肪酸（如丙酸、丁酸和乳酸等）和醇类等。（2）产氢产乙酸阶段在产氢产乙酸阶段起主要作用的微生物主要包括产氢产乙酸菌和同型产乙酸菌，两者会将水解酸化阶段产生的短链脂肪酸等，进一步分解转化成乙酸。从表 1-1 可以看到，在标准状态下，丙酸、丁酸、戊酸和乙醇的产氢产乙酸反应的吉布斯自由能均大于零，反应不能自发进行，只有在产氢产乙酸菌和产甲烷菌的耦合作用下，产甲烷菌逐渐消耗体系中的氢气，反应才能正向进行[16]。前两个阶段的各类产物中乙酸占到 70%以上[17]。
3.3.1 铁碳微电解对产气的影响本部分实验向污泥中投加不同比例的零价铁粉和活性炭，每天记录产气量，并进行气体组分分析，CH4和 CO2的日均产气量和累积产气量见图 3-2。其中，D 的 CH4最高日均产气量达到 11.5 mL/g VS，相比空白组高出 41.1%，此外，空白组的最高日均产气量出现在第 15 天，而 D 的出现在第 9 天，可见投加铁粉和活性炭不仅增加了甲烷日均产气量，而且加快了产甲烷的速率。从甲烷累积产气量来看，A、B、C、D 的甲烷累积产气量相比于空白组，分别增加了 3.8%、9.9%、17.2%、37.6%，最高累积产气量同样出现在 D 中，达到了 132.1 mL/g VS。本研究结果与相关文献报道的中温厌氧消化产甲烷效果存在差异，见表 3-2，这可能与污泥的自身性质、反应的条件以及反应器的结构等有关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微量元素Fe、Ni对污泥厌氧消化优化调理[J]. 杨光,张光明,张盼月,杨安琪,王园园,唐翔. 环境工程学报. 2017(09)
[2]大型中温污泥厌氧消化系统的运行分析[J]. 李美艳,官立红,马文瑾,孙冀垆,陈仁灼,谢敏,肖本益. 中国给水排水. 2015(21)
[3]高含固厌氧消化污泥流变特性[J]. 戴晓虎,盖鑫,董滨. 环境工程学报. 2014(09)
[4]零价铁还原协同微生物降解处理化工废水的研究[J]. 李昂,李燕,王璐璐. 环境污染与防治. 2014(03)
[5]城市污泥高固体浓度厌氧消化的研究进展[J]. 王广启,吴静,左剑恶,王凯军. 中国沼气. 2013(06)
[6]污泥处理处置技术发展现状及分析[J]. 曹秀芹,杜金海. 环境工程. 2013(S1)
[7]FeCl3对污泥中温厌氧消化的影响[J]. 谢经良,杨居园,刘亮,张玲,张艳文,李常芳. 安徽农业科学. 2013(23)
[8]日本下水污泥处理处置情况介绍[J]. 唐建国. 给水排水. 2012(11)
[9]剩余污泥处理处置技术及展望[J]. 文丰玉,唐植成. 绿色科技. 2012(02)
[10]人工湿地基质吸附磷素性能及动力学研究[J]. 李倩囡,张建强,谢江,许文来. 水处理技术. 2011(09)
博士论文
[1]污泥破解预处理技术和破解后污泥厌氧消化效能研究[D]. 尚梦.武汉大学 2009
硕士论文
[1]零价铁强化厌氧丙酸转化乙酸过程的研究[D]. 孟旭升.大连理工大学 2013
本文编号：2993366
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
剩余污泥的组成成分Fig.1-1Compositionofexcesssludge相组分溶解性物质表面水结合水
图 1-2 厌氧消化过程Fig. 1-2 Process of anaerobic digestion（1）水解酸化阶段水解过程中，复杂难溶性的大分子有机物（蛋白质、多糖和脂肪等），在微生物水解酶的作用下转化为简单溶解性小分子有机物，然后水解后的产物又被产酸菌分解成短链脂肪酸（如丙酸、丁酸和乳酸等）和醇类等。（2）产氢产乙酸阶段在产氢产乙酸阶段起主要作用的微生物主要包括产氢产乙酸菌和同型产乙酸菌，两者会将水解酸化阶段产生的短链脂肪酸等，进一步分解转化成乙酸。从表 1-1 可以看到，在标准状态下，丙酸、丁酸、戊酸和乙醇的产氢产乙酸反应的吉布斯自由能均大于零，反应不能自发进行，只有在产氢产乙酸菌和产甲烷菌的耦合作用下，产甲烷菌逐渐消耗体系中的氢气，反应才能正向进行[16]。前两个阶段的各类产物中乙酸占到 70%以上[17]。
3.3.1 铁碳微电解对产气的影响本部分实验向污泥中投加不同比例的零价铁粉和活性炭，每天记录产气量，并进行气体组分分析，CH4和 CO2的日均产气量和累积产气量见图 3-2。其中，D 的 CH4最高日均产气量达到 11.5 mL/g VS，相比空白组高出 41.1%，此外，空白组的最高日均产气量出现在第 15 天，而 D 的出现在第 9 天，可见投加铁粉和活性炭不仅增加了甲烷日均产气量，而且加快了产甲烷的速率。从甲烷累积产气量来看，A、B、C、D 的甲烷累积产气量相比于空白组，分别增加了 3.8%、9.9%、17.2%、37.6%，最高累积产气量同样出现在 D 中，达到了 132.1 mL/g VS。本研究结果与相关文献报道的中温厌氧消化产甲烷效果存在差异，见表 3-2，这可能与污泥的自身性质、反应的条件以及反应器的结构等有关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微量元素Fe、Ni对污泥厌氧消化优化调理[J]. 杨光,张光明,张盼月,杨安琪,王园园,唐翔. 环境工程学报. 2017(09)
[2]大型中温污泥厌氧消化系统的运行分析[J]. 李美艳,官立红,马文瑾,孙冀垆,陈仁灼,谢敏,肖本益. 中国给水排水. 2015(21)
[3]高含固厌氧消化污泥流变特性[J]. 戴晓虎,盖鑫,董滨. 环境工程学报. 2014(09)
[4]零价铁还原协同微生物降解处理化工废水的研究[J]. 李昂,李燕,王璐璐. 环境污染与防治. 2014(03)
[5]城市污泥高固体浓度厌氧消化的研究进展[J]. 王广启,吴静,左剑恶,王凯军. 中国沼气. 2013(06)
[6]污泥处理处置技术发展现状及分析[J]. 曹秀芹,杜金海. 环境工程. 2013(S1)
[7]FeCl3对污泥中温厌氧消化的影响[J]. 谢经良,杨居园,刘亮,张玲,张艳文,李常芳. 安徽农业科学. 2013(23)
[8]日本下水污泥处理处置情况介绍[J]. 唐建国. 给水排水. 2012(11)
[9]剩余污泥处理处置技术及展望[J]. 文丰玉,唐植成. 绿色科技. 2012(02)
[10]人工湿地基质吸附磷素性能及动力学研究[J]. 李倩囡,张建强,谢江,许文来. 水处理技术. 2011(09)
博士论文
[1]污泥破解预处理技术和破解后污泥厌氧消化效能研究[D]. 尚梦.武汉大学 2009
硕士论文
[1]零价铁强化厌氧丙酸转化乙酸过程的研究[D]. 孟旭升.大连理工大学 2013
本文编号：2993366
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/2993366.html
