污泥热预处理工艺参数优化及其与秸秆共发酵产酸应用研究

发布时间：2017-08-31 12:27

  本文关键词：污泥热预处理工艺参数优化及其与秸秆共发酵产酸应用研究

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【摘要】：近年来,随着人民物质生活水平不断提高,城镇污水的排放量也不断增加,如何快速、有效的实现污泥的处理处置,已经成为当今社会迫在眉睫的问题。传统的污泥处理处置方法有焚烧、填埋等,在消耗大量能量的同时还易造成二次污染,而厌氧发酵以其环保、节能的特点被视为一种绿色的可持续的污泥处理方法。然而,污泥的破壁过程困难和C/N失衡致使发酵过程缓慢且效率低下。研究表明,对污泥进行预处理可以促进细胞裂解,同时外投碳源可以提高剩余污泥的C/N,从而提高污泥厌氧发酵的效率。本研究以玉米秸秆为外投碳源,来调节污泥体系的C/N。再将秸秆与热、碱预处理后的剩余污泥进行共发酵,进一步促进污泥细胞裂解,来提高污泥厌氧发酵产酸的效率。首先,为了确定玉米秸秆作为外投碳源的条件下,与污泥共发酵时的最优温度,设计了一组中温厌氧发酵实验。结果表明,热处理温度控制在55℃时,不仅可以节约能源,也可以达到良好的破胞效果,其SCOD浓度水平较高,日最高SCOD为4149 mgCOD/L,且有更多的丁酸和戊酸被产氢产乙酸菌产丙酸菌转化为乙酸和丙酸,增大了污泥资源的利用率,对污泥体系产酸的促进作用最大。在发酵第4d,55℃下秸秆+WAS的VFAs达到最大值4017 mgCOD/L,是未预处理原泥VFAs的34倍,是投加秸秆后未预处理原泥VFAs的32倍。虽然在90℃时的SCOD为4271 mg/L,多于55℃时,但浓度相差不大,同时考虑经济性因素,55℃为最优化温度。其次,利用中温静态实验得到的最优温度,对污泥进行热预处理,同时对比碱预处理,对投加秸秆调质的剩余污泥和未投加秸秆的污泥进行预处理后厌氧发酵。结果表明,加入秸秆进行调制的污泥组有机物的溶出效果明显高于未投加秸秆的污泥组,例如WAS+秸秆污泥组的溶解性蛋白质含量为1443 mgCOD/L,是未投加秸秆污泥组的26倍；碱预处理的效果明显优于热预处理,例如WAS+秸秆+pH10污泥组的初始总糖含量高达588 mgCOD/L,是WAS+秸秆+55℃污泥组的1.43倍,WAS+秸秆污泥组的1.61倍。各实验组总挥发酸的变化规律呈现先增后减的趋势,另外,加秸秆进行调制的污泥组,乙酸是最主要的挥发酸组分,其中,污泥+秸秆+pH10的乙酸含量可高达6867 mgCOD/L,没有加秸秆调质的污泥丙酸所占的百分比都是最高的,基本在50%-60%之间,而乙酸是厌氧微生物产甲烷的反应物,说明了秸秆对污泥调制作用的重要性。另外,碱预处理获得的乙酸含量明显高于热预处理,以投加秸秆的实验组为例,在各组总挥发酸浓度最大日时,WAS+秸秆+pH10产乙酸量高达6867 mgCOD/L,是WAS+秸秆+55℃产乙酸含量的1.59倍。就产酸量和细胞破壁效果来说,认为碱预处理的效果优于热预处理。
【关键词】：剩余污泥 秸秆 预处理 挥发酸 溶解性蛋白
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;X712
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 引言13-31
• 0.1 剩余污泥处理处置现状14-19
• 0.1.1 污泥特性14-15
• 0.1.2 剩余污泥处理处置技术15-16
• 0.1.3 污泥资源化利用技术16-19
• 0.2 剩余污泥预处理技术研究现状19-21
• 0.3 剩余污泥厌氧发酵产挥发酸研究进展21-24
• 0.3.1 污泥厌氧发酵产挥发酸原理21-22
• 0.3.2 污泥厌氧发酵产挥发酸的影响因素22-24
• 0.4 秸秆资源现状24-25
• 0.5 秸秆资源化利用途径25-28
• 0.6 本课题研究目的意义及主要内容28-31
• 0.6.1 课题研究目的意义28-29
• 0.6.2 课题主要研究内容29
• 0.6.3 技术路线图29-31
• 第1章 实验材料、装置与方法31-38
• 1.1 实验材料31-33
• 1.1.1 实验药品与仪器31-32
• 1.1.2 实验用泥来源与性质32-33
• 1.1.3 实验用秸秆33
• 1.2 实验装置33-34
• 1.2.1 恒温水浴装置33-34
• 1.2.2 中温厌氧静态消化实验装置34
• 1.3 实验方法34-36
• 1.3.1 实验用玉米秸秆预处理34
• 1.3.2 秸秆污泥热处理最优温度试验设计34-35
• 1.3.3 秸秆污泥混合热、碱预处理发酵产酸对比35-36
• 1.4 主要分析指标及计算方法36-38
• 1.4.1 溶解性有机质36
• 1.4.2 挥发酸36-37
• 1.4.3 其他指标37-38
• 第2章 秸秆调质污泥热预处理工艺参数优化38-46
• 2.1 SCOD变化分析38-42
• 2.1.1 秸秆对污泥厌氧发酵的影响38-40
• 2.1.2 温度对秸秆调质剩余污泥厌氧发酵的影响40
• 2.1.3 秸秆调质剩余污泥热预处理温度优选40-42
• 2.2 VFAs变化分析42-45
• 2.3 本章小结45-46
• 第3章 热、碱预处理剩余污泥与秸秆共发酵对产酸应用的影响46-57
• 3.1 溶解性有机质的变化46-50
• 3.1.1 溶解性总蛋白质的变化46-48
• 3.1.2 溶解性总糖的变化48-49
• 3.1.3 SCOD的变化49-50
• 3.2 挥发酸产量及组分变化50-55
• 3.2.1 总挥发酸产量的变化51-52
• 3.2.2 挥发酸组分的变化52-55
• 3.3 氨氮的释放规律55-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第4章 结论与展望57-59
• 4.1 结论57
• 4.2 扩展研究与展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况65-66

【参考文献】

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本文编号：765588