污泥厌氧消化预处理试验研究

发布时间：2017-08-24 02:17

  本文关键词：污泥厌氧消化预处理试验研究

  更多相关文章： 污泥 厌氧消化 预处理 超声波 复合酶

【摘要】：近年来我国市政污泥产量保持较高增幅,仅2015年产生量就达到3500万吨左右,如此庞大的污泥产量只有不到20%得到规范化处理处置。从节能减排的角度来看,污水处理设施仅完成了一半或者2/3的任务,污泥处理问题亟待解决。厌氧消化技术作为污泥减量化、稳定化、资源化、无害化的最佳途径已经得到越来越多的重视,然而传统污泥厌氧消化法存在污泥水解速率缓慢、消化池体积庞大、产气率低等缺点。综合考虑现有各种预处理技术的特点以及市政脱水污泥的性质,本课题选用超声波、复合淀粉酶-蛋白酶溶解污泥释放有机质,以达到提高污泥厌氧消化速率和沼气产率的目的。在进行污泥厌氧发酵之前,首先探索优化了超声波预处理的作用时长以及复合酶的总投加量、配比、反应温度等条件参数。采用预处理污泥进行单批次及连续厌氧消化试验,考察了消化过程中生物气的产生情况以及消化过程中污泥TS、VS等的变化情况,分析了预处理技术对污泥厌氧消化效果的影响。消化过程中检测污泥SCOD、pH值、VFAs、氨氮等理化指标及污泥细菌总数的变化情况,分析了预处理技术促进污泥厌氧消化的机理。最后,通过快速启动试验研究了预处理污泥厌氧消化快速启动的效果：通过SRT调整试验分析了预处理污泥厌氧消化在不同SRT条件下的产气和有机质去除情况。主要研究结果如下：(1)试验用频率为40 KHz,功率为600 W的超声波破解污泥,最佳作用时长为16 min,此时污泥溶解率为18.4%。投加复合酶污泥溶解效果优于投加单一淀粉酶或蛋白酶,复合酶最优化酶配比为2：1(淀粉酶：蛋白酶)、反应温度为35 ℃,此条件下6h内污泥上清液SCOD累积量达20250 mg·L-1,污泥溶解效果最好。(2)预处理污泥单批次厌氧消化累积量产气量大于对照组,超声波预处理组和酶预处理组分别比空白对照组高8.76%和11.14%；预处理污泥单批次厌氧消化先于对照组完成：对照组用时45天；酶预处理组用时最短,仅为31天；超声波预处理组为37天。预处理大大缩短了厌氧消化所需时间,同时提高了污泥VS的降解速率。(3)连续厌氧消化酶预处理组和超声波预处理组日产气量平均值分别为24.71L和22.87 L,高于对照组的15.28 L。预处理污泥在连续厌氧消化过程中产气量增大,VSr明显提高,各组VSr大小依次为超声波预处理组(44.42%)酶预处理组(42.65%)空白对照组(28.98%)。(4)预处理为系统启动初期厌氧消化菌的驯化增殖提供了丰富的可溶性有机质,使其驯化速度加快,而且消化污泥pH值更有利于产甲烷菌的生存。预处理污泥厌氧消化过程均出现VFAs、氨氮、FAN的大量积累,但均未对产甲烷菌产生明显抑制,其耐受高浓度氨氮及VFAs的能力得到增强。超声波溶解污泥菌体破解率为19.7%,复合酶预处理该值仅为3.61%,但复合酶随污泥进入厌氧消化系统后将持续发挥作用。(5)超声波、复合酶试验组厌氧消化接种启动分别仅用10天、13天,而对照组需20天以上,而且预处理提高了系统启动过程污泥VS的降解速率。预处理污泥厌氧消化系统能够承受较小的SRT和较高的污泥负荷,同时得到较高的日产气量。污泥经超声波和复合酶预处理后连续厌氧消化最佳SRT分别为12天左右和16天左右,未经预处理的污泥则大于20天；经预处理后污泥厌氧消化VSr也明显提高。
【关键词】：污泥 厌氧消化 预处理 超声波 复合酶
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-30
• 1.1 剩余污泥的来源及特性12-14
• 1.1.1 污泥的来源与性质12-13
• 1.1.2 剩余污泥组分13-14
• 1.2 污泥处理处置技术概况14-16
• 1.2.1 传统污泥处置方法14-15
• 1.2.2 污泥稳定化技术15-16
• 1.3 污泥厌氧消化技术16-20
• 1.3.1 厌氧消化理论的发展16-17
• 1.3.2 影响污泥厌氧消化的因素17-20
• 1.3.3 污泥厌氧消化速率问题20
• 1.4 污泥厌氧消化预处理技术20-26
• 1.4.1 热预处理法20-22
• 1.4.2 碱预处理法22-23
• 1.4.3 臭氧氧化预处理法23-24
• 1.4.4 超声波预处理法24
• 1.4.5 酶预处理法24-26
• 1.5 课题主要内容及意义26-30
• 1.5.1 研究目的及意义26-27
• 1.5.2 研究内容27
• 1.5.3 拟解决的关键问题27-29
• 1.5.4 技术路线29-30
• 第2章 试验材料和分析方法30-35
• 2.1 污泥来源与性质30
• 2.2 采样和分析前处理30
• 2.3 常规检测项目分析测试方法30-31
• 2.4 检测仪器及设备31-32
• 2.5 消化反应装置32
• 2.6 其它检测方法32-35
• 2.6.1 总固体含量(TS)和挥发性固体(VS/TS)含量的测定32-33
• 2.6.2 总产气量和产气速率的测定33
• 2.6.3 游离氨(FAN)的计算33-34
• 2.6.4 污泥细菌总数测定试验主要步骤34-35
• 第3章 预处理条件参数的优化试验研究35-41
• 3.1 试验方案35-36
• 3.1.1 超声波预处理试验方案35
• 3.1.2 酶预处理试验方案35-36
• 3.2 试验结果与讨论36-40
• 3.2.1 超声波预处理时间的优化36-37
• 3.2.2 酶预处理参数优化试验37-39
• 3.2.3 一定范围内复合淀粉-蛋白酶促进污泥溶解的数学模型39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 预处理对厌氧消化效果的影响41-54
• 4.1 试验方案41-42
• 4.2 预处理对单批次厌氧消化的影响42-50
• 4.2.1 预处理对厌氧消化产气的影响42-48
• 4.2.2 预处理对单批次厌氧消化有机质去除情况的影响48-50
• 4.3 预处理污泥连续厌氧消化试验50-52
• 4.3.1 预处理污泥连续厌氧消化日产气量分析50-51
• 4.3.2 预处理污泥连续厌氧消化TS、VS变化情况分析51-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第5章 预处理促进污泥厌氧消化的机理研究54-65
• 5.1 试验方案54-55
• 5.2 消化污泥中SCOD含量的变化55-56
• 5.3 预处理污泥厌氧消化系统稳定性56-62
• 5.3.1 消化污泥pH值变化情况57-58
• 5.3.2 消化污泥VFAs含量变化情况58-59
• 5.3.3 消化污泥氨氮含量变化情况59-60
• 5.3.4 消化污泥FAN含量变化情况60-62
• 5.4 预处理前后污泥中细菌总数变化情况62-63
• 5.5 本章小结63-65
• 第6章 预处理污泥中温厌氧消化快速启动与SRT调整65-74
• 6.1 试验方案65-66
• 6.2 预处理污泥厌氧消化快速启动试验结果分析66-69
• 6.2.1 系统产气量变化情况66-67
• 6.2.2 消化污泥TS、VS减量情况67-69
• 6.3 预处理污泥厌氧消化SRT调整试验结果分析69-73
• 6.3.1 不同SRT条件下的日产气量情况69-70
• 6.3.2 不同SRT条件下厌氧消化系统VSr情况70
• 6.3.3 预处理污泥厌氧消化VSr响应SRT变化的理论值与实际值对比70-73
• 6.4 本章小结73-74
• 第7章 结论与建议74-76
• 7.1 试验结论74-75
• 7.2 研究建议75-76
• 参考文献76-82
• 后记82-83
• 攻读硕士学位期间论文发表情况83-84
• 附录英文缩写与中文名称对照84

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本文编号：728643