热水解及组合预处理工艺对高含固污泥厌氧消化性能影响

发布时间：2017-09-11 00:12

  本文关键词：热水解及组合预处理工艺对高含固污泥厌氧消化性能影响

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【摘要】：以西安市某污水厂脱水污泥为处理对象,采用热水解预处理装置、完全混合式厌氧消化反应器,研究含固率10%污泥在165℃、50min热水解预处理特性及HRT为15d的中温、高温厌氧消化性能。同时针对含固率14%污泥,经H_2O_2+低温热水解预处理,生物化学甲烷势(Biochemical Methane Potential,BMP)厌氧消化试验考察了其厌氧消化效率。为高含固污泥预处理及厌氧消化工艺的工程应用提供一定的理论参考。得出结论如下:(1)通过对热水解预处理前、后的高含固污泥组分转化研究,得出165℃、50min水热预处理后高含固污泥VSS水解率为42.92%,热水解预处理可以有效破坏污泥细胞壁、释放并水解有机物至液相。水解液的主要组分为溶解态蛋白质(50%)及溶解态碳水化合物(21%)。(2)对比热水解预处理后高含固污泥中温及高温厌氧消化在HRT=15d时的消化性能表明:中温厌氧消化系统运行正常,投加单位体积沼气产量为25.95 m3·(m3污泥)-1,甲烷浓度达到68.61%,VSS降解率为52.22%;而高温厌氧消化系统发生抑制,VS去除率低于30%,消化液中有机酸大量积累,投加单位体积沼气产量仅为1.65 m3·(m3污泥)-1,甲烷浓度只有24.42%。同时对比了未经热预处理高含固污泥中温及高温厌氧消化在HRT=15d时的情况,发现其VSS去除率分别为38.58%和40.85%,VS去除率分别只有20.67%和18.48%,投加单位体积沼气产量分别为17.64m3·(m3污泥)-1和20.07m3·(m3污泥)-1,产气效果不理想。通过FISH检测佐证了反应器运行状况。(3)为了强化热水解对高含固污泥厌氧消化的作用,采用H_2O_2+低温热水解组合预处理工艺进行试验研究发现,该组合预处理工艺对高含固污泥破胞效果良好,在预处理温度115℃、预处理时间15min、氧化系数n为0.2时SS、VSS水解效果最佳,VSS水解率达到42.17%,SCOD溶出量达到64.13g·L-1,溶出率由1.12%增加为47.93%。(4)H_2O_2+低温热水解组合预处理可以有效提高污泥厌氧消化产气量且产气速率明显高于同一条件下的热预处理,在最佳组合预处理条件下,BMP累积产气量较对照组提高了51%,同时VS去除率达41.38%。该组合预处理工艺实现了在低温下达到与高温热水解相近的水解效果和消化效率。
【关键词】：高含固污泥 热水解 预处理 厌氧消化 中温和高温
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 城市污水处理厂污泥处理及处置现状10-11
• 1.1.1 污泥的来源、性质与危害10-11
• 1.1.2 污泥的处理处置现状11
• 1.2 污泥处理处置主要技术和应用现状11-12
• 1.3 污泥厌氧消化12-14
• 1.3.1 厌氧消化原理12-13
• 1.3.2 厌氧消化影响因素13-14
• 1.4 污泥厌氧消化研究现状14-16
• 1.4.1 高含固污泥厌氧消化14-15
• 1.4.2 污泥两相厌氧消化15-16
• 1.4.3 污泥固废共厌氧消化16
• 1.5 污泥预处理技术及研究现状16-19
• 1.5.1 污泥预处理技术16
• 1.5.2 污泥热水解预处理技术及研究进展16-19
• 1.5.3 污泥H_2O_2+热水解组合预处理技术及研究现状19
• 1.6 课题来源与研究目的、意义19-22
• 1.6.1 课题来源19
• 1.6.2 课题研究目的和意义19-22
• 2 研究内容与方法22-30
• 2.1 研究内容22
• 2.2 技术路线22-23
• 2.3 污泥来源与性质23
• 2.4 试验方法23-24
• 2.4.1 热水解预处理高含固污泥性能研究23
• 2.4.2 高含固污泥热水解预处理前、后中温及高温厌氧消化性能研究23-24
• 2.4.3 H_2O_2+热水解组合预处理高含固污泥中温厌氧消化性能研究24
• 2.5 分析项目及测定方法24-26
• 2.5.1 样品预处理方法24
• 2.5.2 基本指标测定方法24
• 2.5.3 FISH24-25
• 2.5.4 BMP试验测定方法25
• 2.5.5 水解率计算方法25-26
• 2.6 试验装置与仪器26-30
• 2.6.1 热水解预处理试验装置26
• 2.6.2 污泥厌氧消化系统装置26-27
• 2.6.3 BMP试验装置27
• 2.6.4 试验主要仪器和设备27-30
• 3 热水解预处理高含固污泥特性研究30-36
• 3.1 热水解预处理条件的确定30
• 3.2 热水解预处理高含固污泥试验结果30-34
• 3.2.1 污泥预处理前、后性质30
• 3.2.2 污泥流动性变化30-31
• 3.2.3 pH的变化31
• 3.2.4 SS、VSS的变化31-32
• 3.2.5 氮的变化32-33
• 3.2.6 SCOD浓度及组分的变化33-34
• 3.3 小结34-36
• 4 高含固污泥热水解预处理前后中、高温厌氧消化性能研究36-52
• 4.1 高含固污泥中温和高温厌氧消化性能37-43
• 4.1.1 反应器启动及运行37
• 4.1.2 pH、碱度、氨氮的变化37-39
• 4.1.3 VFA的变化39
• 4.1.4 有机物去除率39-40
• 4.1.5 产气效率40-42
• 4.1.6 物料平衡计算42-43
• 4.1.7 FISH检测43
• 4.2 热水解预处理高含固污泥中温和高温厌氧消化性能43-50
• 4.2.1 反应器启动及运行44
• 4.2.2 pH、碱度、氨氮的变化44-46
• 4.2.3 VFA的变化46-47
• 4.2.4 有机物去除率47
• 4.2.5 产气效率47-48
• 4.2.6 COD物料平衡及SCOD组成48-49
• 4.2.7 FISH检测49-50
• 4.3 高含固污泥热水解预处理及厌氧消化工艺各环节评估50-51
• 4.4 小结51-52
• 5 H_2O_2+热水解组合预处理高含固污泥中温厌氧消化性能研究52-60
• 5.1 H_2O_2+热水解组合预处理高含固污泥破胞效果53-54
• 5.1.1 pH的变化53
• 5.1.2 SS、VSS的变化53-54
• 5.1.3 SCOD浓度的变化54
• 5.2 BMP试验54-60
• 5.2.1 产气状况55-56
• 5.2.2 有机物降解效果56-57
• 5.2.3 小结57-60
• 6 结论60-62
• 致谢62-64
• 参考文献64-68

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本文编号：827450