提高剩余污泥厭氧消化過程中沼氣產率的預處理技術研究.pdf

1、傳統(tǒng)的污泥厭氧消化法存在水解反應速率慢、池體占地面積大、產氣率及產氣量較低等缺點。本文通過采用一定的預處理技術,破壞細胞結構,釋放有機質,促進污泥的水解速率,從而達到提高污泥厭氧消化沼氣產率的目的。在眾多污泥預處理技術中,熱預處理、熱堿預處理及堿預處理是比較有效且具有應用前景的方法。本課題組在前期研究中發(fā)現(xiàn),電化學預處理作為一種新穎的預處理技術手段,對于改善污泥的厭氧消化性能也具有明顯的效果。本課題就是在上述背景的基礎上提出的,以城市污

2、水處理廠剩余活性污泥為研究對象,分析比較了熱預處理、熱堿預處理、堿預處理以及電化學預處理對污泥的破解效果,考察了不同預處理技術對污泥后續(xù)中溫厭氧消化產沼性能的影響,并對各預處理技術促進污泥厭氧消化性能的機理進行了比較分析。本研究主要內容包括：
　?、挪煌念A處理技術均能提高污泥的破解程度、促進污泥的水解,但對污泥的破解程度和破解效果有較大差異。通過比較分析污泥預處理前后 SCOD、蛋白質、碳水化合物的溶出增長率,發(fā)現(xiàn)電化學預處理對

3、剩余污泥的破解效果是最好的,其污泥SCOD溶出增長率達到了38.13。經熱預處理、熱堿預處理和堿預處理后的污泥O RP值均下降至-300 mV左右,而電化學預處理后的污泥 O RP值反而上升為28±6 mV,說明電化學預處理過程中產生了強氧化性物質。不同預處理后上清液VFAs各組分所占比例不同,電化學預處理后VFAs各組分含量與傳統(tǒng)的厭氧消化體系中組分含量的大小規(guī)律更為接近。
　?、齐娀瘜W預處理、熱堿預處理、堿預處理和熱預處理累積

4、沼氣產量與對照處理相比較分別提高了63.38％、52.78%、41.41%、32.07%。通過對累積沼氣產量進行階段性線性擬合分析后發(fā)現(xiàn):在0~5天消化階段,堿預處理組的日均沼氣產率最大,達到了Kalkaline=90.3L/(kgVS·d);在6~10天內,熱堿預處理組產沼氣速率是最大的為Kthermal-alkaline=32.8L/(kgVS·d),熱預處理組和電化學預處理組次之,分別為Kthermal=31.3L/(kgVS·d

5、)、Kelectrochemical=26.6L/(kgVS·d);在11~20天的中期厭氧消化階段,電化學預處理組日均產沼速率最大,達到Kelectrochemical=25.7L/(kgVS·d);在21~45天中后期消化階段,各預處理組日均沼氣產率均低于3.0L/(kgVS·d),產氣效率均較低。
　　⑶電化學預處理組每日產氣中甲烷含量高于其他預處理組,最高可達64.9%。不同預處理組對每日產氣中C H4/CO2比值的影響不

6、同,電化學預處理組和熱堿預處理組的CH4/CO2比值在2.0~2.4之間;而堿預處理組僅為1.5~1.6。
　?、炔煌A處理后的污泥最終 VS去除率分別為:熱預處理組43.7%、熱堿預處理組46.2%、堿預處理組43.5%、電化學預處理組45.5%,均高于空白對照組的38.9%。通過分析各消化系統(tǒng)累積沼氣產量與VS去除率的關系,可知電化學預處理組沼氣轉化效率和細胞增殖量都是最高的。
　?、赏ㄟ^對厭氧消化過程中污泥及其上清液性