超聲預(yù)處理組合技術(shù)改善污水污泥厭氧消化的研究.pdf

1、隨著我國城鎮(zhèn)污水處理率的提高，大量剩余污泥的處理與處置已經(jīng)成為亟待解決的環(huán)境新課題。厭氧消化技術(shù)在污泥穩(wěn)定化及減量化方面效果顯著。但是，由于污泥消化產(chǎn)氣量少，無法依靠自身產(chǎn)生的能量完成消化過程，造成厭氧消化的能耗較高，制約了該技術(shù)在污泥處理工藝中的應(yīng)用。
　　 功率超聲破解預(yù)處理能有效提高污泥的生物可降解性，國外有機(jī)物含量較高的剩余污泥即使采用該技術(shù)對部分投配污泥進(jìn)行處理，厭氧消化工藝的產(chǎn)氣量也有顯著提高；我國剩余污泥有機(jī)物含量

2、普遍較低，采用相同的超聲預(yù)處理技術(shù)和厭氧消化工藝難以明顯提高產(chǎn)氣量，污泥厭氧消化處理能耗仍得不到有效回饋。本文以提高厭氧消化種泥活性同時(shí)降低污泥破解單位能耗的角度出發(fā)，深入研究半連續(xù)進(jìn)料厭氧消化條件下低強(qiáng)度超聲種泥促進(jìn)破解污泥全量厭氧消化的相關(guān)工藝參數(shù)，達(dá)到降低污泥處理能耗的目的。本文的主要結(jié)果如下：
　　 （1）研究了低強(qiáng)度超聲對污泥有機(jī)物溶出及微生物菌落的影響，獲得低強(qiáng)度超聲處理污泥的優(yōu)化參數(shù)，并比較了不同條件的低強(qiáng)度超聲處

3、理后污泥厭氧活性的差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低強(qiáng)度超聲預(yù)處理后污泥SCOD/TCOD值增加，污泥中大量的不溶性物質(zhì)轉(zhuǎn)換為可溶性物質(zhì)，有利于促進(jìn)污泥厭氧消化水解作用。但污泥SCOD的增加來自超聲過程中污泥絮體和微生物細(xì)胞的破解，將抑制污泥的厭氧消化活性。通過選擇和優(yōu)化污泥低強(qiáng)度超聲處理的相關(guān)參數(shù)，聲能密度0.25W/mL，聲強(qiáng)0.35W/cm2，超聲時(shí)間15min的低強(qiáng)度超聲能有效提高污泥厭氧消化性能。與未經(jīng)超聲處理的泥樣R(VS/TS）20值

4、相比其R(VS/TS）20值提高了51％。該條件下得到的污泥適合作為破解污泥的種泥使用。
　　 （2）研究了功率超聲破解下污泥有機(jī)物的溶出規(guī)律，結(jié)合接種量優(yōu)化條件下破解污泥有機(jī)物質(zhì)的降解特性，分析得到合理的污泥破解程度和高效的功率超聲參數(shù)。此外，研究了曝氣及污泥流動方式對超聲破解中空化效應(yīng)及機(jī)械效應(yīng)的影響，并分析污泥有機(jī)物溶出產(chǎn)量，通過有效的輔助手段進(jìn)一步提高功率超聲破解污泥的效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，1200 W、2 min功率超聲

5、破解下得到的污泥破解程度較合適，其SCOD/TCOD值為10.9％。通過曝氣無法增強(qiáng)超聲空化作用破解污泥。循環(huán)流條件實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中污泥得到變幅桿附近較強(qiáng)聲場作用的同時(shí)也延長了污泥在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，充分發(fā)揮了功率超聲波的機(jī)械效應(yīng)，因此對破解污泥SCOD的提高有較顯著的效果。在功率超聲破解過程中采用污泥循環(huán)流可將破解污泥SCOD提高13.6％。
　　 （3）研究低強(qiáng)度超聲污泥在半連續(xù)進(jìn)料條件下對功率超聲破解污泥厭氧消化的作用，分析

6、該條件下消化污泥的產(chǎn)酸、產(chǎn)氣特性；采用合理的低強(qiáng)度超聲污泥接種條件提高破解污泥在半連續(xù)進(jìn)料條件下的厭氧消化性能；分析組合超聲預(yù)處理技術(shù)對污泥處理工藝的綜合效益。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低強(qiáng)度超聲種泥不能在短期內(nèi)適應(yīng)半連續(xù)進(jìn)料的污泥消化形式，易造成污泥酸化現(xiàn)象，其影響在連續(xù)運(yùn)行20 d后仍無法完全消失，消化工藝不穩(wěn)定且產(chǎn)氣量較低。而采用無進(jìn)料條件下培養(yǎng)8 d的低強(qiáng)度超聲污泥，種泥中甲烷菌生物量得到提高，菌群結(jié)構(gòu)相對平衡，可以適應(yīng)半連續(xù)的進(jìn)料條件，消

7、化工藝啟動更快，穩(wěn)定產(chǎn)氣量提高19.6％。
　　 （4） 進(jìn)行了超聲預(yù)處理組合技術(shù)的適用性研究及其綜合效益分析。結(jié)果表明，采用超聲預(yù)處理組合技術(shù)得到的消化污泥降解更充分，生物穩(wěn)定性更好。消化污泥沉降性以及脫水性能均有明顯改善，益于后續(xù)處理。污泥破解的單位能耗為26.3 kWh/m3。采用組合超聲預(yù)處理的污泥消化氣產(chǎn)量能夠滿足污泥加熱能耗和污泥干化能耗，兩者共占污泥處理能耗的86.7％，最大的滿足了污泥處理過程中的能耗需求，有利于