本文關鍵詞： 污泥 高固體厭氧消化 沼氣 低溫熱預處理　出處：《清華大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：厭氧消化可以實現污泥的減量化和資源化,但傳統(tǒng)污泥厭氧消化的進泥濃度僅3~5%,這就需要較大體積的消化池,占地面積大,加熱能耗高。采用高含固污泥厭氧消化,可以縮減設施體積、降低保溫能耗。然而,高含固污泥黏度高,攪拌困難,再加上我國污泥有機質含量偏低,這些因素都會影響高含固污泥厭氧消化的性能。目前,高含固污泥厭氧消化性能及其影響因素還缺乏研究。針對這一實際需求,以昆明市污泥處理項目為背景,進行了高含固污泥厭氧消化實驗,提出了低溫熱預處理優(yōu)化的方法,主要研究結論如下:(1)高含固污泥厭氧消化要達到與傳統(tǒng)厭氧消化類似的效果,需要更長的消化時間。傳質困難是影響序批式高含固污泥厭氧消化性能的主要原因。攪拌不充分時,中間產物容易產生積累,游離氨是對消化系統(tǒng)產生抑制的關鍵因素。(2)逐漸提高進泥濃度,低濃度厭氧消化系統(tǒng)可成功過渡到高固體厭氧消化系統(tǒng),并能從不穩(wěn)定狀態(tài)恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。攪拌充分的高含固污泥厭氧消化系統(tǒng)中,揮發(fā)性脂肪酸濃度為200~400 mg/L,游離氨濃度低于250 mg/L,中間產物沒有積累,具有與低濃度消化相當的有機質降解率和沼氣產率。污泥有機質降解率與進泥有機質含量近似成正比。(3)低溫熱處理可以有效溶出高含固污泥中有機質,并降低污泥黏度。熱處理后形成的高濃度揮發(fā)性脂肪酸和低pH不會對后續(xù)厭氧消化產生抑制。采用70°C對高含固污泥進行30 min預處理,可以有效提升消化性能。在污泥停留時間同樣為22天時,沼氣產率提高14.5%,有機質降解率提高9.5%;在達到同樣消化效果時,污泥停留時間可以從22~30天縮短為15~22天。(4)通過能耗的分析發(fā)現高含固污泥厭氧消化的主要能耗在于攪拌,當進泥有機質含量大于40%時,大部分產能可用于發(fā)電。加70°C熱預處理后,消化系統(tǒng)的輸出能量下降5.6%,但考慮有機質降解率的提高,節(jié)約了干化系統(tǒng)的能耗,所以綜合考慮“消化系統(tǒng)+干化系統(tǒng)”,70°C熱預處理在經濟上是可行的。(5)對消化污泥進行調理脫水時,有熱預處理時的消化污泥需要更多的混凝劑。用三氯化鐵調理比用聚丙烯酰胺調理的效果更好。消化污泥中總養(yǎng)分含量和重金屬含量可滿足園林綠化用的要求;消化污泥中無機物成分主要是二氧化硅和氧化鋁,按一定比例與黏土混合后可用于制陶。
[Abstract]:Anaerobic digestion can realize sludge reduction and reuse, but the traditional sludge concentration of anaerobic digestion is only 3 ~ 5, which requires a large volume digesting pond, large area, high heating energy consumption, and high solid sludge anaerobic digestion. It can reduce the volume of facilities and reduce the energy consumption of heat preservation. However, the high solid sludge viscosity, the difficulty of stirring and the low organic matter content of sludge in China will affect the anaerobic digestion performance of high solid sludge. The anaerobic digestibility of high solid sludge and its influencing factors are still lack of research. In view of this practical demand, the anaerobic digestion experiment of high solid sludge was carried out under the background of sludge treatment project in Kunming, and the optimization method of low temperature thermal pretreatment was put forward. The main conclusions are as follows: (1) anaerobic digestion of high solid sludge should achieve a similar effect to that of traditional anaerobic digestion. It takes longer digestion time. Mass transfer difficulty is the main reason that affects the anaerobic digestion performance of sequencing batch high solid sludge. When stirring is not sufficient, the intermediate product is easy to accumulate. Free ammonia is the key factor to inhibit digestive system. The volatile fatty acid concentration is 200 ~ 400 mg / L, the free ammonia concentration is less than 250 mg / L, and the intermediate product does not accumulate. The degradation rate of sludge organic matter is approximately proportional to the content of organic matter in mud, and the low temperature heat treatment can effectively dissolve the organic matter in high solid sludge, which is equivalent to the degradation rate of organic matter and biogas production rate of biogas at low concentration. High concentration of volatile fatty acids and low pH after heat treatment did not inhibit subsequent anaerobic digestion. 70 擄C was used to pretreat high solid sludge for 30 min. When sludge retention time is 22 days, biogas yield is increased by 14.5%, organic matter degradation rate is increased by 9.5%, and the same digestibility is achieved when sludge retention time is 22 days. Sludge residence time can be shortened from 22 ~ 30 days to 1522 ~ 22 days. 4) through the analysis of energy consumption, it is found that the main energy consumption of anaerobic digestion of high solid sludge is agitation. When the organic matter content in sludge is more than 40%, most of the production capacity can be used to generate electricity. The output energy of digestive system is reduced by 5.6%, but considering the increase of organic matter degradation rate, the energy consumption of drying system is saved. Therefore, considering comprehensively that "digestive system drying system" 70 擄C thermal pretreatment is economically feasible. The digested sludge with thermal pretreatment needs more coagulants. The effect of ferric trichloride conditioning is better than that of polyacrylamide. The total nutrient and heavy metal contents in digested sludge can meet the requirements of landscaping. The inorganic components in digested sludge are mainly silicon dioxide and alumina, which can be used in ceramic making after mixing with clay in a certain proportion.
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703

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本文編號：1545086