近年來,城市污水處理廠剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸可生產(chǎn)附加值更高的揮發(fā)性脂肪酸(VFAs),受到了國內(nèi)外廣大學者的關(guān)注。但是大多數(shù)研究是在較低進泥負荷條件下進行的,而較低的進泥負荷會導致工程應用時占地面積大,設(shè)備投資費用高,處理效率低,缺乏經(jīng)濟性,所以提高進泥負荷是進一步提升污泥發(fā)酵產(chǎn)酸技術(shù)的關(guān)鍵�；诖�,本文在課題組前期小試研究成果的基礎(chǔ)上,在無錫某污水處理廠內(nèi)建立了一套日處理規(guī)模為2.1 m~3(含水率85%)的污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸示范工程,以污水廠生產(chǎn)的剩余污泥為對象,探究了示范工程規(guī)模下高負荷污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFAs的工藝特征和可行性。本論文的主要研究結(jié)果如下:(1)探究了一種城市污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸工程啟動的方法。實驗結(jié)果表明,采用厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸種泥的多次接種和多次馴化,可使得產(chǎn)酸菌大量富集,工程半連續(xù)穩(wěn)定運行期間平均總揮發(fā)性脂肪酸濃度為3.26 g/L,平均酸產(chǎn)率達到256.91 mg COD/g VSS。同時,乙酸作為含量最高的有機酸,比例可以達到52.45%;發(fā)酵液中SCOD達到7585.79mg/L,且VFAs為主要組成成分,占60.78%。發(fā)酵后TSS和VSS的降解率分別是23.64%和44.41%。同時,溶解性蛋白質(zhì)和多糖的去除率達到62.31%和54.60%。本研究采用的啟動方法不僅實現(xiàn)了城市污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸工程的啟動,而且還富集了大量的產(chǎn)酸菌,保證了反應器的穩(wěn)定運行,對剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸技術(shù)的工程化應用具有重要意義。(2)考察了示范工程規(guī)模下堿類型對污泥預處理及發(fā)酵產(chǎn)酸影響。結(jié)果表明,氫氧化鈉預處理的污泥水解效果最好,預處理后SCOD的平均濃度增大到22389.21 mg/L,水解率達到64.26%。但是,氫氧化鈉預處理后氮磷副產(chǎn)物的量較大,TN和TP的濃度達到1476.51和348.36 mg/L。另外,使用過氧化鈣進行預處理可以有效提高污泥厭氧發(fā)酵VFAs產(chǎn)量和產(chǎn)酸率,總酸的平均濃度為7.93 g/L,產(chǎn)酸率為273.93 mg COD/g VSS。同時,乙酸比例可以達到60.35%;發(fā)酵后平均TSS和VSS分別下降24.42%和47.62%。過氧化鈣的投加可以有效去除污泥發(fā)酵液中的氨氮和正磷酸鹽,半連續(xù)運行期NH_4+-N、TP的平均濃度分別為286.33和17.42 mg/L。通過超過200 d的示范工程規(guī)模穩(wěn)定運行,混堿組、過氧化鈣組和氫氧化鈉組污泥厭氧發(fā)酵的凈利潤分別為229.14、257.37和10.49元/t。熱混堿和熱過氧化鈣是經(jīng)濟可行的污泥厭氧發(fā)酵預處理方法。(3)研究了示范工程規(guī)模下高含固污泥熱堿預處理聯(lián)合污泥發(fā)酵產(chǎn)酸的工藝運行效果。結(jié)果表明,高含固污泥經(jīng)過熱堿預處理后,污泥中SCOD增加了8.17倍,水解率達到56.82%;高含固污泥進行熱堿預處理對提高污泥中有機物的轉(zhuǎn)化效率以及降低整個工程能耗具有重要的作用。同時,高含固污泥發(fā)酵還會導致大量VFAs的積累,在半連續(xù)穩(wěn)定運行期間,發(fā)酵液中平均VFAs濃度為8.39 g/L,乙酸是含量最高的有機酸,比例可以達到62.10%。另外,半連續(xù)穩(wěn)定運行期平均有機酸產(chǎn)率為234.91 mg COD/g VSS。剩余污泥在經(jīng)過預處理和厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸后能得到充分的降解,發(fā)酵后TSS和VSS降解率分別是28.70%和48.21%。另外,溶解性蛋白質(zhì)和多糖的去除率達到61.25%和50.90%,溶解性蛋白質(zhì)和多糖的良好降解效果表明污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸示范工程運行穩(wěn)定。(4)考察了示范工程規(guī)模下共發(fā)酵對高負荷污泥厭氧發(fā)酵的促進效果。結(jié)果表明,在剩余污泥中添加餐廚垃圾進行熱堿預處理,可以使混合底物中的SCOD快速溶出,水解率達到55.12%。同時,剩余污泥中添加餐廚垃圾進行共發(fā)酵還可以有效提高VFAs產(chǎn)量和產(chǎn)率,運行期總酸的平均濃度為13.62 g/L,平均產(chǎn)酸率為379.31 mg COD/g VS。共發(fā)酵過程中乙酸和丁酸含量相當且都大于其他有機酸。另外,半連續(xù)運行期發(fā)酵液中SCOD達到29576.04 mg/L,且VFAs為主要組成成分,占68.52%。發(fā)酵液中TN、TP和氨氮的平均濃度達到1865.18、22.04和385.06 mg/L。餐廚垃圾的投加有利于產(chǎn)酸量提高的同時,發(fā)酵液中VFAs含量也較高,作為補充碳源時品質(zhì)較好。經(jīng)過共發(fā)酵混合底物的TS和VS降解率達到31.56%和55.65%。同時,餐廚垃圾的添加有利于提高底物中蛋白質(zhì)和多糖降解率,溶解性蛋白質(zhì)和多糖的降解率分別為70.85%和75.58%。
【學位單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

我國約有 90%的城市污水處理廠采用活性污泥法去除生活污水中的因此會導致大量剩余污泥（WAS）的產(chǎn)生和排放。有研究統(tǒng)計[2]，預污泥年產(chǎn)量將增長到 6000 萬噸（以 80%的含水率計）。，在我國城市污水處理廠建設(shè)與規(guī)劃過程中，常常忽視了剩余污泥的據(jù)報道，歐美等發(fā)達國家對于污水廠污泥的處理與處置問題非常重視常占到總投資的30%~50%，而在我國這一塊的費用僅占到總投資的[2]。由于這些未經(jīng)規(guī)范化處理與處置的污泥中含有大量的重金屬、病機污染物等有毒有害的物質(zhì)，因此當污泥排放到環(huán)境中時，會對地下二次污染，這將對人們的健康造成嚴重的危害[3]。因此，如何實現(xiàn)剩無害化以及資源化，已經(jīng)成為越來越多學者所關(guān)注的問題。泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸周知，剩余污泥含有大量的有機物，它是可以發(fā)酵產(chǎn) VFAs 的廉價基過發(fā)酵達到污泥的減量化和穩(wěn)定化。同時，剩余污泥的厭氧消化是一，其中主要為以下三個階段[4]：水解階段，產(chǎn)酸階段以及產(chǎn)甲烷階段-1 所示。
【參考文獻】

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4 張莉;城市污泥添加廚余垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的研究[D];江南大學;2010年

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本文編號：2890260