【摘要】：隨著我國城市化進(jìn)程的發(fā)展和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的提高,污水的處理程度不斷加深,剩余污泥(Sewage Sludge,SS)作為污水處理的副產(chǎn)物也隨之增加。厭氧消化是目前處理SS較為常見的處理方式,處理后以收集生物氣的形式實(shí)現(xiàn)對污泥中有機(jī)質(zhì)的利用。厭氧消化過程中由于水解緩慢導(dǎo)致整體反應(yīng)效率較低,因此厭氧消化前常通過預(yù)處理的方式來增強(qiáng)污泥水解進(jìn)程進(jìn)而提高整體反應(yīng)效率。本文利用造紙白泥浸出液(Lime Mud Filtrate,LMF)對SS進(jìn)行預(yù)處理,探究其對于污泥的破解效果以及對厭氧消化進(jìn)程的影響,目的是通過聯(lián)合處理實(shí)現(xiàn)“雙廢”的綜合利用。本文主要研究情況如下:(1)SS在LMF預(yù)處理下的破解效果。將污泥浸泡在LMF pH(8-11)中48 h后結(jié)果表明:與對照組相比,試驗(yàn)組中可溶性總有機(jī)碳(STOC)和可溶性化學(xué)需氧量(SCOD)的最大增量分別為27%和91.7%;隨著LMF pH的增加,SS的VS從53.0±0.2%減少到45.6±0.2%。因此LMF預(yù)處理可以明顯提高污泥破解效果,加快有機(jī)物質(zhì)的溶出,有效提高水解效率。(2)LMF強(qiáng)化污泥高溫發(fā)酵產(chǎn)氫研究。將各組預(yù)處理后的污泥接種等量的發(fā)酵產(chǎn)氫菌,在55±1°C的條件下反應(yīng)72 h進(jìn)行產(chǎn)氫試驗(yàn)。研究表明,利用LMF pH=10處理的這組可以獲得最大的氫氣產(chǎn)率38.3 mL/gVS,是對照組的2.2倍。此外,在產(chǎn)氫結(jié)束后測得SCOD的最大去除率可以達(dá)到39.1%,說明污泥在經(jīng)過LMF預(yù)處理后,能夠有效促進(jìn)產(chǎn)氫菌對系統(tǒng)中有機(jī)底物的利用,從而提高氫氣產(chǎn)率。(3)LMF強(qiáng)化污泥高溫厭氧消化研究。將預(yù)處理后的污泥接種等量的厭氧菌在55±1°C的條件下進(jìn)行厭氧消化,結(jié)果表明,經(jīng)過LMF預(yù)處理后的污泥可以大幅度縮短厭氧消化時(shí)間,甲烷的產(chǎn)量與預(yù)處理時(shí)LMF的pH存在密切的關(guān)系。隨著pH的升高產(chǎn)氣量顯示出先升高后降低的趨勢。當(dāng)pH=9時(shí),污泥取得最大累積產(chǎn)氣量為1306.5 mL,產(chǎn)甲烷率為145.2 mL/gVS。同時(shí)VS的去除率達(dá)到25.0%,COD的去除率達(dá)到75.2%,但是當(dāng)LMF的pH過低或大于9時(shí),甲烷的累積產(chǎn)氣量出現(xiàn)降低,有機(jī)物去除率也出現(xiàn)一定程度的下降。(4)LMF預(yù)處理污泥在中溫條件下的產(chǎn)氫效果。由于嗜溫產(chǎn)氫菌與嗜熱產(chǎn)氫菌的反應(yīng)機(jī)理有一定的差異,因此本試驗(yàn)研究了預(yù)處理后的污泥在35±1°C條件下發(fā)酵產(chǎn)氫72 h的情況。試驗(yàn)表明,在中溫條件下,產(chǎn)氫量隨著LMF pH的升高而升高,當(dāng)預(yù)處理添加的pH=11時(shí),產(chǎn)氫量達(dá)到最大為170.2 mL,同時(shí)產(chǎn)氫率為18.9 mL/gVS,相比高溫條件下最大產(chǎn)氫率(38.3 mL/gVS)下降較為明顯。(5)LMF預(yù)處理污泥中溫厭氧消化研究。本試驗(yàn)研究了在35±1°C的條件下,接種物產(chǎn)甲烷菌與預(yù)處理污泥聯(lián)合厭氧消化的產(chǎn)氣情況。結(jié)果表明,隨著預(yù)處理pH的升高(7~11),累積產(chǎn)氣量展現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。當(dāng)LMF的pH=9時(shí),累積產(chǎn)氣量達(dá)到最大值為1224.6 mL,產(chǎn)甲烷率為136.1 mL/gVS。此時(shí),VS的去除率為23.8%,COD的去除率達(dá)到72.3%。(6)經(jīng)過經(jīng)濟(jì)效益分析,在高溫和中溫厭氧條件下,甲烷產(chǎn)率最高分別可以達(dá)到145.2 mL/gVS和136.1 mL/gVS,但是中溫厭氧消化過程消耗電能更少,在產(chǎn)率相當(dāng)?shù)那闆r下可以獲得更加經(jīng)濟(jì)的處理效果。從經(jīng)濟(jì)性和可操作性方面考慮,LMF強(qiáng)化污泥厭氧消化是一種具有潛力的綜合處理方法。
【圖文】：

移提供能量[71]。在發(fā)酵產(chǎn)氫過程中，F(xiàn)e2+濃度直接影響產(chǎn)氫菌細(xì)胞的生長及氫氣的釋放，王勇等[73]研究表明 Fe2+濃度由 0 mg/L 增加到 200 mg/L 時(shí)，，H2產(chǎn)量逐漸增加；當(dāng) Fe2+的濃度達(dá)到 300 mg/L 時(shí)，H2產(chǎn)量開始下降。電導(dǎo)率與總?cè)芙夤腆w濃度都可以反映出液體的導(dǎo)電性，二者隨著 LMF pH 值的增加均呈現(xiàn)出上升趨勢。在污泥厭氧消化過程中，種間電子傳遞直接影響著互營氧化產(chǎn)甲烷的效率，同時(shí)也是互營細(xì)菌與產(chǎn)甲烷菌各自獲取生長所需能量的重要途徑。馮雪梅[74]研究發(fā)現(xiàn)，厭氧消化系統(tǒng)的導(dǎo)電性影響著微生物的種間電子轉(zhuǎn)移，導(dǎo)電性能越好的系統(tǒng)，其種間電子轉(zhuǎn)移的進(jìn)程會(huì)更加迅速，厭氧消化產(chǎn)甲烷效果也更好。綜合各種理化性質(zhì)分析，造紙白泥浸出液中含有多種微量元素且導(dǎo)電性能良好的堿性液體，這也為下一步對于剩余污泥的預(yù)處理以及之后的厭氧消化進(jìn)程提供了積極地理論支持。2.2.2 洗脫后濾餅的微觀結(jié)構(gòu)造紙白泥洗脫前后微觀結(jié)構(gòu)對比圖如圖 2.1 所示

圖 3.3 剩余污泥預(yù)處理前后 pH 變化圖3.3.2 LMF 預(yù)處理對污泥 SCOD 以及 VS 的影響SCOD 代表了污泥液相中可溶性有機(jī)物以及其他還原性物質(zhì)的總量，是表征污泥破解程度和可生化性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。經(jīng) LMF 預(yù)處理后，剩余污泥樣品的 SCOD的變化如圖3.4所示：從變化趨勢來看，各組污泥液相中的SCOD含量均出現(xiàn)上升，并且添加LMF的各試驗(yàn)組污泥液相中SCOD的增加量明顯高于只進(jìn)行低溫?zé)崽幚淼膶φ战M。隨著 pH 的升高，SCOD 出現(xiàn)遞增的趨勢，當(dāng)添加的 LMF-pH=11 時(shí)，
【學(xué)位授予單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X793

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