本文關(guān)鍵詞：高含固污泥厭氧消化特性及硫控制技術(shù)研究

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【摘要】：隨著城市污水處理廠數(shù)量及污水處理量的增加,污泥產(chǎn)量也隨之增加,2013年我國城市污水處理廠污泥產(chǎn)量為3000萬噸(含水率按80%計算),而污泥的安全處置率小于20%。厭氧消化是污水處理廠普遍采用的污泥穩(wěn)定工藝,在去除有機物的同時產(chǎn)生沼氣,但存在消化效率低、停留時間長等問題,這是由于污泥水解過程限制了厭氧消化的速度。國內(nèi)外對多種污泥預(yù)處理工藝進行研究,目前認為熱水解是一種高效的預(yù)處理技術(shù),在有效提高消化效率及沼氣產(chǎn)量的同時提高污泥的脫水性能。高含固污泥厭氧消化是將進料固體含量提高至10%以上,具有減小厭氧消化反應(yīng)器容積、降低能耗、提高單位容積沼氣產(chǎn)率等優(yōu)點。同時,污泥在厭氧消化過程中所產(chǎn)生的沼氣是一種新型能源,但沼氣中所含的H_2S是一種劇毒氣體,對人體及設(shè)備都有極大危害,因此必須予以去除。以西安市某污水處理廠脫水污泥為研究對象,采用熱水解預(yù)處理裝置及完全混合式厭氧消化反應(yīng)器,在最佳熱水解條件(165℃、50min)的基礎(chǔ)上,研究了含固率為10%污泥厭氧消化中的組分轉(zhuǎn)化,探討了熱水解污泥直接脫水后脫水液單獨消化的工藝可行性;同時以高含固污泥厭氧所產(chǎn)沼氣為對象,分別研究了池內(nèi)及池外兩種不同方式下,沼氣中硫化氫的去除效果。得出的結(jié)論如下:(1)高含固污泥及厭氧消化組分轉(zhuǎn)化試驗表明:高含固污泥經(jīng)熱水解預(yù)處理后,細胞壁被破壞,有機物可有效水解至液相,VSS水解率達到42.9%,熱水解可有效促進厭氧消化過程;熱水解中溫厭氧消化系統(tǒng)的消化性能最佳,COD去除率高(43.1%);熱水解高溫厭氧消化由于氨濃度過高產(chǎn)生抑制,系統(tǒng)穩(wěn)定性較差;未水解高含固污泥由于水解步驟的限制,COD去除率低于31.1%;高含固污泥厭氧消化后沼氣中硫化氫濃度低于210ppm,遠低于常規(guī)污泥厭氧消化中沼氣硫化氫濃度;(2)熱水解高含固有機物分布及厭氧消化特性試驗表明:污泥可利用有機物中74.0%在水熱預(yù)處理之后被轉(zhuǎn)移至液相,是厭氧消化所產(chǎn)沼氣的主要來源,脫水液厭氧消化產(chǎn)甲烷速率大于熱水解污泥;熱水解污泥離心脫水后,固液兩相的體積比為17:3,脫水液采用UASB處理,裝置體積僅為AD工藝厭氧消化裝置體積的1.3%;并且高含固污泥熱水解-脫水-脫水液厭氧消化工藝所產(chǎn)沼氣燃燒熱能可以自給自足,無需額外輸入能量,可有效降低運行費用;(3)針對高含固污泥及熱水解高含固污泥分別進行源頭抑硫試驗,結(jié)果表明:隨著含鐵污泥中Fe/S的增加,兩者在消化過程中,沼氣產(chǎn)量及甲烷濃度均會有所降低;同時,Fe~(3+)污泥的投加可有效降低沼氣中硫化氫的濃度,當Fe/S由0上升至7.75時,兩者消化所產(chǎn)沼氣中的硫化氫濃度可分別降至21.4ppm、14.1ppm;含鐵污泥消化過程中硫化物主要以不溶態(tài)硫化物的形式存在(占總硫化物的90%以上),主要是因為含F(xiàn)e~(3+)污泥的投加可以有效將溶解態(tài)硫化物及氣態(tài)硫化物轉(zhuǎn)化為硫化亞鐵,氣態(tài)硫化物隨著Fe~(3+)投加量的增加可被有效去除;(4)低濃度沼氣生物脫硫試驗中:隨著氣液比的增加,出口硫化氫濃度呈增加趨勢,當氣液比達到16時,出口硫化氫濃度為10.2±1.1ppm,實際運行中可以適當降低氣液比,減少運行成本;p H通過影響硫化氫的溶解度來影響其去除效率,隨著營養(yǎng)液p H的降低,出口硫化氫濃度呈現(xiàn)增加的趨勢,最佳p H為7.5~8.5之間;循環(huán)液溫度是影響脫硫菌活性的一個環(huán)境因素,溫度的下降會降低菌群活性,去除率降低,實際運行可將溫度控制在30~35℃,脫硫效果良好;溶解氧的變化會影響脫硫產(chǎn)物的形態(tài),對硫化氫去除率影響較小;對沼氣生物脫硫進行宏基因組的分析結(jié)果顯示在反應(yīng)器出現(xiàn)較好的處理效果時,菌群中出現(xiàn)了一定數(shù)量的硫氧化菌、自養(yǎng)反硝化脫硫菌和硫還原菌。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
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本文編號：1287835