本文關(guān)鍵詞：污泥厭氧消化預(yù)處理試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 污泥 厭氧消化 預(yù)處理 超聲波 復(fù)合酶

【摘要】：近年來(lái)我國(guó)市政污泥產(chǎn)量保持較高增幅,僅2015年產(chǎn)生量就達(dá)到3500萬(wàn)噸左右,如此龐大的污泥產(chǎn)量只有不到20%得到規(guī)范化處理處置。從節(jié)能減排的角度來(lái)看,污水處理設(shè)施僅完成了一半或者2/3的任務(wù),污泥處理問(wèn)題亟待解決。厭氧消化技術(shù)作為污泥減量化、穩(wěn)定化、資源化、無(wú)害化的最佳途徑已經(jīng)得到越來(lái)越多的重視,然而傳統(tǒng)污泥厭氧消化法存在污泥水解速率緩慢、消化池體積龐大、產(chǎn)氣率低等缺點(diǎn)。綜合考慮現(xiàn)有各種預(yù)處理技術(shù)的特點(diǎn)以及市政脫水污泥的性質(zhì),本課題選用超聲波、復(fù)合淀粉酶-蛋白酶溶解污泥釋放有機(jī)質(zhì),以達(dá)到提高污泥厭氧消化速率和沼氣產(chǎn)率的目的。在進(jìn)行污泥厭氧發(fā)酵之前,首先探索優(yōu)化了超聲波預(yù)處理的作用時(shí)長(zhǎng)以及復(fù)合酶的總投加量、配比、反應(yīng)溫度等條件參數(shù)。采用預(yù)處理污泥進(jìn)行單批次及連續(xù)厭氧消化試驗(yàn),考察了消化過(guò)程中生物氣的產(chǎn)生情況以及消化過(guò)程中污泥TS、VS等的變化情況,分析了預(yù)處理技術(shù)對(duì)污泥厭氧消化效果的影響。消化過(guò)程中檢測(cè)污泥SCOD、pH值、VFAs、氨氮等理化指標(biāo)及污泥細(xì)菌總數(shù)的變化情況,分析了預(yù)處理技術(shù)促進(jìn)污泥厭氧消化的機(jī)理。最后,通過(guò)快速啟動(dòng)試驗(yàn)研究了預(yù)處理污泥厭氧消化快速啟動(dòng)的效果：通過(guò)SRT調(diào)整試驗(yàn)分析了預(yù)處理污泥厭氧消化在不同SRT條件下的產(chǎn)氣和有機(jī)質(zhì)去除情況。主要研究結(jié)果如下：(1)試驗(yàn)用頻率為40 KHz,功率為600 W的超聲波破解污泥,最佳作用時(shí)長(zhǎng)為16 min,此時(shí)污泥溶解率為18.4%。投加復(fù)合酶污泥溶解效果優(yōu)于投加單一淀粉酶或蛋白酶,復(fù)合酶最優(yōu)化酶配比為2：1(淀粉酶：蛋白酶)、反應(yīng)溫度為35 ℃,此條件下6h內(nèi)污泥上清液SCOD累積量達(dá)20250 mg·L-1,污泥溶解效果最好。(2)預(yù)處理污泥單批次厭氧消化累積量產(chǎn)氣量大于對(duì)照組,超聲波預(yù)處理組和酶預(yù)處理組分別比空白對(duì)照組高8.76%和11.14%；預(yù)處理污泥單批次厭氧消化先于對(duì)照組完成：對(duì)照組用時(shí)45天；酶預(yù)處理組用時(shí)最短,僅為31天；超聲波預(yù)處理組為37天。預(yù)處理大大縮短了厭氧消化所需時(shí)間,同時(shí)提高了污泥VS的降解速率。(3)連續(xù)厭氧消化酶預(yù)處理組和超聲波預(yù)處理組日產(chǎn)氣量平均值分別為24.71L和22.87 L,高于對(duì)照組的15.28 L。預(yù)處理污泥在連續(xù)厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)氣量增大,VSr明顯提高,各組VSr大小依次為超聲波預(yù)處理組(44.42%)酶預(yù)處理組(42.65%)空白對(duì)照組(28.98%)。(4)預(yù)處理為系統(tǒng)啟動(dòng)初期厭氧消化菌的馴化增殖提供了豐富的可溶性有機(jī)質(zhì),使其馴化速度加快,而且消化污泥pH值更有利于產(chǎn)甲烷菌的生存。預(yù)處理污泥厭氧消化過(guò)程均出現(xiàn)VFAs、氨氮、FAN的大量積累,但均未對(duì)產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生明顯抑制,其耐受高濃度氨氮及VFAs的能力得到增強(qiáng)。超聲波溶解污泥菌體破解率為19.7%,復(fù)合酶預(yù)處理該值僅為3.61%,但復(fù)合酶隨污泥進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)后將持續(xù)發(fā)揮作用。(5)超聲波、復(fù)合酶試驗(yàn)組厭氧消化接種啟動(dòng)分別僅用10天、13天,而對(duì)照組需20天以上,而且預(yù)處理提高了系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程污泥VS的降解速率。預(yù)處理污泥厭氧消化系統(tǒng)能夠承受較小的SRT和較高的污泥負(fù)荷,同時(shí)得到較高的日產(chǎn)氣量。污泥經(jīng)超聲波和復(fù)合酶預(yù)處理后連續(xù)厭氧消化最佳SRT分別為12天左右和16天左右,未經(jīng)預(yù)處理的污泥則大于20天；經(jīng)預(yù)處理后污泥厭氧消化VSr也明顯提高。
【關(guān)鍵詞】：污泥 厭氧消化 預(yù)處理 超聲波 復(fù)合酶
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-30
• 1.1 剩余污泥的來(lái)源及特性12-14
• 1.1.1 污泥的來(lái)源與性質(zhì)12-13
• 1.1.2 剩余污泥組分13-14
• 1.2 污泥處理處置技術(shù)概況14-16
• 1.2.1 傳統(tǒng)污泥處置方法14-15
• 1.2.2 污泥穩(wěn)定化技術(shù)15-16
• 1.3 污泥厭氧消化技術(shù)16-20
• 1.3.1 厭氧消化理論的發(fā)展16-17
• 1.3.2 影響污泥厭氧消化的因素17-20
• 1.3.3 污泥厭氧消化速率問(wèn)題20
• 1.4 污泥厭氧消化預(yù)處理技術(shù)20-26
• 1.4.1 熱預(yù)處理法20-22
• 1.4.2 堿預(yù)處理法22-23
• 1.4.3 臭氧氧化預(yù)處理法23-24
• 1.4.4 超聲波預(yù)處理法24
• 1.4.5 酶預(yù)處理法24-26
• 1.5 課題主要內(nèi)容及意義26-30
• 1.5.1 研究目的及意義26-27
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容27
• 1.5.3 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題27-29
• 1.5.4 技術(shù)路線29-30
• 第2章 試驗(yàn)材料和分析方法30-35
• 2.1 污泥來(lái)源與性質(zhì)30
• 2.2 采樣和分析前處理30
• 2.3 常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目分析測(cè)試方法30-31
• 2.4 檢測(cè)儀器及設(shè)備31-32
• 2.5 消化反應(yīng)裝置32
• 2.6 其它檢測(cè)方法32-35
• 2.6.1 總固體含量(TS)和揮發(fā)性固體(VS/TS)含量的測(cè)定32-33
• 2.6.2 總產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率的測(cè)定33
• 2.6.3 游離氨(FAN)的計(jì)算33-34
• 2.6.4 污泥細(xì)菌總數(shù)測(cè)定試驗(yàn)主要步驟34-35
• 第3章 預(yù)處理?xiàng)l件參數(shù)的優(yōu)化試驗(yàn)研究35-41
• 3.1 試驗(yàn)方案35-36
• 3.1.1 超聲波預(yù)處理試驗(yàn)方案35
• 3.1.2 酶預(yù)處理試驗(yàn)方案35-36
• 3.2 試驗(yàn)結(jié)果與討論36-40
• 3.2.1 超聲波預(yù)處理時(shí)間的優(yōu)化36-37
• 3.2.2 酶預(yù)處理參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)37-39
• 3.2.3 一定范圍內(nèi)復(fù)合淀粉-蛋白酶促進(jìn)污泥溶解的數(shù)學(xué)模型39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第4章 預(yù)處理對(duì)厭氧消化效果的影響41-54
• 4.1 試驗(yàn)方案41-42
• 4.2 預(yù)處理對(duì)單批次厭氧消化的影響42-50
• 4.2.1 預(yù)處理對(duì)厭氧消化產(chǎn)氣的影響42-48
• 4.2.2 預(yù)處理對(duì)單批次厭氧消化有機(jī)質(zhì)去除情況的影響48-50
• 4.3 預(yù)處理污泥連續(xù)厭氧消化試驗(yàn)50-52
• 4.3.1 預(yù)處理污泥連續(xù)厭氧消化日產(chǎn)氣量分析50-51
• 4.3.2 預(yù)處理污泥連續(xù)厭氧消化TS、VS變化情況分析51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第5章 預(yù)處理促進(jìn)污泥厭氧消化的機(jī)理研究54-65
• 5.1 試驗(yàn)方案54-55
• 5.2 消化污泥中SCOD含量的變化55-56
• 5.3 預(yù)處理污泥厭氧消化系統(tǒng)穩(wěn)定性56-62
• 5.3.1 消化污泥pH值變化情況57-58
• 5.3.2 消化污泥VFAs含量變化情況58-59
• 5.3.3 消化污泥氨氮含量變化情況59-60
• 5.3.4 消化污泥FAN含量變化情況60-62
• 5.4 預(yù)處理前后污泥中細(xì)菌總數(shù)變化情況62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 第6章 預(yù)處理污泥中溫厭氧消化快速啟動(dòng)與SRT調(diào)整65-74
• 6.1 試驗(yàn)方案65-66
• 6.2 預(yù)處理污泥厭氧消化快速啟動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果分析66-69
• 6.2.1 系統(tǒng)產(chǎn)氣量變化情況66-67
• 6.2.2 消化污泥TS、VS減量情況67-69
• 6.3 預(yù)處理污泥厭氧消化SRT調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果分析69-73
• 6.3.1 不同SRT條件下的日產(chǎn)氣量情況69-70
• 6.3.2 不同SRT條件下厭氧消化系統(tǒng)VSr情況70
• 6.3.3 預(yù)處理污泥厭氧消化VSr響應(yīng)SRT變化的理論值與實(shí)際值對(duì)比70-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 第7章 結(jié)論與建議74-76
• 7.1 試驗(yàn)結(jié)論74-75
• 7.2 研究建議75-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 后記82-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表情況83-84
• 附錄英文縮寫與中文名稱對(duì)照84

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