高含固率高氮污泥厌氧消化工艺的研究
随着我国环境质量标准的完善,在污水处理效率不断提高的同时,污泥的产量也急剧增加,未经稳定处理的污泥给水体和大气带来二次污染,严重威胁环境和人类活动,因此,对污泥的处理和资源化成为目前研究的热点。在众多的污泥处理处置方法中,厌氧消化工艺由于具有耗能低、处理效果好、能够产生沼气等优势得到广泛应用。目前,厌氧消化工艺已经成为一种比较成熟的污泥处理技术,但是高含固率污泥的厌氧消化工艺仍存在很多难点,比如搅拌条件难以控制、氨氮和重金属浓度高容易对微生物活性产生抑制等。 本课题的研究对象即水产品加工厂的脱水污泥,具有含固率高、含氮量高的特点。课题主要研究含固率(TS)、碳氮比(C/N)、接种量和搅拌频率对高含固率、高氮污泥厌氧消化过程的影响,通过分析挥发性脂肪酸(VFA)、挥发性固体(VS)、氨氮浓度、总有机碳(TOC)含量和产气量等各项指标的变化以及微生物群落结构,探索高含固率高氮污泥厌氧消化系统快速启动的可行性,分析不同条件下的厌氧消化效能和产气效果,确定高含固率、高氮污泥厌氧消化系统最佳运行条件。 结果表明,高含固率、高氮污泥在接种量为20％时,起始氨氮浓度超过氨氮抑制浓度,但系统在8~10d仍然能顺利启动产气,且启动阶段没有出现酸抑制现象。VFA浓度在前10d有所升高,但尚未达到抑制浓度。厌氧消化的周期分别为70d到90d不等,相比低含固率污泥和碳氮比适中的污泥而言,消化周期较长。 系统稳定产气后的微生物群落结构分析说明污泥含氮量越高、C/N越低,消化系统内的菌落越多。不同C/N的污泥消化系统中,优势种群不同,C/N越高,优势菌群种类越少,共有的优势菌群密度越低。 起始氨氮浓度为1439mg/L的污泥在TS10%条件下进行中温厌氧消化,消化过程中氨氮浓度逐渐升高,结束时高达3420mg/L,运行过程中日产气量变化同低氨氮浓度的对照组产气量变化规律一致。证明产甲烷菌在启动过程中已经适应了高浓度氨氮的环境,逐渐升高的氨氮浓度没有对甲烷菌产生抑制,厌氧消化系统能够稳定产气。消化过程中TN浓度没有明显的变化,说明有机氮分解为氨氮后,多数存在于消化液中,基本没有氮素的损失。 接种量20%和30%的反应组日产气量和有机物去除效率相差不大,为了提高污泥单位容积处理量和产气量,确定接种量为20%更符合经济性的要求。综合四组不同影响因素的对比实验,得出采用连续搅拌,工艺条件参数为TS10%、C/N12(即浮渣和剩余污泥混合)、接种量20%时,高含固率、高氮污泥在进行厌氧消化时能够得到较高的产气量和较好的消化效果,且 VS产气量达到572mL/gVS,VS去除率达到34%。
含固率;厌氧消化;高氮污泥;微生物活性
中国海洋大学
硕士
环境工程
金春姬
2014
中文
X703
69
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）