污泥水热预处理厌氧消化技术研究

论文总字数：29812字

摘 要

厌氧消化被广泛应用于城镇污水污泥的稳定化处理。污泥中的有机物质经过厌氧消化可以得到降解，在厌氧条件下兼性细菌和专性厌氧菌可将有机物质降解为小分子有机质，这些小分子有机质进而水解酸化为更小的有机质，最终生成二氧化碳和甲烷。污泥中有机物成分复杂，多为难生物降解物质，而且多以细胞内容物的形态存在。为了提高污泥厌氧消化的产量和效率，不同的预处理方法被用于厌氧消化污泥的调质。水热预处理能够破坏污泥的絮体结构以及细胞壁，使得污泥细胞破碎而将胞内物质释放进入液相，近年来广受关注。本课题研究了70~100，30min水热预处理对污泥的破壁效果，发现随预处理温度的升高，污泥融胞效果越来越好，后续厌氧消化产气性能也更好。本课题同时还研究了絮凝剂投加量对厌氧消化沼渣脱水性能的影响，发现当投加PAC量为0.6g/g绝干污泥时能达到一般污水处理厂脱水污泥的效果。

关键词：厌氧消化 水热预处理 脱水性能

ABSTACT

Anaerobic digestion is widely used in the stabilization of municipal sewage sludge treatment. The organic matter in the sludge can be degraded by anaerobic digestion. Under anaerobic conditions, facultative bacteria and obligate anaerobes can degrade organic matter into small molecule organic matter, which is hydrolyzed and acidified into smaller organic matter , The final generation of carbon dioxide and methane. Sludge organic matter composition is complex, more difficult biological degradation of substances, and more to the existence of cell contents of the form. In order to improve the yield and efficiency of sludge anaerobic digestion, different pretreatment methods are used for anaerobic digestion of sludge. Hydrothermal pretreatment can destroy the floc structure of the sludge and the cell wall, so that the sludge cells are broken and the release of intracellular substances into the liquid phase has attracted much attention in recent years. In this paper, the effect of 70 ℃ ~ 100 ℃ and 30min hydrothermal pretreatment on sludge was studied. It was found that with the increase of pretreatment temperature, the effect of sludge was better and better. better. The effect of flocculant dosage on the dehydration performance of anaerobic digested biogas residue was also studied. It was found that when the dosage of PAC was 0.6 g / g dry sludge , the effect of dewatering sludge was achieved.

Keywords: anaerobic digestion thermal hydrolysis process dewaterability performance

目 录

摘 要 I

ABSTACT II

第一章 绪 论 1

1.1 污泥的性质 1

1.1.1 污泥的基本性质 1

1.1.2 我国城镇污泥性质 1

1.2 污泥厌氧消化 2

1.2.1 厌氧消化技术 2

1.2.2 厌氧消化反应原理 2

1.2.3 影响厌氧消化的主要因素 2

1.2.4 污泥厌氧消化存在的问题 3

1.3 污泥水热预处理技术 4

1.3.1 污泥预处理技术 4

1.3.2 水热预处理 4

1.3.3 高温水热预处理 4

1.3.4 低温水热预处理 4

1.4 课题研究内容 5

第二章 不同预处理温度对污泥破壁效果的研究 6

2.1 实验材料 6

2.2 实验仪器和装置 6

2.2.1 实验仪器和设备 6

2.2.2 实验装置 6

2.3 实验方法 7

2.3.1 污泥配制 7

2.3.2 水热预处理 7

2.4 测量指标 7

2.4.1 总固体（TS）与总挥发性固体（VS） 7

2.4.2 氨氮 8

2.4.3 溶解性化学需氧量（SCOD） 8

2.4.4 多糖 9

2.5 实验结果 10

2.5.1 TS与VS 10

2.5.2氨氮含量 11

2.5.3 SCOD 11

2.5.4溶解性多糖含量 12

2.6 本章小结 13

第三章 不同预处理温度对污泥厌氧消化产生的影响 14

3.1实验材料 14

3.2 实验仪器和装置 14

3.2.1 实验仪器和设备 14

3.2.2 实验装置 14

3.3 实验方法 15

3.3.1污泥配制 16

3.3.2 水热预处理 16

3.4 测量指标 16

3.4.1 甲烷含量 16

3.4.2 产气量 16

3.4.3 pH值 16

3.4.4 氨氮 16

3.4.5 SCOD 17

3.5 实验结果 18

3.5.1 产气量以及甲烷含量 18

3.5.2 pH值 18

3.5.3 氨氮 19

3.5.4 SCOD 20

3.6 本章小结 21

第四章 沼渣脱水性能实验 22

4.1 实验材料 22

4.2 实验仪器和装置 22

4.2.1 实验仪器和设备 22

4.2.2 实验装置 22

4.3 实验方法 23

4.3.1 污泥配制 23

4.3.2 水热预处理 23

4.3.3 絮凝剂投加 24

4.3.4 含水率测定 24

4.4 实验结果 24

4.5 本章小结 25

第五章 总 结 26

参考文献 27

致 谢 29

第一章 绪 论

目前我国大部分城镇污水处理厂采用活性污泥法处理污水，活性污泥法会产生剩余污泥，随着人口的增长和城市的发展，城镇污水厂规模越来越大，产生的剩余污泥也越来越多。截止2010年底，全国城镇污水处理厂数量达到2496座，建成投运的城镇污水处理厂每日处理能力达1.25亿^[1]，含水率为80%的湿污泥产量超过2000万吨，其中60%是典型生物工艺处理后的有机污泥^[2]。剩余污泥是多种微生物形成的菌胶团，其组成成分中很大一部分是水，此外还包含多种有机物和无机物。需要注意的是剩余污泥中的微生物有少数具有致病性，而且剩余污泥中还存在着寄生虫卵，若不加以处理就会造成污染。剩余污泥不经处理还会造成土地资源浪费，污泥中蕴含的能量也不能得以利用。剩余污泥作为一种常见的固体废物，对它的处理处置自然也要符合减量化、资源化、无害化以及资源化的基本原则，这也是近年来环保领域的热门课题。在“十二五”规划中规定城镇污泥处理处置规模将在原有的3000万吨/年的基础上新增518万吨/年，但这项规划任务到2015年底完成并不理想，所以有效的对城镇污泥进行处理处置也必将成为“十三五”规划中需要引起重视的问题。

1.1 污泥的性质

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