城市污泥的高效厌氧消化应用技术研究

论文总字数：28519字

摘 要

城镇污水的污泥的稳定化处理大多基于厌氧消化的原理。在厌氧消化的过程中，兼性细菌和专性厌氧菌在厌氧环境中将污泥中的有机物质降解为小分子有机质，之后的水解酸化过程将小分子有机质转化为更小的有机质，最终生成物质是二氧化碳和甲烷。城镇污水的污泥中有机物成分复杂，一般都是难以生物降解的物质，而且大部分以细胞内容物的形态存在。

传统的污泥厌氧消化法虽然能够回收污泥中资源，但是存在长反应周期、大池体、低有机质去除率以及低产气率等弊端，为了提高污泥厌氧消化的产量和效率，各种预处理方法开始被采用并研究。

本实验用南京市江宁区污水处理厂的污水污泥进行研究，分析了NaOH(PH=11)预处理、水热预处理、水热与碱联合预处理对污泥破壁效果、产气效果和VS去除率的影响，探究各预处理技术对破壁效果、产气效果和VS去除率的影响规律。设计最佳预处理技术并对其进行实验，比较分析相关预处理技术对半连续高温厌氧消化系统稳定性、产气效果和VS去除率的影响，并对各预处理技术进行比较。进行预处理之后，处理效果最好的为碱 水热预处理组，日产气量为2.06L，SCOD浓度为4150mg/L。

关键词：厌氧消化 预处理 脱水性能 化学调质 单位VS累积产气量

Abstract

The stabilization of sewage sludge is mostly based on the principle of anaerobic digestion. During anaerobic digestion, the organic matter in the sludge is degraded into small organic matter by the facultative and specific anaerobes in the anaerobic environment. The subsequent hydrolysis and acidification processes small organic matter into smaller organic matter, and the final product is carbon dioxide and methane. The organic compounds in sewage sludge are complex, which are generally difficult to biodegraded, and most of them exist in the form of cell contents.

Although the traditional sludge anaerobic digestion method can recycling sludge in resources, but there are long reaction cycle, large pool, low organic matter removal rate, and low yield rate of gas, in order to improve the output and efficiency of sludge anaerobic digestion, various pretreatment method begins to be used and researched.

In this experiment, sewage sludge from nanjing jiangning district sewage treatment plant was used for research. This topic analyses the NaOH (PH = 11) pretreatment, pretreatment, water, hot water and alkali pretreatment for sludge removal rate of broken wall effect, the effect of gas and VS, to explore the effect of pretreatment technology on the wall, gas effect and the influence law of VS removal rate. Design best pretreatment technology and carries on the experiment, the comparative analysis of relevant pretreatment technology half-and-half continuous high temperature anaerobic digestion system stability, the influence of the gas effect and VS removal rate, and carries on the pretreatment technology evaluation. After pretreatment, the treatment group with the best effect was the alkali water heat treatment group, with a daily gas volume of 2.06L and a SCOD concentration of 4150mg/L.

KEY WORDS: anaerobic digestion, pretreatment, dehydration, performance, chemical conditioning unit, cumulative gas production

目 录

摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract……………………………………………………………………………Ⅱ

第一章 1

1.1污泥的来源与性质 1

1.1.1 污泥的来源 1

1.1.2 我国城镇污泥的性质 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 3

1.3 污泥预处理技术 4

1.3.1 污泥预处理技术 4

1.3.2 污泥预处理技术 5

1.3.3化学预处理 5

1.4课题研究内容 6

1.4.1研究内容 6

1.4.2研究目的与创新性 6

第二章 不同预处理方法对污泥破壁效果的影响 7

2.1 实验材料 7

2.2 实验仪器和装置 7

2.3 实验方法 8

2.3.1 污泥配制 8

2.3.2 水热预处理 8

2.3.3 化学预处理 8

2.3.4 碱-水热耦合预处理 8

2.4 测量指标 8

2.4.1溶解性化学需氧量（SCOD）与TCOD(总化学需氧量) 8

2.5 实验结果 9

2.5.1溶解性化学需氧量（SCOD）与TCOD(总化学需氧量) 9

2.6 本章小结 10

第三章 不同预处理方法对污泥厌氧消化的影响 11

3.1实验材料 11

3.2 实验仪器和装置 11

3.2.1 实验仪器和设备 11

3.2.2 实验装置 11

3.3 实验方法 12

3.3.1污泥配制 12

3.3.2 水热预处理 12

3.3.3 碱预处理 12

3.3.4 碱-水热耦合预处理 12

3.4 测量指标 12

3.4.1 甲烷含量 12

3.4.2 产气量 13

3.4.3 pH值 13

3.4.4总挥发性固体（VS） 13

3.4.5 氨氮 13

3.4.6 溶解性化学需氧量（SCOD）与TCOD(总化学需氧量) 14

3.4.7 碱度 14

3.5 实验结果 15

3.5.1 产气量以及甲烷含量 15

3.5.2 pH值 16

3.5.3 碱度 17

3.5.4 氨氮 17

3.5.5 VS去除率 18

3.5.6 SCOD与TCOD 18

3.6 本章小结 20

第四章 预处理方式的经济性评价 221

4.1 假设情况 21

4.2预处理方法能量平衡情况 22

4.3不同预处理厌氧消化运行成本分析 24

第五章 结 论 25

致 谢 26

参考文献（References）……………………………………………………………27

1. 绪 论
   1. 污泥的来源与性质

1.1.1 污泥的来源

随着城市化建设的大力推行，更多的乡镇农村将污水汇集进行处理。而活性污泥法又被各大城镇污水处理厂广泛运用，污泥的产量随着人口以及污水量的增加而增长。全国的城镇污水处理厂总量在2010年底攀升到2496座，而运行中的城镇污水处理厂平均日处理污水量能达到1.25亿，污泥的含水率一般都为80%，该污泥的总产量超过两千万吨，其中被微生物处理的污水会产生大概六成的污泥^[2]。

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