污泥的高温微好氧消化-厌氧消化工艺研究

城市污泥含有大量有机物和病原菌,需要稳定化处理。采用新型工艺高温微好氧与中温厌氧两级消化工艺(ATMD-MAD)处理城市污泥,与全程厌氧消化工艺(MAD)相比,不仅回收能源气体甲烷,而且缩短稳定化停留时间。55℃高温微好氧消化停留时间为2 d,后接35℃中温厌氧消化共运行24 d。结果表明,在ATMD-MAD系统中污泥的挥发性悬浮固体VSS去除率能在22 d时达到污泥稳定化要求的40%以上。ATMD-MAD工艺的单位VSS甲烷产量最高为496 m L/g VSS高于MAD工艺。在消化的前14天,可溶性挥发有机酸VFA在ATMD-MAD系统中的总量比MAD高出20%;在消化的第2天,ATMD-MAD系统中可溶性COD(SCOD)高出MAD工艺43.8%。ORP的变化反映了ATMD-MAD工艺保持了较好的厌氧状态,消化开始时的头2天限量曝气并没有给厌氧带来冲击。     

城市污水污泥高温好氧/中温厌氧两级消化研究

采用高温好氧/中温厌氧两级污泥消化(AerTAnM)工艺处理城市污水污泥,通过考察挥发性悬浮固体(VSS)去除率和沼气产量,研究了进泥浓度、中温相污泥投配率、搅拌速度、高温相污泥停留时间(SRT)对AerTAnM工艺消化效率的影响。结果表明,AerTAnM工艺的最佳运行条件:进泥总悬浮固体(TSS)为4.2%(质量分数),VSS为26.59g/L,高温相SRT为2.0d,中温相污泥投配率为8%,搅拌速度为100r/min。在该最佳运行条件下,系统稳定运行阶段出泥VSS去除率达45%以上,沼气产量达到1.06L/g(以VSS计),粪大肠杆菌和蛔虫卵的杀灭率达到95%以上,出泥可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)控制要求。     

剩余污泥热水解厌氧消化中试研究

针对糖纸厂污水活性污泥法处理后剩余污泥进行热水解厌氧消化中试研究,结果表明,热水解预处理工艺能够有效改善污泥性质,SCOD与VFA分别提高5.2和7.6倍,在厌氧消化过程中随着水力停留时间(HRT)缩短,消化罐有机负荷和比沼气产率提高,在2.5 kg VS/(m3·d)、HRT=12 d条件下达到28.1Nm3/t.整个厌氧消化过程中无过度酸化现象发生,沼气甲烷含量稳定,平均达到60％.     

污泥与高浓度有机废物厌氧消化反应中的产气量

研究了高温／中温两相厌氧消化反应器系用以同时处理污泥与不同高浓度有机废物时产气及产甲烷的变化特性。结果表明，气体及甲烷主要是在第二段的中温消化反应器内产生。当中温消化反应器的有机负荷ＶＳ为１．６５￣３．１０ｋｇ／ｍ＾３ｄ时，稳态条件下的平均产气量为１．９５８￣４．０２０ｍ＾３／ｄ，气体中甲烷的平均组成为６５％￣７３％，甲烷的比产率为０．３９７￣０．５１１ｍ＾３／ｋｇＶＳ。     

连续式两相厌氧消化的产气潜能

为了考察连续式两相厌氧消化过程及产酸相、产甲烷相最佳水力停留时间和产气潜能,并与序批式单相厌氧消化实验比较,采用生活垃圾、粪便、餐厨垃圾、污泥混合物料为消化原料,进行中温连续式两相厌氧消化和序批式单相厌氧消化实验。结果表明,单相厌氧消化产气潜能为242 m~3·t~(-1)TS,两相厌氧消化产气潜能达到380m~3·t~(-1)TS以上,提高了57.6%。两相厌氧消化最佳水力停留时间为14d,比单相厌氧消化的水力停留时间缩短了一半,并且连续式两相厌氧消化过程比单相厌氧消化具有更高的运行稳定性。     

CaO_2对污泥厌氧消化性能的影响

近年来,污泥厌氧消化得到了广泛关注,一方面能够实现污泥的减量化,另一方面又能得到有价值的消化产品。由于水解过程是限制厌氧反应的重要步骤,因此利用CaO_2强化污泥厌氧消化中水解和酸化过程。结果表明,适量的CaO_2的投加量能够显著促进污泥的水解和酸化过程,但对甲烷化有抑制作用。当CaO_2投加量为0.2g/g(污泥以挥发性悬浮固体(VSS)计)时,挥发性脂肪酸(VFA)的最大积累量为253.6mg/g,但CaO_2对VFA的组成影响不大。     

金属铁铝对混凝强化初沉污泥中温厌氧消化的影响

选取FeCl3和AlCl2·6H2O作为混凝剂对城市污水进行一级强化混凝处理，降低二级生物处理的进水负荷，减少污水生物处理系统的能量消耗。主要研究混凝过程投加的金属盐对一级强化混凝产生的初沉污泥中温厌氧消化的影响。和剩余污泥相比，初沉污泥更适合厌氧消化处理，污泥降解性能和产气性能更高。当采用城市污水一级强化混凝处理时，污泥中的金属和金属盐水解引起的pH降低，使混凝强化初沉污泥的厌氧消化受到一定抑制。随着污泥中铝含量的降低和铁含量的增加，厌氧消化的COD降解率和挥发性固体（Vs）降解率逐渐升高，生物气产量逐渐增大，产气速率加快。当混凝强化初沉污泥只含有铁时（铁含量为10．16mg／L），混凝强化初沉污泥厌氧消化效果最好，产气稳定，而且产气速率高，生物气产量为237mL，生物气甲烷含量为55．5％，降解单位Vs产气量为0．80L／g，均高于其他含铝的混凝强化初沉污泥。污泥中的铁对初沉污泥厌氧消化的抑制作用远远小于铝的作用，说明铁盐适合用于城市污水的一级强化混凝处理。     

γ-射线辐照法改善城市污水厂剩余污泥厌氧消化特性的研究

采用γ-射线辐照法对城市污水厂剩余污泥进行预处理，从固体组分、可溶性组分及厌氧产气量等角度来探讨γ-射线辐照法改善城市污水厂剩余污泥厌氧消化特性的可行性。结果表明，经γ-射线辐照处理后，污泥的平均粒径减小，在辐照剂量为6．51-30．75kGy范围内，粒径的减小率达30％-50％；可溶性有机组分随着辐照剂量升高而增加，当辐照剂量为19．4kGy时，SCOD增加率达552．5％；与未辐照相比，污泥经2．48、6．51、11．24kGy辐照处理后，厌氧消化累计产气量分别增加8．89％、19．74％和35．81％。γ-射线辐照法是一种有效的改善污泥厌氧消化特性的方法，11．24kGy左右的剂量可作为污泥预处理的最佳剂量。     

两相厌氧消化工艺处理鸡粪

以鸡粪为发酵原料,采用序批式两相厌氧消化工艺在中温条件(37℃)下对其进行消化处理。分别将水解酸化相和产甲烷相pH值控制在5.5±0.3和7.0±0.3,通过改变进样含固率(TS)研究有机负荷(OLR)对两相消化系统处理鸡粪过程中污染物转化和去除效果的影响。结果表明,水解酸化相出水总有机碳(TOC)、挥发酸(VFAs)和氨氮(NH4+-N)浓度都随OLR升高而升高。VFAs组成相对稳定,其中乙酸占总VFAs浓度的57%～64%,其次为正丁酸和丙酸。产甲烷相出水TOC和VFAs稳定在较低水平,TOC去除率最大达到90%以上。产甲烷相进水氨氮主要以NH4+形式在反应器内不断积累。实验后期产甲烷相生物气中甲烷体积分数维持在64%上,证明两相消化系统在实验条件下良好运行。     

不同园林废弃物对污泥和餐厨垃圾厌氧消化的影响

将甘蔗叶、小心叶薯和合欢按不同的物料配比加入到污泥和餐厨垃圾中,考察了3种园林废弃物对污泥和餐厨垃圾厌氧消化处理的影响.实验结果表明,添加小心叶薯、甘蔗叶和合欢可显著提高污泥厌氧消化的沼气总产量以及甲烷总产量.当污泥与甘蔗叶以5:3的湿质量比混合时厌氧消化效果最佳,此时沼气总产量、甲烷总产量分别为污泥对照组的22.4、37.7倍.然而,甘蔗叶对提高餐厨垃圾厌氧消化效果的作用有限,合欢对餐厨垃圾厌氧消化具有明显抑制作用,添加合欢后沼气总产量比餐厨对照组低48％.     

臭氧预处理—厌氧消化工艺促进剩余污泥减量化的研究

主要研究了臭氧氧化对剩余污泥的破解效果及污泥厌氧消化效率的影响.结果表明,随着臭氧投加量的增加,悬浮物(SS)、可挥发性悬浮物(VSS)逐步减少,而剩余污泥上清液中的溶解性COD(SCOD)、总有机碳(TOC)、蛋白质和多糖则明显增加.经臭氧预处理(臭氧投加量为0.050 g(以每克SS计))后,剩余污泥中温(35℃)厌氧消化效率明显提高,经65d稳定运行后,总挥发性固体(TVS)去除率为67.58％,与未经臭氧预处理的剩余污泥相比提高50.61％;甲烷平均产率为0.303 L(以每克TVS计),与未经臭氧预处理的剩余污泥相比提高54.59％.可见,臭氧预处理能有效促进污泥厌氧消化,从而达到污泥减量的目的.     

超声波联合厌氧消化处理制药污泥

以制药废水处理厂污泥为研究对象,采用超声波技术研究了污泥破解过程中污泥溶解性、沉降性、温度p H和粒径分布等变化情况,以及超声预处理对污泥后续厌氧消化的影响。研究结果表明,超声波能强化污泥的溶解性,在超声比能耗0到250 000 k J/kg TS范围内,污泥上清液的SCOD、TOC、TN和TP值均大幅增加,当比能耗相同时,高能短时的超声条件更利于污泥破解;污泥经超声波处理后,温度上升至40~52℃,p H值在6.9±0.2范围内有所波动,体积平均粒径削减58.75%~72.81%,污泥沉降比SV30由35%急剧升高至95%左右,使脱水性能变差。经ES 250 000 k J/kg TS的超声预处理,污泥厌氧消化的甲烷产量提高了36.81%,VS去除率由33.89%提高到53.11%,TCOD去除率由16.65%提高到89.23%,促进了污泥厌氧消化的产气效率和减量化效果。     

浮萍与剩余污泥厌氧消化产沼气实验

为了提高浮萍厌氧消化产沼气能力,对比浮萍和剩余污泥的单独以及混合厌氧消化过程的产气情况,得到当两种底物混合厌氧消化时,具有互补优势,缩短了产甲烷过程的酸化期,累积产气量实际值比计算值提高11%。此外,研究底物的预处理以及底物与接种物比例对厌氧过程的影响,结果表明,浮萍经热碱预处理后比未处理组甲烷产量增加了8%,且厌氧消化产沼气时间缩短;当底物与接种物比例为1∶1时,整个反应过程的pH维持在6.00以上,利于产甲烷过程,体系中积累的挥发性脂肪酸(VFAS)最多,且获得的总沼气产量和总甲烷产量最大,分别为3 309 m L和1 883 m L,比最低的1∶2.5组分别高出151 m L和304 m L。     

猪粪与污泥不同配比对其厌氧共消化与微生物多样性的影响

研究采用猪粪与城市污水厂脱水污泥以5种不同VS比例(1∶0,2∶1,1∶1,1∶2和0∶1)进行中温厌氧消化实验,以研究反应器在不同配比下的产甲烷特性,同时结合16S rRNA扩增子测序技术分析了消化过程中微生物组成的多样性变化。实验结果表明,添加猪粪能明显提升消化效率,当猪粪与污泥以2∶1混合消化时甲烷累计产量最高可达684L·kg-1VS,比污泥单独消化提升了120%。2∶1组的VS去除率可达63.1%,且运行稳定,没有出现明显的酸抑制现象。随着猪粪的添加,优势菌种演替为Bacteroides、Clostridium、Methanosaeta和Methanosarcina。冗余分析结果表明共消化组中甲烷产生主要以氢营养型途径为主。添加猪粪参与共消化能明显提高微生物群落多样性,促进菌种间的协同作用,从而提升有机质转化效率。     

微好氧预处理对市政污泥厌氧消化产甲烷的影响

针对目前市政污泥处理资源化与减量化效率低的问题,利用微好氧预处理技术进行预处理,提高其甲烷产量。利用有机物溶出效率、VSS减量、甲烷产量3项指标对预处理效果进行了评价;研究了不同参数条件下微好氧预处理对市政污泥厌氧消化产甲烷的影响;探讨了微好氧预处理对污泥胞外聚合物的影响。结果表明,微好氧预处理可以促进污泥溶解性有机物释放、提高VSS去除率;在最佳反应条件下(曝气强度0.30m3·(min·m3)-1、预处理时间12 h),相对于未经过预处理的工况,甲烷产量可提高26.77%;微好氧预处理对剩余污泥活性细胞的影响主要发生在胞外聚合物部分,同时也存在对活性微生物的破解作用。市政污泥经过微好氧预处理后,可有效提升后续中温厌氧消化或高温厌氧消化的甲烷产量。     

γ-射线辐照法改善城市污水厂剩余污泥厌氧消化特性的研究

采用γ-射线辐照法对城市污水厂剩余污泥进行预处理,从固体组分、可溶性组分及厌氧产气量等角度来探讨γ-射线辐照法改善城市污水厂剩余污泥厌氧消化特性的可行性.结果表明,经γ-射线辐照处理后,污泥的平均粒径减小,在辐照剂量为6.51～30.75 kGy范围内,粒径的减小率达30%～50%;可溶性有机组分随着辐照剂量升高而增加,当辐照剂量为19.4 kGy时,SCOD增加率达552.5%;与未辐照相比,污泥经2.48、6.51、11.24 kGy辐照处理后,厌氧消化累计产气量分别增加8.89%、19.74%和35.81%.γ-射线辐照法是一种有效的改善污泥厌氧消化特性的方法,11.24 kGy左右的剂量可作为污泥预处理的最佳剂量.     

污泥加热预处理对中温厌氧消化的影响

对污泥加热预处理给中温厌氧混合消化和污泥单独消化带来的影响进行了研究.研究结果表明,污泥加热预处理有利于提高混合消化对 COD 的去除率,尤其是 SCOD 的去除率由 77%增长到 93%,但不利于 TS 和 VS 的去除;而对污泥单独消化,预处理则不利于有机物的去除.采用加热预处理后的污泥进样,混合消化和污泥单独消化的甲烷产气量均有所提高.     

剩余污泥混合对絮凝污泥厌氧消化的强化

为了考察絮凝污泥与剩余活性污泥混合中温(35℃)厌氧消化效果,分析了不同混合比例、不同投配率下的总化学需氧量(TCOD)去除率、挥发性固体(VS)降解效果,通过p H值与氨氮浓度的变化来分析各反应器的稳定性。结果表明:污泥混合后消化效果明显得到提高,且污泥消化效率随着投配率的增加先提高后下降。5%投配率时,絮凝污泥/剩余污泥(VS比)为1∶2时厌氧消化效果最好,TCOD去除率达到47.8%,VS降解率达到46.8%,分解单位VS产气量达到了435 m L/g,p H值与氨氮浓度分别保持在7.4和269 mg/L左右,混合污泥厌氧消化系统较稳定。这说明与剩余污泥的混合消化能有效提高絮凝污泥的厌氧消化性能。污泥絮体的显微分析表明:厌氧消化过程中絮体面积百分比逐步减小,污泥结构逐步解体,可以解释污泥消化的微观过程。     

金属铁铝对混凝强化初沉污泥中温厌氧消化的影响简

选取FeCl₃和AlCl₃·6H₂O作为混凝剂对城市污水进行一级强化混凝处理，降低二级生物处理的进水负荷，减少污水生物处理系统的能量消耗。主要研究混凝过程投加的金属盐对一级强化混凝产生的初沉污泥中温厌氧消化的影响。和剩余污泥相比，初沉污泥更适合厌氧消化处理，污泥降解性能和产气性能更高。当采用城市污水一级强化混凝处理时，污泥中的金属和金属盐水解引起的pH降低，使混凝强化初沉污泥的厌氧消化受到一定抑制。随着污泥中铝含量的降低和铁含量的增加，厌氧消化的COD降解率和挥发性固体（VS）降解率逐渐升高，生物气产量逐渐增大，产气速率加快。当混凝强化初沉污泥只含有铁时（铁含量为10.16 mg/L），混凝强化初沉污泥厌氧消化效果最好，产气稳定，而且产气速率高，生物气产量为237 mL，生物气甲烷含量为55.5%，降解单位VS产气量为0.80 L/g，均高于其他含铝的混凝强化初沉污泥。污泥中的铁对初沉污泥厌氧消化的抑制作用远远小于铝的作用，说明铁盐适合用于城市污水的一级强化混凝处理。     

工业废水厌氧消化的工业化问题

城市污水一级处理和二级处理产生的污泥,进一步采用厌氧消化,除了稳定污泥的性质,还可制取沼气,开发能源。这一方面国内目前虽然还用得不多,但技术条件是成熟的,这条途径已经日益为大家所接受。但是,工业废水的厌氧消化,过去就研究得较少,它最早用于发酵工业,以后在屠宰废水,洗毛废水,制糖废水方面也有所发展。现在国内外正试图向石油化工等其它工业废水方面试探,想为日益消耗的能源寻找新的补充。因为废水中每公斤有机挥发物,可产500—700升沼气,或每公斤BOD可制取500—800升沼气。这些沼气中甲烷含量一般都在50％左右,热值约5500大卡/米~3。也就是说,1米~3沼气相当于0.7升汽油的发热量,可供4口之家一日的生活燃料。在今天能源普遍紧张