酸-碱预处理促进剩余污泥厌氧消化的研究
摘要：为提高剩余污泥的厌氧消化效率,投加酸和碱对污泥进行预处理,对比分析了不同预处理方式(单独碱处理、酸-碱处理和碱-酸处理)对污泥水解酸化的影响,并研究了各种预处理方式对后续厌氧消化产甲烷效率的影响。结果表明,单独碱处理的溶解性化学需氧量(SCOD)溶出量比酸碱联合处理要大16%左右,预处理第8d,达到5406.1mg·L-1.采用先酸(pH4.0,4d)后碱(pH10.0,4d)预处理,在污泥水解酸化过程中,乙酸产量及其占总短链脂肪酸(SCFAs)的质量分数均高于其他预处理方式,其乙酸产量(以COD/VSS计)可达到74.4mg·g-1,占总SCFAs的60.5%。酸-碱预处理后污泥混合液的C∶N比值为25左右,C∶P比值在35~40之间,这比单独碱处理和碱-酸处理后的C∶N和C∶P比值更有利于后续厌氧消化。通过对比研究发现,酸-碱预处理后,厌氧消化到第15d,酸-碱预处理污泥的累积甲烷产量(CH4/VSS加入)达到136.1mL·g-1,分别是空白对照、碱-酸预处理和单独碱预处理方式的2.5、1.7和1.6倍,厌氧消化效率最高。经过8d酸-碱预处理和15d的厌氧消化,挥发性悬浮固体(VSS)总去除率达到60.9%,污泥减量效果比其他预处理要好。很显然,酸-碱预处理方式更有利于污泥厌氧消化及污泥减量化。
关键词：剩余污泥，酸-碱预处理，厌氧消化，甲烷，污泥减量化
污水生物处理过程中会产生大量剩余污泥，其数量约为污水处理量的0.3%-0.5%（以含水率97%计）。目前我国城镇污水处理厂每年排放的污泥年增长率＞10%，以城镇污水处理率达到60%估算，则将产生污泥量（以干重计）840万t。厌氧消化是污泥处理常用的减容、稳定工艺，具有能耗低、污泥稳定性好、产生生物能源沼气等优点，但污泥固体的生物可降解性低，处理周期比较长，沼气产率低。许多研究表明污泥厌氧消化过程中，污泥的水解是限速步骤。如果采用适当的预处理措施，破坏细胞壁使有机质融出，可改变污泥中有机物的可利用性，增强其生物可降解性，提高污泥厌氧消化的效率。
热、化学、热-碱、超声波等多种预处理方法，都可促进污泥水解酸化，有利于后续厌氧消化，从而提高污泥的消化效率。其中，采用投碱预处理简单易行，在污泥中加碱能将污泥固体物质分解为可溶性物质，将碳水化合物和蛋白质水解成较小分子量的物质。研究表明，利用碱预处理可提高复杂废物厌氧消化效率。
目前，国内外关于酸和碱联合预处理促进剩余污泥厌氧消化的报道还比较少，预处理对剩余污泥厌氧消化促进的原因的研究分析并不多。本研究通过试验比较了污泥单独碱处理、酸-碱处理和碱-酸处理的水解酸化效果，以及预处理对污泥厌氧消化和减量化的影响，以期为剩余污泥高效厌氧消化处理提供理论依据。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
如果需要了解更加详细的内容，请点击下载 
201402071128212153.rar
下载该附件请登录，如果还不是本网会员，请先注册
