城市污水厂污泥碱热预处理特性及厌氧消化工艺研究

作     者：宜慧 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩芸

授予年度：2014年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：污泥 碱解预处理 低温热解预处理 厌氧消化 脱水性能 

摘      要：随着城市化进程的不断加快，在污水处理厂数量日益增大的同时，污泥数量也急剧增加，因此污泥的处理与稳定成为不可或缺的步骤。本课题以城市污水处理厂污泥为研究对象，采用厌氧消化生物化学甲烷势（Biochemical MethanePotential，BMP）试验，开展了碱解+低温水热预处理对剩余污泥破胞、厌氧消化性能及脱水性能的的影响;在此基础上，采用完全混合式反应器（Completely StirredTank Reactors，CSTRs），开展低温短时预处理对混合污泥和初沉污泥的厌氧消化性能影响研究。试验结果如下： 1、碱解+低温水热预处理试验研究中，通过正交试验，确定最佳的碱解试剂、试剂量、碱解时间，然后再通过中、高温BMP试验确定预处理温度，评估其厌氧消化性能。将不同剂量（0、0.05、0.10、0.15、0.20g/g TS）的NaOH和CaO分别加入污泥样品进行碱解预处理，于70℃下的低温热水解2h和9h，随后利用以上得出的适宜预处理参数，在不同温度（50℃、60℃、70℃、80℃、90℃）下对污泥进行预处理，并进行中、高温BMP试验。试验结果表明：适用于中温消化的碱解+热解的预处理条件是：0.05gNaOH/gTS、70℃热解9h;适用于高温消化的碱解+热解的预处理条件是：0.05gNaOH/gTS、90℃热解9h。 2、碱解+低温热解预处理对污泥脱水性能的影响试验其目的在于开展预处理后污泥直接进行脱水的效果分析。以浓缩池污泥为研究对象，投加不同剂量的CaO（20、30、40、50%TS，按照干污泥质量的百分比来投加）、不同剂量FeCl3(3、5、7、9、11%TS)后对其进行70℃下1h、2h和9h的热解并进行脱水性能指标测定及多次板框压滤脱水试验，试验结果表明：污泥经“碱解+热解的预处理模式会对污泥细胞有较大程度的破坏，同时使得污泥胶体特性明显，不利于后续脱水的进行。相比之下，单纯碱解后脱水会获得较好的效果，试验得出的最佳药剂投加量为CaO投加40%TS、铁盐投加11%TS，污泥含水率可从96.6%降到68.8%。 3、低温短时预处理对混合污泥、初沉污泥的厌氧消化性能研究试验中，90℃、30min预处理后的混合污泥与初沉污泥作为CSTR厌氧污泥反应器基质，在HRT=20d的条件下进行高温（55±1）℃厌氧消化。试验结果表明：初沉污泥的厌氧消化性能整体上优于混合污泥，这与污泥中所含有机物的量有关;不管是日产气量、产气速率，还是投加单位质量VS的产气量R2（初沉污泥）均高于R1（混合污泥），R1、R2的投加单位质量VS的产气量分别为（343±9.86）mL/gVS投加、（365±7.61）mL/g投加;R2的固体降解率与有机物降解率均高于R1，R2反应器VS去除率高出R1约15%，平均维持在（45.8±2.3）%。