城市污水处理厂污泥中温两相厌氧消化的研究

采用中温两相厌氧消化处理西安市污水处理厂污泥,结果表明,污泥可在较短的停留时间(296 h,产酸相30 h,产甲烷相266 h),较高的有机负荷(约2.65 kg VS/m3.d)下稳定运行,系统VS去除率38.87%,pH≈7.5,产气速率6.33 L/L.d,单位VS产气率3.00 L/g。与单相厌氧消化处理结果对比,两相厌氧消化系统的停留时间可减少一半,而污泥有机负荷提高2倍,且有机物的去除率大,处理效果好,稳定性高,抗冲击负荷能力强,产气性良好。     

含油废水处理厂污泥的厌氧消化试验

为研究含油废水处理产生的剩余污泥和气浮污泥的厌氧消化性能,试验采取序批式厌氧消化两种含油污泥的方法,对含油污泥的组成变化及产气性能进行测定,并将其结果与市政剩余污泥进行对比。试验结果显示,经过35天的厌氧消化,含油剩余污泥和含油气浮污泥的可挥发固体（VS）降解率分别为4.98%和3.74%,TCOD降解率分别为10%和3.4%,产气量分别为0.97 L/gVS和0.56 L/gVS。经过和市政剩余污泥对比后表明,含油气浮污泥厌氧消化性能差,不宜进行厌氧消化处理;含油剩余污泥厌氧消化性能相对强于含油气浮污泥,但弱于市政剩余污泥。     

生物炭介导市政污泥两相厌氧消化性能研究

以超声波预处理的市政污泥为底物建立两相厌氧消化系统,考察牛粪生物炭添加对两相厌氧消化性能的影响。试验结果表明:对于产酸反应器,添加生物炭能够有效提高系统的运行性能;而对于产甲烷反应器,系统最优的生物炭质量浓度为10 g/L,得到的VSS和SCOD去除率分别为49.3%±1.5%和57.8%±1.3%。但更高的质量浓度(14 g/L)会导致丙酸的大量累积,从而使产甲烷反应器运行性能下降。     

餐厨垃圾与污泥两相中温厌氧消化试验研究

研究了混合比例和污泥停留时间对餐厨垃圾与污泥联合两相中温厌氧消化过程的影响。相较于餐厨垃圾与污泥TS比为1∶3的条件,TS比为1∶1时两相系统具有更好的产气效果、有机物去除效果和运行稳定性。随着SRT的延长,两相系统有机负荷逐步降低,产甲烷速率相应降低,单位体积进料产沼气量以及有机物去除率逐步提高。在餐厨垃圾与污泥TS比为1∶1的条件下,两相厌氧消化系统最佳SRT为25 d（产酸相和产甲烷相分别为5 d和20 d）;此时,沼气中甲烷含量高达71％,产甲烷速率和甲烷产率分别为0．7 L/L＆#183;d和0．69 L/gVS去除,两相系统VS去除率达到64．7％。     

污泥与餐厨垃圾联合两相中温厌氧消化效果探析

研究了不同HRT条件下餐厨垃圾与污水污泥联合两相中温厌氧消化系统的运行效果。结果表明当产酸相HRT为5 d时,产酸反应器挥发酸产量最高,且丙酸含量较小,产酸效果最佳。当产甲烷相HRT为20 d时,产甲烷反应器运行效果较佳,沼气产率达到0.69 L/g VS去除、甲烷含量为71.3%、VS去除率为64.7%。该文采用动力学控制方法即可基本实现产酸相和产甲烷相的分离,产酸相和产甲烷相p H分别为4.6~5.5、7.3~7.4;虽然产酸相仍存在轻微的产甲烷作用,但并不影响有机物的水解和酸化,也不影响两相系统的运行效果。     

城市污泥高级厌氧消化工程案例

针对我国污水处理厂污泥传统厌氧消化降解率较低、产气率低的问题,采用了一种先进的"污泥热水解+高含固厌氧消化+脱水+干化+沼气干式脱硫"组合处理工艺。工程运行结果表明,系统抗冲击能力强、运行效果良好,厌氧消化段污泥含固率可达10%以上,平均VS降解率高于42%,沼气产率约为0.37 m~3/(kg VS_(投加)),即0.88 m~3/(kg VS_(去除))。     

ASBR反应器中污泥沉降性能研究

厌氧序批式反应器(ASBR)是一种间歇运行的高速厌氧生物反应器,污泥颗粒化、非稳态运行和反应与沉淀集于一体等重要特征,为其高效的固液分离提供了条件.试验考察了ASBR反应器在MLSS为9.0～30g/L,进水OLR(COD)为=3～10g/(L·d),进水F/M(COD)为0.19～1.1g/(g·d)时,对其颗粒污泥沉降性能的影响因素.结果表明,ASBR表现出优良的沉降性能,影响污泥ZSV和SV、SVI的主要因素是MLSS,ZSV和SV、SVI对MLSS呈现出较好的相关性.而进水F/M与SV和ZSV、SVI之间无明显的变化规律.     

脱水污泥两相厌氧消化系统的启动试验

以北京市某再生水厂含固率(TS)为19.73%的脱水污泥为研究对象,进行了两相厌氧消化系统的启动试验。产酸相以脱水污泥为底物直接进行试验,接种少量产酸菌种;产甲烷相使用湿式启动的方法,首先在反应器中接入含固率为1.38%的产甲烷菌种,然后将酸化后的高含固率污泥作为底物投加,使产甲烷相物料含固率慢慢升高至10%以上,以避免VFAs的积累,使产甲烷相顺利启动。试验结果表明,脱水污泥的水解酸化效果良好,且反应速率较快,SCOD、VFAs、氨氮等指标的浓度在第4~6 d即达到了最大产出量的80%左右,之后反应速率下降,各项指标增长缓慢。产甲烷相湿式启动成功,物料含固率提高至10%以后,每投入1m~3污泥可产生沼气20~23m~3,日产气量最高达到3 467 mL/d,甲烷含量最高达到59.46%。     

污泥热消化试验研究

污泥是污水处理的产物,成分复杂,如果处置不当会引起二次污染。污泥热消化可以使污泥达到稳定化和无害化。实验比较了在不同污泥浓度下,污泥高温好氧消化的效果,并且对污泥高温好氧消化和高温厌氧消化、高温厌氧消化和常温厌氧消化进行了比较,得出结果:低浓度的污泥(含水率约91.5%,VSS=38.6 mg/L)更有利于污泥的高温好氧消化,经过12 d的高温好氧消化,污泥各项指标:COD、VSS的降解率分别达到76.58%和50.2%,热消化中的高温(约50℃)可以去除污泥中的病原菌、病毒等,可以使污泥达到农用的标准;高温好氧消化和高温厌氧消化(都在低浓度污泥条件下)均可以使污泥达到稳定化,但经高温厌氧消化后的污泥有臭味;高温厌氧消化无论是在杀菌、杀病毒方面还是在产甲烷和氢气的速率方面等都要优于常温厌氧消化。     

不同有机质污泥热水解直接脱水及厌氧消化潜力中试研究

在150～180℃条件下,利用中试实验设备,对不同来源浓缩污泥(TS约为20%)进行热水解中试实验,采用离心和板框脱水等两种方式对热水解后的污泥进行直接脱水,研究热水解温度,停留时间,污泥有机质含量等条件对污泥脱水性能的影响。选取170℃下保温60 min为最佳工况,高、中、低有机质组的污泥热水解后直接板框脱水,泥饼含固率可达到37.2%,39.8%和41.3%,同时通过对水解后的污泥,以及固液分离后的脱水液,泥饼分别进行厌氧产气实验(BMP),测定其不同热水解工况下混合相,液相,固相的产气性能,当实验开始3天后,液相甲烷产量即达到混合相最终甲烷产量的68%,72%,69%,证明了在中试条件上,热水解过程中,大部分可甲烷化有机物已转移至液相,且液相厌氧消化速度远大于固相,证明了污泥"热水解—脱水—脱水液厌氧消化"工艺路线的可行性。     

Fe~(3+)对厌氧产甲烷体系的影响及生物有效性研究

通过间歇实验建立厌氧产甲烷体系,研究不同Fe~(3+)含量对厌氧颗粒污泥消化过程的影响。结果表明,当Fe~(3+)的质量浓度为0~40 mg/L时,甲烷产量随着Fe~(3+)含量增加而增加,加快了微生物对挥发性脂肪酸(VFAs)的利用;高含量Fe~(3+)(质量浓度50~100 mg/L)抑制厌氧产甲烷过程。当Fe~(3+)的质量浓度在40 mg/L时,获得最大甲烷气体体积1.578 L,较对照提高了36.32%。利用Gompertz模型拟合可得,最大产甲烷产率和甲烷潜在产量分别达到11.06m L/h和1.640 L,延滞时间缩短了3.98 h。脱氢酶和F420的质量浓度分别为27.23μg/L和54.85μg/L。且Fe~(3+)的质量浓度在40 mg/L时,污泥对Fe~(3+)水溶态和离子交换态利用率分别提高了90.36%和54.55%,总利用率达25.32%,生物有效性得到提升。     

有机生活垃圾与脱水污泥协同厌氧消化工艺的性能

基于序批式中温(35℃)厌氧消化小试试验,对添加了不同比例脱水污泥(以VS计)的有机生活垃圾协同厌氧消化系统的降解性能与产气性能进行了对比分析。结果显示,当有机生活垃圾与脱水污泥VS比为0.6:0.4时为最优条件,协同厌氧消化系统可获得最短厌氧消化周期(10 d),甲烷产量达到306.3 mL CH_4g~(-1)VS_(add),VS降解率达到68.9%,此时沼气相中H_2S含量可降低为16μL/L,无须脱硫处理即可资源化利用。因此,添加适量脱水污泥的有机生活垃圾协同厌氧消化系统有效地缩短和消除酸化停滞期,获得较优的甲烷产量和VS降解率,并使沼气中的H_2S大幅降低。为改善我国农村地区有机生活垃圾的高效厌氧生物制气处理提供重要参考。     

锰离子对厌氧发酵的影响及生物利用度研究

以一个稳定运行的实验室规模上流式厌氧污泥床反应器污泥为对象,探究了微量金属元素(锰)对厌氧消化的影响,分析了厌氧污泥对锰的生物利用度。Mn⁽²⁺⁾浓度为20 mg/L时累积产甲烷量较对照提高了12%,当其浓度增至50,100,200 mg/L时,累积产甲烷量与对照相比,分别降低了24%,18.4%和40%。扫描电镜分析证实锰离子的添加改变了厌氧污泥形态,使其由杆状和丝状变为球状。Mn(2+)浓度为20 mg/L时累积产甲烷量较对照提高了12%,当其浓度增至50,100,200 mg/L时,累积产甲烷量与对照相比,分别降低了24%,18.4%和40%。扫描电镜分析证实锰离子的添加改变了厌氧污泥形态,使其由杆状和丝状变为球状。Mn⁽²⁺⁾浓度为20 mg/L时,厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)含量的变化显示能最大程度促进其降解,厌氧污泥所能利用的有效态金属离子含量为3.11 mg/L,生物利用度为15.57%;继续提高Mn(2+)浓度为20 mg/L时,厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)含量的变化显示能最大程度促进其降解,厌氧污泥所能利用的有效态金属离子含量为3.11 mg/L,生物利用度为15.57%;继续提高Mn⁽²⁺⁾浓度,有效态离子生物利用度并未得到提高。     

基于动力学模型的污泥厌氧消化预处理方法比较研究

水解是污泥厌氧消化的限速阶段,采用超声波、碱、零价铁-过硫酸盐氧化3种预处理技术可以有效加快水解,促进污泥厌氧消化。通过序批式实验得到3种技术的最优参数分别是:20 k Hz超声波、10 g/L Na OH、c(Fe)=c(S2O28-)=30 mmol/L。采用一阶动力学模型、修正一阶动力学模型和Gompertz模型对最佳预处理参数下的污泥产甲烷曲线进行拟合,Gompertz模型的拟合精度较高且动力学参数具有实际意义。Gompertz模型的拟合结果表明,原污泥厌氧消化的最大产甲烷速率为6. 09 m L/(g·d),经过超声波、碱、氧化预处理后,污泥的最大产甲烷速率分别提升至9. 17、7. 12、8. 72 m L/(g·d);原污泥厌氧消化的迟滞时间为3. 03 d,经过超声波、碱、氧化预处理后,污泥的迟滞时间分别缩短至1. 05、1. 60、1. 61 d。     

强化污泥厌氧消化产甲烷新技术研究进展

随着城市人口数量的增加,污水处理量增多,随之而来的污泥处理量越来越大。厌氧消化是实现污泥减量化、稳定化、无害化、资源化的重要处理途径。目前厌氧消化技术不够成熟,有机质去除率低和产甲烷率低是污泥厌氧消化发展的瓶颈。本文从污泥预处理、厌氧反应器新模式、新材料的应用、协同消化四个方面综述了强化污泥厌氧消化产甲烷技术进展。     

锰离子对厌氧发酵的影响及生物利用度研究

以一个稳定运行的实验室规模上流式厌氧污泥床反应器污泥为对象,探究了微量金属元素(锰)对厌氧消化的影响,分析了厌氧污泥对锰的生物利用度。Mn~(2+)浓度为20 mg/L时累积产甲烷量较对照提高了12%,当其浓度增至50,100,200 mg/L时,累积产甲烷量与对照相比,分别降低了24%,18.4%和40%。扫描电镜分析证实锰离子的添加改变了厌氧污泥形态,使其由杆状和丝状变为球状。Mn~(2+)浓度为20 mg/L时,厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)含量的变化显示能最大程度促进其降解,厌氧污泥所能利用的有效态金属离子含量为3.11 mg/L,生物利用度为15.57%;继续提高Mn~(2+)浓度,有效态离子生物利用度并未得到提高。     

碱预处理工艺强化脱水污泥厌氧消化

以城镇污水处理厂污泥为研究对象,采用批次试验系统研究碱预处理对污泥溶胞及厌氧消化的强化效果。结果表明,污泥在碱性环境中有较高的水解和产酸能力,碱处理对污泥溶胞及厌氧消化产甲烷均有明显的促进作用。在一定范围内,溶胞率随pH的增加而增加。在pH值=12时,处理2 h,蛋白质、多糖和VFA浓度分别是对照组的58、55.7、1.85倍,其中,乙酸含量高达76.1%;相应的污泥厌氧发酵累积甲烷产量为105.6 mL/(g VS),较对照组提升31%。主要是因为,氢氧化钠中氢氧根和钠离子对污泥水解和产酸均有一定的促进作用;钠离子能够提高污泥的溶解率,在增大蛋白质和多糖溶出率的同时,抑制产甲烷生物的生长,从而促进VFA的累积。因此,在pH值=12的条件下处理2 h,可使污泥产甲烷量和产气效率显著提高。     

厌氧序批式反应器快速形成颗粒污泥技术研究

厌氧序批式反应器(ASBR)初次启动用厌氧消化污泥接种,比较了投加聚季铵盐(A柱)与空白对照(B柱)2个反应器的颗粒污泥形成过程。启动后以每隔2 d投加1次的投加方式向反应器中不断补充聚季铵盐,聚季铵盐投加质量与污泥质量之比取1.6 mg/g。结果表明,A柱颗粒污泥平均粒径达到0.72 mm仅需73 d,比B柱提前了25 d。A柱在启动56 d后COD负荷达到10 g/(L.d),形成的颗粒污泥平均粒径大于B柱(0.55 mm),产甲烷活性也较高。所以投加聚季铵盐能有效促进污泥颗粒化进程。     

高含固率污泥厌氧消化系统的启动方案与试验

高含固污泥厌氧消化技术是目前国内外的研究热点。该文以上海市白龙港污水处理厂脱水污泥稀释而成的含固率为10%的污泥作为研究对象,对高含固污泥厌氧消化技术进行了初步的探讨。试验结果表明,厌氧消化系统的进泥含固率升高至10%后,每投入1 m3的污泥产气约16~18 m3沼气,远高于现有浓缩污泥厌氧消化系统的产气率(8~10 m3沼气/m3污泥)。高含固率污泥厌氧消化系统推荐采用清水启动策略,即消化罐内介质的初始状态为清水(二沉池出水),之后以不同投配率投加原污泥,避免系统启动过程中的VFA的积累,尤其是丙酸含量的积累。该研究成果不仅可为该污水处理厂现有污泥厌氧消化系统未来的扩建改造服务,而且可为国内同类工程提供借鉴和示范。     

铁粉/鼠李糖脂对高含固率脱水污泥的强化厌氧消化

改善高含固率脱水污泥的厌氧消化反应类型、提高传质效率是当前的研究热点之一。采用批次试验系统研究了铁粉和鼠李糖脂对高含固率污泥厌氧消化的强化效果,结果表明,投加铁粉和鼠李糖脂对高含固率污泥厌氧消化产甲烷均有促进作用。原污泥、投加铁粉污泥、投加鼠李糖脂污泥的日产气量分别在第4 d、第3 d、第1 d达到最大,对应的日甲烷产量分别为184、240、320 mL/(L·d)。加入铁粉后氧化还原电位(ORP)下降显著,在运行10 d后,加铁粉组的ORP最低值为-400 mV。厌氧消化过程中挥发性脂肪酸(VFA)组成以乙酸为主,投加铁粉对丙酸的产生有一定的抑制作用,加入鼠李糖脂有利于加快微生物对底物的利用速率,进而减少VFAs累积,且第10 d时VFAs的含量已下降至最低,均有利于甲烷产生。