收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

剩余污泥碱性发酵产酸性能与优化

苏高强  
【摘要】:氮和磷元素的超标是引起水体富营养化问题的主要因素,因此防止水体富营养化的主要措施是将氮磷从污水中去除。活性污泥法是国内外污水厂处理含氮磷污水广泛采用的工艺,在生物脱氮除磷的过程中往往需要较易被利用的碳源,如短链挥发性脂肪酸(Short Chain Volatile FattyAcids, SCFAs),然而生活污水中往往存在碳源不足的问题。同时,在采用生物活性污泥法工艺的污水厂中会有大量的剩余污泥产生,剩余污泥的处理与处置成为污水厂另外一个亟待解决的重要问题。因此,有必要需找出一种既能从污水厂内部开发碳源,又能实现污泥减量的方法。 碱性环境中,剩余污泥在发酵过程中能产生大量的SCFAs,并且污泥减量的速率和中性以及酸性条件下相比能得到大幅度提升,因此剩余污泥碱性发酵能解决上述两个问题。虽然研究者们已对剩余污泥碱性发酵的影响因素、机理和微生物学进行了研究,但还存在着何种碱和污泥浓度最佳,如何进一步提升剩余污泥碱性发酵的产酸量,如何改善碱性发酵污泥的脱水性能,如何以较低的成本回收剩余污泥中的碳源和氮磷元素等问题。本研究以剩余污泥作为研究对象,采用批式试验装置,针对以上问题提出了解决办法。 针对污泥碱性发酵过程中最佳碱和最佳污泥浓度的选择,考察了碱的类型以及污泥浓度对剩余污泥碱性发酵的影响。碱的类型(KOH、NaOH、Ca(OH)2和Na_2CO_3)对剩余污泥的水解、产酸以及脱水性能均有重要的影响。剩余污泥的水解能力在Na_2CO_3条件下最佳,产酸能力在NaOH条件下最佳但脱水性能在该条件下最差,脱水性能在Ca(OH)2条件下最佳但水解和产酸在该条件下最差。温度15℃和35℃条件下,剩余污泥的污泥浓度(挥发性悬浮固体浓度(VolatileSuspended Solid,VSS)为1.708、3.146、5.124、6.832、8.540和11.049g/L)对碱性条件下剩余污泥的水解影响不大,但高浓度和低浓度条件下均不利于污泥产酸,最佳的产酸污泥浓度为8.540g/L。 针对如何提高剩余污泥碱性发酵过程中的产酸量,考察了污泥发酵方式、镁粉的投加对剩余污泥碱性条件下水解和产酸的影响,以及污泥碱性发酵过程中氢氧根和金属离子的作用。首先考察了pH值对混合污泥水解酸化的影响,而后对比考察了剩余污泥和初沉污泥单独发酵以及混合发酵时的水解和产酸能力。结果表明pH值对混合污泥、剩余污泥以及初沉污泥的水解酸化的影响相似,这三种污泥均在碱性环境中有较高的水解和产酸能力,20~22℃条件下产酸均在pH值为10时达到最大。同时将剩余污泥和初沉污泥混合后不会对污泥的产酸产生抑制作用,反而会有一定的促进作用。考察了镁粉投加对剩余污泥碱性发酵的影响,结果表明镁粉投加不会对剩余污泥的溶解产生影响,但会增强蛋白酶的活性,从而提高污泥的产酸量。最佳的镁粉投加量为0.01g/g(TSS)。氢氧化钠对剩余污泥水解和产酸的促进作用一部分是靠氢氧根,一部分是靠钠离子。钠离子能够提高剩余污泥的溶解率,增加蛋白质和多糖的溶出量,同时可以抑制产甲烷生物的生长,从而提高剩余污泥的产酸量。 剩余污泥发酵后回收发酵液作为碳源,需要将发酵液和污泥进行分离,进一步考察了使用NaOH、Ca(OH)_2以及两者的混合液控制pH为10时对剩余污泥水解产酸以及污泥脱水的影响。在NaOH条件下具有较高的产酸量,但由于发酵液中存在高浓度的钠离子,污泥的脱水性能差。剩余污泥在Ca(OH)2条件下污泥的脱水性能好,但由于发酵液中存在高浓度的钙离子,抑制了蛋白质的水解,导致污泥产酸量较低。在使用两者的混合液控制pH值时,降低了发酵液中钠离子的浓度,而且由于氢氧化钙的加入改善了污泥的脱水性能。且氢氧化钙释放的钙离子在发酵过程中可以和氢氧化钠以及二氧化碳反应生成沉淀,从而使得钙离子的浓度较低,对蛋白质的抑制作用不明显。因此使用NaOH和Ca(OH)_2的混合液控制剩余污泥pH值不仅污泥的产酸量较高,而且污泥的脱水性能也较好。 剩余污泥在发酵过程中会释放出大量的氨氮和正磷酸盐,影响发酵液作为碳源进行脱氮除磷,因此将发酵液和污泥分离后,需要将发酵液中的氨氮和正磷酸盐进一步回收。因此考察了使用氢氧化钠,磷酸钠以及两者混合液控制pH值对剩余污泥水解产酸以及使用鸟粪石沉淀法回收氮磷的影响。发现三种条件下污泥的水解和产酸能力相当,但混合碱条件下发酵液中P/N(正磷酸盐和氨氮的比值)摩尔比比在0.9~1.4之间,最适合回收发酵液中的氨氮和正磷酸盐。且混合碱条件下能节省控制污泥pH所需的氢氧化钠以及回收氨氮和正磷酸盐时调节pH所需的盐酸的量,因此联合使用氢氧化钠和磷酸钠可以减少回收成本。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张超;李本高;陈银广;;影响剩余污泥脱水的关键因素研究进展[J];环境科学与技术;2011年S1期
2 张艳萍;彭永臻;王亚宜;张树军;乔海兵;胡建阁;;调节好氧消化pH值提高污泥沉降和脱水性能[J];环境污染治理技术与设备;2006年02期
3 顾瑞环;刘玉忠;;城市污水处理厂剩余污泥浓缩脱水试验研究[J];河南科学;2008年04期
4 黎艳;林海;朱向东;刘伟岩;;板式电凝聚强化市政污水处理厂剩余污泥脱水的研究[J];科学技术与工程;2007年04期
5 杜艳;孙德栋;郭思晓;马妮娜;薛芒;张新欣;马春;薛文平;董晓丽;;Fenton试剂用于剩余污泥好氧消化的研究[J];大连工业大学学报;2011年04期
6 魏海娟;王荣生;牛礼跃;奚峻;袁斐翱;;白龙港污水处理厂污泥厌氧消化启动试验研究[J];环境科学与管理;2011年08期
7 万志强;邓建利;潘咸峰;张方银;邹宗海;;炼油厂剩余污泥湿式氧化处理研究[J];工业水处理;2006年01期
8 高健磊;闫怡新;吴建平;万耀强;;污泥压滤脱水条件的优化研究[J];环境科学与技术;2008年01期
9 朱书卉;许红林;韩萍芳;;超声波-复合絮凝剂对石化厂剩余污泥脱水的研究[J];工业水处理;2007年04期
10 高军林;台明青;陈杰瑢;;剩余污泥与酒精糟液共厌氧消化性能研究[J];酿酒科技;2008年03期
11 张立国;尹军;刘蕾;崔崇威;;预处理低有机质剩余污泥两相厌氧消化[J];哈尔滨工业大学学报;2008年12期
12 曹殿林,汪国柱;剩余污泥的凝聚压滤脱水[J];印染;1981年04期
13 崔龙哲;刘成付;吴桂萍;;质子化焦化污泥作为生物吸附剂对水溶液中活性红4的吸附性能[J];环境科学研究;2006年04期
14 张翔;宋丽华;邢莉玲;张耀煌;;城市污水处理厂污泥焚烧处理的探讨[J];安徽化工;2006年05期
15 高永青;彭永臻;王建龙;王少坡;张晶宇;;剩余污泥水解酸化过程中胞外聚合物的影响因素研究[J];中国环境科学;2010年01期
16 宋丽华;;污水处理厂污泥焚烧技术的研究[J];华章;2010年01期
17 孙国华;无污泥化的生物接触氧化池运行小结[J];工业水处理;1986年01期
18 蒋克彬;剩余污泥的好氧消化设计[J];中国给水排水;2002年12期
19 张雷,洪瑛,李昭,叶飞,曾向前;城市污水处理的污泥减量技术[J];市政技术;2005年05期
20 张严;连丹璘;陈洁;郑贞锋;黄盛楠;阙友烨;蔡瑞芳;;高浓度印染废水预处理试验及应用研究——利用剩余污泥协同粉煤灰作絮凝剂的试验[J];三明学院学报;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高春梅;朱晓芸;杨红;黄庆;风海晨;;盐度和固液比对剩余污泥中磷释放的影响[A];渔业科技创新与发展方式转变——2011年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2011年
2 傅剑锋;;UDF+AOSA技术用于剩余污泥趋零排放及工程应用[A];“科德杯”第六届全国染整节能减排新技术研讨会论文集[C];2011年
3 陈国炜;俞汉青;;城市污水处理厂剩余污泥解偶联减量技术[A];循环经济理论与实践——长三角循环经济论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
4 殷绚;韩萍芳;吕效平;;超声强化处理水厂剩余污泥[A];第六届化学工程与生物技术展览暨会议论文集[C];2004年
5 李向蓉;张艳君;戴晓晴;王春晖;;剩余污泥中微生物絮凝剂的复合提取方法研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
6 李向蓉;张艳君;张志强;夏四清;;从剩余污泥中提取微生物絮凝剂的超声法、树脂法及其联用研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
7 刘贵镇;王志楼;柳建设;时启立;谢学辉;;剩余污泥去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
8 黎艳;林海;刘伟岩;常江;;电凝聚强化剩余污泥脱水的研究[A];2006中国非金属矿工业大会暨第九届全国非金属矿加工应用技术交流会论文专辑[C];2006年
9 李海波;李亚东;李克顺;;剩余污泥处置及其在矿业废弃地复垦中的应用分析[A];中国环境保护优秀论文集(2005)(下册)[C];2005年
10 刘晓玲;刘和;陈艺阳;堵国成;陈坚;;三种不同来源的污泥中温厌氧发酵产酸和污泥有机成分的关系[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苏高强;剩余污泥碱性发酵产酸性能与优化[D];北京工业大学;2013年
2 白向玉;剩余污泥中重金属污染的蚯蚓活化—花卉植物修复机理研究[D];中国矿业大学;2010年
3 刘志华;剩余污泥为燃料的微生物燃料电池产电特性及污泥减量化研究[D];湖南大学;2011年
4 曹艳晓;剩余污泥作为低碳氮比生活污水补充碳源的脱氮试验研究[D];重庆大学;2010年
5 李广;预处理后剩余污泥中温两相厌氧消化效能研究[D];中国地质大学(北京);2011年
6 王晓霞;剩余污泥减量化处理中细胞物质的释放特性与磷回收研究[D];华东理工大学;2010年
7 康晓荣;超声联合碱促进剩余污泥水解酸化及产物研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
8 王芬;超声破解对污泥特性的影响机制与零剩余污泥排放工艺研究[D];天津大学;2006年
9 苑宏英;基于酸碱调节的剩余污泥水解酸化及其机理研究[D];同济大学;2006年
10 胡凯;污泥预处理—厌氧消化工艺性能及预处理过程中有机物变化[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗琨;厌氧条件下外加酶强化剩余污泥水解的研究[D];湖南大学;2010年
2 王芬;剩余污泥超声破解的性能与机理研究[D];天津大学;2004年
3 丁凯;碱减量印染废水剩余污泥减量化工艺研究[D];东华大学;2004年
4 张蔓;剩余污泥制备吸附材料处理重金属废水研究[D];西华大学;2010年
5 侯玲玲;热碱预处理对剩余污泥的溶胞率及发酵产酸的影响研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 王展;超声与机械方法联合破解剩余污泥机制的研究[D];东北大学;2010年
7 何玉凤;热碱处理促进剩余污泥水解的试验研究[D];大连理工大学;2007年
8 孟新刚;蚯蚓Eisenia foetide与植物复合系统处理剩余污泥的研究[D];石河子大学;2013年
9 赵德君;单频率及双频率超声和碱联合预处理技术对剩余污泥的破解效果研究[D];辽宁大学;2011年
10 宋相国;生物酸化联合类Fenton氧化去除城市污泥中重金属[D];湖南大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 筱薇;如何开发碳源脱氮除磷?[N];中国环境报;2008年
2 记者 朱爱华 通讯员 孙继盛;大连石化除污装置泥里淘金100万元[N];中国石油报;2006年
3 赵关良;不用脱色剂 剩余污泥少[N];中国环境报;2007年
4 朱爱华 孙继盛;大连石化找到絮凝剂降耗新方法[N];中国环境报;2006年
5 记者 夏泽平 吴侠;抓环保求生存 以治理促发展[N];安徽经济报;2007年
6 记者 王达翃;确保全市排污目标完成[N];邯郸日报;2010年
7 李霞颜雪玲 通讯员 叶根基;松阳不锈钢产业在全省率先实现“全程无废”[N];丽水日报;2008年
8 ;废水回用见效益[N];中国环境报;2004年
9 苏讯;常州武进启动污泥专项整治[N];中国建设报;2010年
10 记者陆峰 通讯员林洪;印染污泥掺烧制砖[N];南通日报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978