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城市有机垃圾与污泥联合消化的试验研究

张碧波  
【摘要】: 当前城市固体废弃物和城市污水处理厂的污泥的处理与处置分别代表两种不同的废物处理原理。传统的城市固体废弃物管理以处理为主而很少重视前处理和资源回收问题。随着越来越严格的环境法的采用,城市固体废弃物传统的陆地填埋处理方式所需费用也越来越高,与传统的城市固体废弃物处理方式相比,污泥处理涉及了更为广泛的处理方式(污泥稳定化、污泥体积减少)和最终用途(污泥堆肥、陆地应用)。通过常规低的固体厌氧消化方法可使污泥稳定化、污泥厌氧消化处理带来的益处包括:减少最终处理体积、提高脱水性能、减少腐败性,产生可在厂内使用的甲烷气体、减少了病原有机物。不足的是,由于污泥中水浓度过高,消化处理要求投入相当大的能量。因此,这种方法对相对小的污泥处理厂而言,吸引力不大。 本文对污水污泥和城市有机垃圾联合消化技术进行探讨,寻求二者的最佳比值以获得合适的碳氮比、温度和含水率。以及在最佳条件下考察并分析了痕量金属离子尤其是Fe~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)对反应系统的影响,同时分析在最佳条件下煤灰渣的含量对反应系统的影响。 根据城市有机垃圾与污水处理厂污泥联合消化的对比试验和单因素六水平试验结果,综合考虑经济性和安全性,微量激活剂Fe~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)最适添加量分别为0.9~1.2mg/(L·d)、0.09~0.12mg/(L·d)、0.18~0.24mg/(L·d),这样能使消化产气量提高30%以上、有机物转化率提高10%以上、沼气甲烷含量提高10%左右、最大比产气速率提高50%以上,并有利于增强系统的稳定性、缩短消化时间并有效的克服酸积累。研究还说明Fe~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)对水解酸化菌群没有激活作用,只有在产甲烷阶段其激活作用方才表现出来。可见,在厌氧消化系统中调节营养比例、添加微量金属元素是提高厌氧消化效率的有效途径。 煤灰渣不同含量(5~25%)的单因素六水平试验结果表明,单位有机物产气量、甲烷百分含量、最大产气速率等均随煤灰量的增加而适当增加,消化时间也略有缩短。但是,消化系统所需的用水量增加,并使反应器容积负荷减少10-15%。消化效率的提高是由于煤灰渣中含有多种微量元素,而且它含有的氧化钙和碳酸钙对厌氧系统起到缓冲作用,同时煤灰渣疏松多孔,是微生物良好的载体。


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