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基于酸碱调节的剩余污泥水解酸化及其机理研究

苑宏英  
【摘要】:城市污水处理厂产生的污泥按照来源的不同可分为初沉污泥和剩余污泥,总量约占处理水量的0.3~0.5%左右(以含水率97%计)。国内外主要对初沉污泥或初沉和二沉污泥的混合污泥进行了污泥厌氧发酵的研究,单独针对于剩余污泥厌氧发酵的研究甚少。对剩余污泥进行水解酸化的主要目的为改善其生化降解性能,溶出较多的溶解性COD(SCOD)和产生较高的挥发性脂肪酸(VFAs)。SCOD和VFAs,特别是VFAs中的乙酸和丙酸,是增强生物除磷过程(EBPR)的有利的基质。为了达到此目的,试验对影响污泥水解酸化的环境因素和操作条件进行了工艺优化研究。 首先,对比分析了厌氧与好氧条件下剩余污泥的发酵结果,结果表明,厌氧水解酸化明显利于SCOD和总VFAs的生成,从而要求试验中尽可能避免氧的溶入。 其次,对比分析了不同的搅拌方式和搅拌速度对剩余污泥厌氧发酵产物的影响,结果表明,机械式搅拌比磁力搅拌和摇床混合更加容易实现颗粒间的充分高效接触;同时发现搅拌速度太快或太慢都不利于SCOD和VFAs的生成。本试验条件下选取60~80rpm的机械式搅拌速度。 再次,在21℃左右条件下,研究了剩余污泥在不同pH条件下厌氧发酵的情况,发现将pH值控制为8.0~11.0,在20d的厌氧发酵时间内,SCOD值要大于pH调为4.0~7.0。特别是,在pH10.0时,厌氧发酵第8d产生的VFAs(2708.02mgCOD/L)接近其最大值(2770.40mgCOD/L,发酵时间为12d)且高于其它pH条件,比如,此产酸值大约是pH5.0和pH不调时的3倍和4倍之多;六种短链VFAs中,乙酸和丙酸产量居多,而乙酸产量又高于丙酸,pH10.0条件下,乙、丙酸所占总VFAs的百分比之和为60~70%左右,异戊酸和异丁酸产量次之,正丁酸和正戊酸产量较少,其中正戊酸产量最少,占总VFAs的百分比低于10%;关于溶解性碳水化合物和蛋白质物质的生成,基本上是较强碱性比近中性条件更加有利;而酸性条件下溶出的PO_4~(3-)-P和氨氮浓度高于碱性。 另外,改变pH值的控制策略,其一将pH值调节作为预处理手段,对比分析了pH值长、短期(1d与20d)调为碱性10.0和酸性5.0时对剩余污泥厌氧发


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