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微波—改性活性炭纤维法处理剩余污泥及其对污泥厌氧消化的影响研究

揭起武  
【摘要】:随着生活污水排放量及污水处理深度的不断增加,污水处理厂产生的污泥越来越多,厌氧消化作为能同时实现污泥减量化、稳定化和资源化的技术,近年来一直备受关注。在污泥的厌氧消化过程中,污泥水解是限速阶段,因此在厌氧消化前需对污泥进行预处理。微波预处理是众多预处理方法中的一种,单独微波预处理对污泥絮体的破裂效率有限,往污泥中加入吸波材料,能提高污泥对微波能的使用效率,但添加吸波材料预处理的过程材料抗氧化性能有限且材料易与污泥粘连,预处理效率仍然有限。目前,常见的用于微波预处理的吸波材料为活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)。本文通过向污泥中添加改性活性炭纤维(Modified Activated Carbon Fiber,MACF)来提升污泥预处理效果。本文主要分析了添加不同材料下的微波法对污泥预处理的效果以及经预处理后的污泥厌氧消化性能;探讨了污泥厌氧消化过程中微生物种群的变化。主要结论如下:(1)微波预处理过程中,材料的最佳投加量和最佳预处理时间分别为0.16g/gVS和4min。此时经MACF-微波法预处理的污泥中SCOD、多糖和蛋白质浓度最大,分别达到2058、382和200mg/L,比单独微波预处理提升了31.08%、73.6%和17.84%。(2)在最佳预处理条件下进行厌氧消化的污泥中,以MACF-微波法预处理后进行厌氧消化的污泥各项指标变化最大。蛋白质、多糖和DNA浓度在反应前15d分别由382、200和37.36mg/L降低为86、90.8和13.12mg/L,分别降低了77.3%、54.6%和64.88%;SCOD浓度在前3d从2078上升到2722mg/L,增加了30.99%,随后3d降低至835mg/L,降低了69.32%;总氮和氨氮浓度分别由233和35mg/L增加到454和338mg/L。(3)厌氧消化过程MACF-微波法预处理的污泥中总产气量最高,400m L污泥总产气量为737mL,其中共有甲烷389mL,甲烷平均含量为52.78%。MACF-微波法预处理的污泥中VFA累积量最多,未经预处理、单微波预处理、ACF-微波法预处理和添加MACF-微波法预处理的污泥中最大VFA累计量分别为455.24、526.50、365.69和805.11mg COD/L,其中乙酸含量最高,丙酸次之。(4)经过预处理后进行厌氧消化的污泥,添加MACF-微波法预处理的污泥中微生物种群多样性和均匀性最好。预处理后污泥中的变形菌大量减少,Aminicenantes含量最高,在预处理后进行厌氧消化的污泥中均检测出能产氢产乙酸的互营单胞菌属和互营杆菌属。


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