酸-堿預處理促進剩余污泥厭氧消化的研究
摘要：為提高剩余污泥的厭氧消化效率,投加酸和堿對污泥進行預處理,對比分析了不同預處理方式(單獨堿處理、酸-堿處理和堿-酸處理)對污泥水解酸化的影響,并研究了各種預處理方式對后續(xù)厭氧消化產(chǎn)甲烷效率的影響。結(jié)果表明,單獨堿處理的溶解性化學需氧量(SCOD)溶出量比酸堿聯(lián)合處理要大16%左右,預處理第8d,達到5406.1mg·L-1.采用先酸(pH4.0,4d)后堿(pH10.0,4d)預處理,在污泥水解酸化過程中,乙酸產(chǎn)量及其占總短鏈脂肪酸(SCFAs)的質(zhì)量分數(shù)均高于其他預處理方式,其乙酸產(chǎn)量(以COD/VSS計)可達到74.4mg·g-1,占總SCFAs的60.5%。酸-堿預處理后污泥混合液的C∶N比值為25左右,C∶P比值在35~40之間,這比單獨堿處理和堿-酸處理后的C∶N和C∶P比值更有利于后續(xù)厭氧消化。通過對比研究發(fā)現(xiàn),酸-堿預處理后,厭氧消化到第15d,酸-堿預處理污泥的累積甲烷產(chǎn)量(CH4/VSS加入)達到136.1mL·g-1,分別是空白對照、堿-酸預處理和單獨堿預處理方式的2.5、1.7和1.6倍,厭氧消化效率最高。經(jīng)過8d酸-堿預處理和15d的厭氧消化,揮發(fā)性懸浮固體(VSS)總?cè)コ蔬_到60.9%,污泥減量效果比其他預處理要好。很顯然,酸-堿預處理方式更有利于污泥厭氧消化及污泥減量化。
關(guān)鍵詞：剩余污泥，酸-堿預處理，厭氧消化，甲烷，污泥減量化
污水生物處理過程中會產(chǎn)生大量剩余污泥，其數(shù)量約為污水處理量的0.3%-0.5%（以含水率97%計）。目前我國城鎮(zhèn)污水處理廠每年排放的污泥年增長率＞10%，以城鎮(zhèn)污水處理率達到60%估算，則將產(chǎn)生污泥量（以干重計）840萬t。厭氧消化是污泥處理常用的減容、穩(wěn)定工藝，具有能耗低、污泥穩(wěn)定性好、產(chǎn)生生物能源沼氣等優(yōu)點，但污泥固體的生物可降解性低，處理周期比較長，沼氣產(chǎn)率低。許多研究表明污泥厭氧消化過程中，污泥的水解是限速步驟。如果采用適當?shù)念A處理措施，破壞細胞壁使有機質(zhì)融出，可改變污泥中有機物的可利用性，增強其生物可降解性，提高污泥厭氧消化的效率。
熱、化學、熱-堿、超聲波等多種預處理方法，都可促進污泥水解酸化，有利于后續(xù)厭氧消化，從而提高污泥的消化效率。其中，采用投堿預處理簡單易行，在污泥中加堿能將污泥固體物質(zhì)分解為可溶性物質(zhì)，將碳水化合物和蛋白質(zhì)水解成較小分子量的物質(zhì)。研究表明，利用堿預處理可提高復雜廢物厭氧消化效率。
目前，國內(nèi)外關(guān)于酸和堿聯(lián)合預處理促進剩余污泥厭氧消化的報道還比較少，預處理對剩余污泥厭氧消化促進的原因的研究分析并不多。本研究通過試驗比較了污泥單獨堿處理、酸-堿處理和堿-酸處理的水解酸化效果，以及預處理對污泥厭氧消化和減量化的影響，以期為剩余污泥高效厭氧消化處理提供理論依據(jù)。
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