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在本课题中主要探究将焦化工艺O/A/O池中的剩余污泥进行厌氧发酵,同时将水解后产生的碳源进行回用,一方面解决了焦化区域废水C/N比低的问题;另一方面解决了剩余污泥的处置问题。 剩余污泥在单纯的进行厌氧发酵的过程中,污泥细胞被降解的程度是非常缓慢的,因此,可以在剩余污泥进行厌氧水解之前进行预处理来提高污泥水解的效率。在这些预处理方法中,高温预处理由于其低能耗和低成本使其拥有较好的前景;同时有些学者认为投加表面活性剂能够促进污泥细胞水解发酵。因此在本研究中将把高温预处理、表面活性剂预处理以及表面活性剂和高温联合预处理三种方法进行对比选择最佳工艺。在以往的研究中,很多学者只是单纯的进行产酸量和碳源量上的探究,然而由于水解会产生大量的氨氮累积,当上清液回用的时候会影响生物脱氮除磷系统。因此在本次研究中,不仅要考虑产酸量,更要获取一个最佳工艺条件使得污泥水解上清液中V/N比(VFAs/氨氮)最大,所以V/N比将作为本研究中考察的第一要素。 首先,通过试验选取了SDBS作为最佳表面活性剂用于后续试验;然后选取了80、90、100℃三种温度以及12、18、24h三种预处理时间用于后续试验。 其次,通过响应曲面法探究了表面活性剂和高温联合预处理的作用下剩余污泥厌氧发酵的最佳工艺条件,利用回归模型分析得出能够使V/N比(VFAs/氨氮)达到最大值的优化条件为:预处理温度为94.28℃、预处理时间为19.36h、厌氧发酵时间为9.62d,SDBS投加量为0,相应的V/N比预测值为6.20。 根据模型的结果发现投加表面活性剂 SDBS不利于提高污泥水解上清液中的V/N比(VFAs/氨氮)。于是接下来论证了为何投加表面活性剂 SDBS不利于提高污泥水解上清液中的V/N比(VFAs/氨氮),发现表面活性剂对于剩余污泥中颗粒态有机物溶解有较显著的促进作用,而对于剩余污泥发酵液中溶解态大分子有机物和溶解态小分子有机物降解及发酵产酸并没有显著的促进作用;而高温预处理对于剩余污泥中颗粒态有机物溶解以及溶解态有机物的降解产酸均有着显著的促进作用;联合预处理对于剩余污泥中颗粒态有机物溶解的促进作用比单独的高温和单独表面活性剂处理的效果都要好很多,而对于发酵液中溶解态有机物的降解产酸的促进作用比单独的高温预处理增加的效果并不明显。最后根据模型结果以及论证分析选择高温预处理作为最佳工艺。 在不同温度高温预处理下V/N比(VFAs/氨氮)随着温度的升高而增大。在50℃到70℃之间V/N比增加较缓,从70℃到90℃之间的时候开始随着温度的升高,V/N比迅速增加,然后从90到100℃的时候V/N的增速又开始变的缓慢,由此可以看出在90℃和100℃的时候获得的V/N比(VFAs/氨氮)较高。然后通过经济性分析对比90℃和100℃两种温度下产生单位 V/N比(VFAs/氨氮)所需的热量分别为49.4KJ和54.1KJ,因此通过经济性分析选择90℃高温预处理能够在最低的经济成本下获得最高的V/N比。