论文部分内容阅读
太湖因富营养化问题导致蓝藻频繁暴发。及时打捞与收集蓝藻是迅速减少水体中蓝藻的常用方法。不能得到及时处理的蓝藻贮存于池塘中,在自然条件作用下成为腐熟蓝藻。厌氧消化产沼是腐熟蓝藻有效的处理与资源化利用方式。本课题考察了蓝藻腐熟特性,考察不同腐熟程度的蓝藻产甲烷潜能,开展腐熟蓝藻在不同厌氧反应器中厌氧消化产沼技术研究,分析了主要影响因子对反应器产气性能和厌氧生物环境的影响,实现厌氧反应器稳定产甲烷,优化并确定主要运行参数。研究结果表明:
新鲜蓝藻水pH、COD、TN和TP平均值分别为6.84、、45845mg/L、2109 mg/L和269mg/L,VS/TS为0.74。温度为(30~35℃)时,经过21d的腐熟后,VS/TS提高到86.9%,COD、叶绿素、纤维素的降解率分别为45.2%、82%、26%。腐熟过程中存在反硝化作用,TN总体呈下降趋势,而由于水分的蒸发,TP缓慢增加。设计腐熟时间为9d时可以控制腐熟过程在水解阶段,以pH值的变化为控制指标。对该腐熟程度的蓝藻液进行厌氧发酵,可得到较高的生物质能转化效率。通过腐熟前后蓝藻液中有机物的GC峰面积对比可知,微量有机物多数达到60%以上,去除率较高。
中温(35℃)条件下,不同腐熟程度蓝藻厌氧消化小试研究结果表明,蓝藻腐熟时间越长,发酵前期产气速率越大。蓝藻腐熟腐熟7d的蓝藻样品虽不如腐熟9d的来得水解充分,但其进行厌氧发酵,产气速率较快,产气量高,产甲烷潜力分别为标况下272.6mLCH4/gTS、248.1 mLCH4/gVS;其水解速率常数为0.22d-1,厌氧消化水力停留时间可控制在16d左右。消化过程中的氨氮浓度达到2g/L左右,对产甲烷过程无明显抑制作用。厌氧发酵过程中,发酵液的各种生物酶活性均处在一定范围内,说明腐熟蓝藻厌氧发酵的酶各种反应有一定的抗冲击负荷能力,具有一定的适应性和调节能力。在经过9d的腐熟后,胞内微囊藻毒素基本被释放出来,微囊藻毒素的总降解率可达96.5%。(TMC-LR)
采用3套扩大化装置对腐熟蓝藻进行厌氧发酵产沼气研究。稳定运行期间UASB、CSTR反应器及脉冲循环廊道式厌氧反应器(PCCR)的COD去除率由高到低依次为:UASB> CSTR>脉冲反应器。UASB在停留时间为20h、负荷为2.226kgCOD/(m3·d)时,COD去除率可达到75%以上,单位有机质产气量为0.46mL/gCOD,并可保持系统稳定,实现系统产甲烷性能的强化。N、P营养盐的去除率均较高,达到20%及45%以上。通过UASB进出水反应前后的有机物峰面积对比可知,微量有机物去除率较高,达到50%以上,但产生了部分新有机物,主要属于微生物合成代谢产物。
研究结果表明,UASB反应器中温处理腐熟蓝藻液是蓝藻资源化利用的适宜工艺,在优化运行条件下可实现0.46mL/gCOD的比产甲烷速率,且对腐熟蓝藻液中的高SS、高有机质具有较高耐受程度,保证系统稳定运行。