论文部分内容阅读
污泥与日俱增的产量成为我国污染物排放面临的一个严峻问题,因此污泥的减量化、稳定化、无害化及资源化(简称“四化”)尤为重要。厌氧消化是一种成熟的技术,它可减少剩余污泥量并可产生富含甲烷的沼气。传统的厌氧消化效率受到污泥有机物浓度、污泥龄、有机物残余等影响。预处理技术可以提高污泥水解效率提高消化效果。本研究应用康碧(Cambi)160℃热水解预处理技术,在不同污泥龄(Sludge Retention Time,简称SRT)下进行中温厌氧消化、高温厌氧消化的运行试验研究:(1)对比不同温度条件下厌氧消化的效果,优化基于热水解预处理污泥厌氧消化工艺参数,探索厌氧消化过程中关键酶活性与产气量的关系。(2)比较热水解预处理中温厌氧消化、热水解预处理高温厌氧消化两种不同组合厌氧消化工艺(热水解-中温,热水解-高温)对污泥有机物削减和产甲烷潜势的影响,分别确定不同温度下强化污泥厌氧消化的最佳SRT。最后优化工艺条件为:(1)中温厌氧消化SRT为15天时产甲烷量最佳,为384.19±37.4 CH4 m3/kg VS added,消化后挥发性固体物质(Volatile Solid,简称VS)有机物的去除率在可达43.1%54.3%。其中,在缩短SRT对热水解后污泥中温厌氧消化的过程中,水解酸化阶段蛋白酶和乙酸激酶的相对酶活性变化显著,为后续的产甲烷做了充分的准备,蛋白酶和乙酸激酶是影响污泥水解酸化和溶解性有机物含量的关键酶,产甲烷阶段的辅酶F420起始活性差异较大但其利用率相差不大(±0.1)。(2)高温厌氧消化SRT为20天时产甲烷量最佳,为372.33±43.62 CH4 m3/kg VS added,消化后VS的去除率在可达45.2%52.8%,高温厌氧消化过程中,随着SRT的减少产甲烷量不断减少。这是由于关键酶活辅酶F420含量的减少,不能提供充足的酶消化乙酸,使得乙酸的动态平衡中,不断地被分解为二氧化碳和氢气。(3)中温消化与高温消化对比发现,中温产甲烷效果更佳,这是由于中温条件下水解过程中蛋白酶和乙酸激酶活性更强,污泥的水解更彻底,此外中温系统中Methanoculleus、Methanolinea微生物的丰度高,他们分别为CO2还原型产甲烷菌和乙酸型产甲烷菌,多方式的甲烷化阶段使得中温产气效果更佳。导致高温效果不如中温的最直接原因为高温消化系统的有机负荷未达到最大,在一定SRT实验范围内,高温产气未出现明显下降,即高温消化仍有产甲烷潜力。图25幅,表8个,参考文献64篇。