低碳源系统剩余泥碳源化特性研究.pdf

Study on Properties of Excess Sludge as a Carbon Source in Low-carbon System A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Master ’s Degree of Engineering By Li Qi Supervised by Prof. Ji Fangying Specialty: Environmental Engineering College of Urban Construction and Environmental Engineering of Chongqing University, Chongqing, China May, 2014 中文摘要 摘 要 在低碳源污水生物除磷脱氮系统中，由于碳源匮乏致使生物除磷脱氮效果普 遍较差。为了实现达标排放，投加外碳源提高生物脱氮、后置化学除磷就成为了 低碳源污水处理厂最为常见的应急措施，宏观上呈现出低碳源污水厂的运行成本 普遍较高的状态。因此，将污水厂剩余污泥中的生物有机质进行碳源化转化，补 充生物除磷脱氮的碳源，对提高低碳源污水处理系统的脱氮除磷效果具有积极意 义。大量研究表明，由于受细胞壁的影响，污泥直接水解酸化的碳源化效率通常 较低。为此，论文拟采用碱、热、超声波三种物理化学方式对剩余污泥细胞进行 破解预处理，研究不同破解方法处理后的剩余污泥的水解酸化碳源化转化效果， 为污泥碳源化转化提供实验依据。研究结果表明： ① 碱处理过程的前4h 内，污泥破解效果明显，pH 值显著下降，污泥上清液 中SCOD、TN、氨氮、TP 浓度随时间增加趋势明显，碱处理进行4h 后，各指标 趋于稳定。选用 0.02~0.8gNaOH/gTS 之间的 5 个投碱量进行试验，随着投碱量的 增加，污泥破解效果逐渐增强，污泥溶出 SCOD 浓度基本趋于稳定时，投碱量由 小到大对应的污泥上清液中SCOD 浓度分别为：682、1590、3392、5126、5312mg/L 。 对于投碱量为0.1、0.25 和0.8gNaOH/gTS 的情况，污泥破解稳定时C/N 比值大于 11，C/P 比值在50 左右，能够满足污水处理系统脱氮除磷的要求值，故理论上有 较好的碳源化效果；而对于投碱量为0.02 和 0.04gNaOH/gTS 的情况，污泥破解稳 定时C/N 比值在6 左右，C/P 比值在25 左右，污泥破解效果不佳。 ② 试验选用 80~120℃的5 个加热温度对污泥进行破解。热处理温度为 100、 110、120℃的情况下，加热15min 内，污泥上清液中SCOD、TN、氨氮、TP 浓度 均呈明显增加趋势，随后增加幅度于逐渐减小；热处理温度为80、90℃的情况下， 污泥破解效果较差，约 30min 后溶出各物质的浓度出现较为明显增加。随着加热 温度的升高，污泥破解效果逐渐增强，加热 15min 后，温度由低到高对应的污泥 上清液中SCOD 浓度分别为：72、135、487 、1876、2498mg/L 。试验所用5 个加 热温度下，污泥破解稳定时C/N 比值在9~14，C/P 比值大于40 ，理论上能够满足 脱氮除磷的要求值，破解效果较好。 ③ 剩余污泥在超声波的作用下呈现 pH 值降低趋势，但总体变化不大。超声 波处理的前60min 内，污泥上清液中SCOD、TN、氨氮、TP 浓度随时间增加趋势 明显，随后各指标增长幅度逐渐减小。选用0.025~0.125W/mL 之间的5 个声能密 度进行试验，随着声能密度的增加，污泥破解效果逐渐增强，污泥上清液中SCOD 浓度基本趋于稳定时，声能密度由小到大对应的污泥溶出的 SCOD 浓度分别为： I