污水中有機(jī)碳資源回用技術(shù)研究.pdf

1、污水中蘊(yùn)含著大量的寶貴資源，傳統(tǒng)的活性污泥法對這些資源往往不加以回收利用，而且在處理過程中消耗大量的能源。為了解決當(dāng)前污水處理中高能耗的問題，改變傳統(tǒng)活性污泥法能源浪費(fèi)的現(xiàn)狀，從根本上實(shí)現(xiàn)能源自給自足，論文探討了基于有機(jī)碳回收的新型污水資源化處理路線，提出利用高效接觸氧化法工藝（HiCS）作為將污水中的碳源回收至剩余污泥中的關(guān)鍵處理工藝，接下來采用高效厭氧消化組合工藝對剩余污泥進(jìn)行高效穩(wěn)定的厭氧消化，從而將污水中的有機(jī)碳資源回收至污泥中

2、，最終轉(zhuǎn)化為可燃燒的甲烷。
　　采用4組HiCS反應(yīng)器去除和回收污水中的碳源。試驗(yàn)結(jié)果表明HiCS系統(tǒng)作為一種高負(fù)荷的活性污泥法處理污水具有高污泥產(chǎn)率和低底物氧化率的明顯優(yōu)勢，短污泥齡條件下（SRT=1.1d和SRT=2d）對COD、N、P的去除率沒有很大的差別。相比混合碳源進(jìn)水，單一碳源進(jìn)水條件下系統(tǒng)對SCOD去除率較高。HiCS系統(tǒng)在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對有機(jī)物的快速去除和回收。隨著 SRT的升高，進(jìn)水碳源回收至污泥中的比例逐漸

3、減少，氧化為CO2的比例越來越高。不同進(jìn)水碳源和污泥齡條件下HiCS反應(yīng)器對于COD的去除效果平均在80％以上，最高可達(dá)92%。對于污水中溶解性COD的回收主要通過貯存作用進(jìn)行，對于顆粒COD的去除主要通過吸附作用進(jìn)行。
　　分別采用高效高溫和高效中溫兩套厭氧消化組合工藝對剩余污泥進(jìn)行了長期厭氧消化試驗(yàn)，結(jié)果顯示：在穩(wěn)定性方面，兩套系統(tǒng)均滿足穩(wěn)定性要求。研究不同反應(yīng)器的VS去除率、產(chǎn)甲烷量、SCOD濃度變化，分析兩套組合工藝對厭氧

4、處理效果的影響，并探討高效厭氧消化工藝的機(jī)理，研究結(jié)果顯示，高效高溫系統(tǒng)總VS去除率為41.4%，高于高效中溫系統(tǒng)的平均總?cè)コ?7.3%；總甲烷產(chǎn)量分別為為440.18mL/d和424.44mL/d。高效高溫系統(tǒng)的SCOD濃度高于高效中溫系統(tǒng)，但是大分子蛋白質(zhì)物質(zhì)的去除效果高效中溫系統(tǒng)更好一些。高溫條件促進(jìn)大分子物質(zhì)分解形成溶解性有機(jī)物是高效厭氧消化反應(yīng)器有機(jī)物分解率高、產(chǎn)甲烷速率快的主要原因。兩套組合系統(tǒng)均能達(dá)到能量平衡，但是高效高

5、溫組合系統(tǒng)較高效中溫組合系統(tǒng)熱量需求更大、能源回收量更小，綜合考慮 VS去除率、產(chǎn)甲烷量、系統(tǒng)穩(wěn)定性及能源產(chǎn)量，高效中溫系統(tǒng)略優(yōu)于高效高溫系統(tǒng)。從微生物菌屬水平分析，高溫、短HRT條件對古菌的優(yōu)勢種群有影響。高效厭氧消化反應(yīng)器（CSTRHi）和傳統(tǒng)高溫厭氧反應(yīng)器（CSTRT）中絕大部分產(chǎn)甲烷過程都由 Methanothermobacter和 Methanosarcina這兩種菌屬完成。Methanoseata大量存在于傳統(tǒng)中溫厭氧反應(yīng)器

6、（CSTRM）中，相對豐度高達(dá)30.16%，在CSTRT和CSTRHi反應(yīng)器中相對豐度比例不到1%。較高水平的乙酸可有利于嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌Methanosaeta的生長，CSTRM反應(yīng)器中乙酸濃度顯著高于CSTRHi和CSTRT反應(yīng)器，這可能是Methanosaeta主要存在于CSTRM反應(yīng)器的原因之一。CSTRHi反應(yīng)器中古菌比例（0.44%）顯著小于CSTRT和CSTRM反應(yīng)器（3.52%和1.45%），這可能是短HRT反應(yīng)器單位進(jìn)泥