高含固污泥厭氧消化特性及硫控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著城市污水處理廠數(shù)量及污水處理量的增加，污泥產(chǎn)量也隨之增加，2013年我國城市污水處理廠污泥產(chǎn)量為3000萬噸(含水率按80％計算)，而污泥的安全處置率小于20%。厭氧消化是污水處理廠普遍采用的污泥穩(wěn)定工藝，在去除有機(jī)物的同時產(chǎn)生沼氣，但存在消化效率低、停留時間長等問題，這是由于污泥水解過程限制了厭氧消化的速度。國內(nèi)外對多種污泥預(yù)處理工藝進(jìn)行研究，目前認(rèn)為熱水解是一種高效的預(yù)處理技術(shù)，在有效提高消化效率及沼氣產(chǎn)量的同時提高污泥的脫水性

2、能。高含固污泥厭氧消化是將進(jìn)料固體含量提高至10%以上，具有減小厭氧消化反應(yīng)器容積、降低能耗、提高單位容積沼氣產(chǎn)率等優(yōu)點。同時，污泥在厭氧消化過程中所產(chǎn)生的沼氣是一種新型能源，但沼氣中所含的H2S是一種劇毒氣體，對人體及設(shè)備都有極大危害，因此必須予以去除。以西安市某污水處理廠脫水污泥為研究對象，采用熱水解預(yù)處理裝置及完全混合式厭氧消化反應(yīng)器，在最佳熱水解條件（165℃、50min）的基礎(chǔ)上，研究了含固率為10%污泥厭氧消化中的組分轉(zhuǎn)化，

3、探討了熱水解污泥直接脫水后脫水液單獨消化的工藝可行性；同時以高含固污泥厭氧所產(chǎn)沼氣為對象，分別研究了池內(nèi)及池外兩種不同方式下，沼氣中硫化氫的去除效果。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴高含固污泥及厭氧消化組分轉(zhuǎn)化試驗表明：高含固污泥經(jīng)熱水解預(yù)處理后，細(xì)胞壁被破壞，有機(jī)物可有效水解至液相，VSS水解率達(dá)到42.9%，熱水解可有效促進(jìn)厭氧消化過程；熱水解中溫厭氧消化系統(tǒng)的消化性能最佳，COD去除率高(43.1%)；熱水解高溫厭氧消化由于氨濃

4、度過高產(chǎn)生抑制，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差；未水解高含固污泥由于水解步驟的限制， COD去除率低于31.1%；高含固污泥厭氧消化后沼氣中硫化氫濃度低于210ppm，遠(yuǎn)低于常規(guī)污泥厭氧消化中沼氣硫化氫濃度；⑵熱水解高含固有機(jī)物分布及厭氧消化特性試驗表明：污泥可利用有機(jī)物中74.0%在水熱預(yù)處理之后被轉(zhuǎn)移至液相，是厭氧消化所產(chǎn)沼氣的主要來源，脫水液厭氧消化產(chǎn)甲烷速率大于熱水解污泥；熱水解污泥離心脫水后，固液兩相的體積比為17:3，脫水液采用 UASB處

5、理，裝置體積僅為 AD工藝厭氧消化裝置體積的1.3%；并且高含固污泥熱水解-脫水-脫水液厭氧消化工藝所產(chǎn)沼氣燃燒熱能可以自給自足，無需額外輸入能量，可有效降低運行費用；⑶針對高含固污泥及熱水解高含固污泥分別進(jìn)行源頭抑硫試驗，結(jié)果表明：隨著含鐵污泥中 Fe/S的增加，兩者在消化過程中，沼氣產(chǎn)量及甲烷濃度均會有所降低；同時， Fe3+污泥的投加可有效降低沼氣中硫化氫的濃度，當(dāng) Fe/S由0上升至7.75時，兩者消化所產(chǎn)沼氣中的硫化氫濃度可分

6、別降至21.4ppm、14.1ppm；含鐵污泥消化過程中硫化物主要以不溶態(tài)硫化物的形式存在(占總硫化物的90%以上)，主要是因為含 Fe3+污泥的投加可以有效將溶解態(tài)硫化物及氣態(tài)硫化物轉(zhuǎn)化為硫化亞鐵，氣態(tài)硫化物隨著 Fe3+投加量的增加可被有效去除；⑷低濃度沼氣生物脫硫試驗中：隨著氣液比的增加，出口硫化氫濃度呈增加趨勢，當(dāng)氣液比達(dá)到16時，出口硫化氫濃度為10.2±1.1ppm，實際運行中可以適當(dāng)降低氣液比，減少運行成本；pH通過影響硫