自熱高溫好氧消化技術處理剩余污泥的強化方法研究
【摘要】：
污泥自熱式高溫好氧消化(ATAD)工藝因污泥停留時間短、滅菌效果好等優勢被歐美等城市廣泛應用,基于污泥性質的差異,我國自主研究的單段式ATAD工藝對污泥的穩定化效果初見成效,但在消化周期、氧利用率等方面還有待提高。本課題在現有的ATAD工藝基礎上,利用模擬裝置進行批式試驗獲取工藝參數,再通過優化的ATAD反應器對其驗證;將超聲波預處理技術與ATAD工藝結合,有效加快了污泥的穩定化進程,縮短了污泥的消化周期;鑒于純氧曝氣中氧的高傳遞速率與高利用率,用純氧曝氣技術代替空氣曝氣運用于污泥自熱高溫好氧消化穩定中,驗證了該技術的可行性,并提高了曝氣過程中氧的利用率。通過模擬單段式ATAD工藝進行批量試驗,考察了污泥濃度、曝氣量、攪拌速度對污泥穩定化過程的影響,以消化體系中VSS去除率為主要指標確定了ATAD工藝參數:污泥含固率5%~6%、曝氣量1.67~1.78 L/(h·L污泥)、攪拌速度130~150 r/min。再通過優化的ATAD反應器進行了驗證試驗,在消化10.5 d后,系統中的VSS去除率為40.8%,溫度升高至56.2℃。在0.3 W/cm~2的低強度超聲波下輻照10 min,消化8.5天后,系統溫度升高至58.3℃,VSS去除率達到42.1%,相比未超聲預處理的試驗組提前了2天達到穩定狀態。消化完成后的污泥上清液中的TP、TOC、氨氮、蛋白質濃度發生了變化,其中上清液中TP濃度可以達到初始濃度的40%以下,而TOC濃度達到初始濃度的3~4倍,氨氮和蛋白質的濃度也遠高于消化前。消化后污泥的脫水性能明顯變差,且消化效果越好,其脫水性能反而越差。在合理的空氣曝氣情況下,同等供氧速率的純氧曝氣因過量的溶解氧濃度在高溫環境中對微生物有抑制作用,而導致污泥自熱式高溫消化穩定化失敗。在合理的純氧曝氣量下(空氣曝氣量的1/20),實現了污泥的自熱式高溫好氧消化穩定,氧氣利用率高達82.7%,明顯高于空氣曝氣的26.3%。不同的純氧曝氣量對污泥穩定的效果不同,當曝氣量低于或高于最佳值時,都不利于污泥的穩定化。
