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剩余污泥水解酸化的影響因素研究

文檔作者：駱燕萍1 馮臣2 文檔來(lái)源： 1 中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究院 2 武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月25日
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剩余污泥水解酸了匕的影響因素研究
駱燕萍1馮臣2
(1 中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究院
2 武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院湖北武漢430010)
摘要對(duì)污泥水解酸化的影響因素進(jìn)行試驗(yàn)研究。
短；堿性條件更有利于提高污泥的水解酸化效果。
關(guān)鍵詞剩余污泥水解酸化混合方式
中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
結(jié)果表明：中溫條件更有利于污泥水解酸化．且酸化所需要的時(shí)問(wèn)更
文章編號(hào)：1 672-9064(201 0)03--0064-02
在我國(guó)城市．污水廠(chǎng)進(jìn)水碳源的缺乏較為明顯．在生產(chǎn)
中可以明確觀(guān)察到這種缺乏?。若將剩余污泥水解酸化處
理．不僅可以為脫氮除磷T藝提供有機(jī)碳源．還可大大減少
剩余污泥的產(chǎn)量．具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。而污泥水解酸
化的限速步驟是污泥的水解過(guò)程[“】。所以影響剩余污泥水
解酸化效率的因素主要是：污泥混合方式、反應(yīng)溫度、pH、固
體停留時(shí)間(或投配率)、污泥水解預(yù)處理等。本文根據(jù)實(shí)際
實(shí)驗(yàn)條件分別xff移L械混合裝置下溫度、pH值對(duì)污泥水解酸
化的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究．以期待為將剩余污泥水解酸化應(yīng)用
于補(bǔ)充有機(jī)碳源的工程實(shí)踐提供基礎(chǔ)資料。
l‘材料與方法
1．1試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)裝置均為直徑lOOmm。高400nUTI．且有效容積為
2．75L的柱狀有機(jī)玻璃反應(yīng)器。從裝置中的上。中。下3個(gè)取
田1水浴加熱裝置簡(jiǎn)圖
樣口進(jìn)行取樣．混合均勻后進(jìn)行
測(cè)定。試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖分別如下圖
1所示。
1．2試驗(yàn)混合方法
．在機(jī)械混合裝置中．由于攪
拌葉片機(jī)械力的剪切作用有利于
實(shí)現(xiàn)污泥顆粒的充分接觸．同時(shí)
部分顆粒被破碎．從而使污泥顆
粒的胞外聚合物(ECP)可以溶出
來(lái)．因此產(chǎn)生的SCOD值較高，相
應(yīng)產(chǎn)生的SCOD／TCOD值也較高．
因此本實(shí)驗(yàn)選用機(jī)械混合方式。
1．3試驗(yàn)污泥
試驗(yàn)用泥取自武漢市某啤酒廠(chǎng)壓濾后的泥餅【引．試驗(yàn)時(shí)
先將貯存在恒溫實(shí)驗(yàn)室的干污泥加水進(jìn)行稀釋?zhuān)鯗y(cè)SS約
為209／L。
1．4試驗(yàn)方法
1．4．1溫度比較試驗(yàn)
作者簡(jiǎn)介：駱燕萍(1973一)，女，本科學(xué)歷，給水排水工程師。
2010．No．3．
在中溫范圍，35℃以下每降低10℃．細(xì)菌的活性和生長(zhǎng)
速率就減少1／2ts『】。溫度對(duì)產(chǎn)酸過(guò)程的影響不是很大．對(duì)產(chǎn)甲
烷過(guò)程則影響較大。且對(duì)高溫操作條件和設(shè)備要求高．故本
試驗(yàn)在中、常溫下進(jìn)行。研究采用機(jī)械式混合．過(guò)程中不調(diào)節(jié)
pH(初始pH值為6．55)。利用水浴加熱的方法來(lái)控制溫度。
溫度分別控制在：反應(yīng)器A，t=25℃；反應(yīng)器B，t=16℃；反應(yīng)
器C，t=34℃。實(shí)驗(yàn)采用間歇式運(yùn)行方式，3個(gè)有機(jī)玻璃反應(yīng)
器．均一次性投加SS約289／L(VSS約9．59／L)的污泥進(jìn)行厭
氧發(fā)酵20d，并對(duì)其SCOD。TCOD進(jìn)行連續(xù)觀(guān)測(cè)。
1．4．2 pH值比較試驗(yàn)
本組試驗(yàn)在常溫(t=21℃)條件下，分別對(duì)pH=5．5，pH=
6．5，pH=7．5 3種pH條件下，進(jìn)泥SS約為：18．49／L時(shí)探討剩
余污泥水解酸化的情況。本組試驗(yàn)也是采用問(wèn)歇式．一次投
料發(fā)酵20d．長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)其SCOD的產(chǎn)值變化．以此來(lái)衡量其
水解酸化效果。pH采用長(zhǎng)期調(diào)節(jié)方式，即用0．1moUL的HCI
溶液和NaOH溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)．每天調(diào)節(jié)1次。
1．5分析方法
采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定TCOD、SCOD。
2結(jié)果與討論
2．1 溫度對(duì)污泥水解酸化的影響
TCOD的測(cè)定值如下表l所示。
表1不同溫度條件下的TCOD值
SCOD的測(cè)定數(shù)據(jù)如下圖2所示。從圖2中可以看出：
當(dāng)溫度為34℃時(shí)(中溫發(fā)酵)，SCOD的產(chǎn)值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于
t=25和t=16℃(均為常溫發(fā)酵)時(shí)的SCOD的產(chǎn)值。由此可
見(jiàn)．中溫厭氧發(fā)酵更有利于有機(jī)物的分解和SCOD的形成．
且在第8天左右達(dá)到3214．8m異．Ct，可以接近最大值。從第13
天之后又稍有減少，到第19天減至2560．3me_／L。
當(dāng)溫度為16℃時(shí)．SCOD值從第2天的最大值約
萬(wàn)方數(shù)據(jù) 。
一
毛
三
童
{L
8
薯
：；砭謚矗i試蠢：
反應(yīng)丑度$'／SCOD產(chǎn)值的影響_反應(yīng)沮度丁=16：
Il|
3 5 7 |J|
■反
腳
應(yīng)溫度T-斟．
9 ll 13 15
時(shí)問(wèn)，d
圈2不同溫度下SCOD產(chǎn)值隨時(shí)間變化
2479．7mgCL就開(kāi)始減
少．直到第9天左右
達(dá)到最小值約
826．6mg／L．之后又稍
有增加．在第14天時(shí)
又到達(dá)一高峰值約
1 543mg／L。
溫度為25℃時(shí)．
SCOD值從第2天的
2038．8ms／L開(kāi)始下
降．到第7天時(shí)產(chǎn)值最??；隨后在第8天時(shí)上升到最大值，之
后呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢(shì)。直至第19天時(shí)。減至435．8malL。
溫度對(duì)水解酸化細(xì)菌的影響主要通過(guò)對(duì)水解酸化酶活
性的影響而影響微生物生長(zhǎng)速率與基質(zhì)的代謝速率．因而與
有機(jī)物的降解速率和SCOD產(chǎn)率的變化關(guān)系密切．由于高溫
操作費(fèi)用高。過(guò)程穩(wěn)定性差，對(duì)設(shè)備要求高。在實(shí)際應(yīng)用中污
泥水解酸化一般是在中、常溫條件下進(jìn)行的。故本次實(shí)驗(yàn)主
要比較中溫和常溫條件對(duì)水解酸化的影響。
由于污泥是存放在室溫條件下的恒溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)．污泥已
有部分進(jìn)行了酸化、產(chǎn)甲烷化的反應(yīng)，故投加初始時(shí)的
SCOD值較高。且不穩(wěn)定，故在曲線(xiàn)上會(huì)有前期下降的曲線(xiàn)。
對(duì)本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析．應(yīng)取比較穩(wěn)定的合理的曲線(xiàn)部分進(jìn)行
分析．選擇從第6天開(kāi)始。從本實(shí)驗(yàn)可以看出：剩余污泥的水
解酸化，相對(duì)于常溫而言，中溫具有明顯的水解酸化效果，在
第8天時(shí)．SCOD／TCOD=19．3％。與最大SCOD／TCOD值很接
近。常溫25℃時(shí)，在第8天達(dá)到最大值，之后逐漸減少。常溫
16℃時(shí)，在第14天出現(xiàn)最大SCOD產(chǎn)量。由此可見(jiàn)。中溫(t_
34℃)條件可以在較短的時(shí)間(8d)內(nèi)，獲得較大的SCOD產(chǎn)
量：常溫(t=25℃)獲得的最大SCOD產(chǎn)量要比中溫條件下小
得多，但SCOD到最大值所需的反應(yīng)時(shí)間接近中溫；常溫(t=
16℃)卻需要更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間(15d)．才能取得較好的SCOD
產(chǎn)量。且從曲線(xiàn)上看。常溫條件下。t=25 oC時(shí)產(chǎn)生的最大
SCOD與t=16 oC時(shí)的最大SCOD比較接近。
2．2 pH值對(duì)污泥水解酸化的影響
測(cè)得的TCOD值為：8029．4mg／L。測(cè)得的SCOD在不同
pH值條件下隨時(shí)間的變化如下圖3所示。
由圖3可知：當(dāng)pH=5．5時(shí)，第5天時(shí)，SCOD產(chǎn)值得到最
大值330．6mg／L，之后逐漸減少。在第13天時(shí)，減至253．6mg，
L。當(dāng)pH=6．5時(shí)，SCOD值在第6天達(dá)到最大值221．8mg／L，
之后逐漸減少，在第13天時(shí)，減少至127．1m璣。當(dāng)pH=7．5
時(shí)，SCOD值從最開(kāi)始的最大值2470．5mg／L逐漸減少。在第
10天時(shí)，達(dá)到最小值354mg／L。然后義呈增加的趨勢(shì)．在第
譬
一
宜
售
量
圈3 pH值對(duì)SCOD產(chǎn)值的影響
13天時(shí)．達(dá)到次大值
660．4mg]L；當(dāng)pH=5．5
時(shí)．最大的SCOD／
TCOD值為：4．1％．要
大于當(dāng)pH=6．5時(shí)的
最大SCOD廠(chǎng)rcOD值
2．8％；而pH=7．5時(shí)的
2010．No．3．
SCOD產(chǎn)值要比其它2種pH條件下的SCOD產(chǎn)值大，且最
低SCOD／TCOD值為：4．4％，仍要比其它2種pH條件下的最
大SCOD肥OD值要大。
連續(xù)調(diào)節(jié)pH值。當(dāng)pH=5．5和pH=6．5的最高SCOD產(chǎn)
值分別在第5天和第6天時(shí)出現(xiàn)，所需時(shí)間較短。而pH=7．5
時(shí)的SCOD則會(huì)呈降低的趨勢(shì)．直至第10天以后義開(kāi)始呈
上升趨勢(shì)．然而其SCODfI'COD值要比其它2種條件下的值
大。此外，從其變化趨勢(shì)來(lái)看，當(dāng)pH=7．5時(shí)，在第13天左右
可能會(huì)有峰值出現(xiàn)．但所需的反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，成本費(fèi)用較大。
由此可見(jiàn)。無(wú)論酸性或堿性條件．都有利于污泥水解酸化．且
SCOD產(chǎn)率比pH=6．5時(shí)要高。與有些文獻(xiàn)中介紹的產(chǎn)酸發(fā)
酵最佳pH在5．5—6．5之間有些出入。原因可能是。偏酸或偏
堿的環(huán)境．會(huì)影響污泥的水解過(guò)程．可能是破壞了污泥的結(jié)
構(gòu)．從而使污泥得到充分的裂解，減小污泥粒徑。增加胞外水
解酶接觸到基質(zhì)的機(jī)會(huì)．從而使污泥的水解速率和效率得到
提高。當(dāng)然，并不是一味的增加酸、堿強(qiáng)度，都使得水解速率
和效率提高，當(dāng)酸、堿過(guò)強(qiáng)時(shí)，其對(duì)水解的阻礙作用會(huì)加大，
反而會(huì)降低污泥水解酸化的程度。由于本實(shí)驗(yàn)是在弱酸．弱
堿的條件下進(jìn)行的．故會(huì)出現(xiàn)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與文獻(xiàn)資料
所述的有些出入．不足以對(duì)其作用機(jī)理作出全面的研究。
此外．從本實(shí)驗(yàn)中可以看出。雖然酸性、堿性都可以在一
定條件下促進(jìn)污泥的水解酸化．堿性條件比酸性更有利于水
解酸化反應(yīng)的進(jìn)行．原因可能是因?yàn)樗嵝詶l件。一定程度上
影響了水解酸化反應(yīng)的進(jìn)行．因?yàn)樗峄磻?yīng)是產(chǎn)酸的．H+的
濃度的增加勢(shì)必會(huì)對(duì)酸化反應(yīng)造成影響。而堿性條件相反，
會(huì)使酸化反應(yīng)產(chǎn)生的H+的分壓．在適當(dāng)?shù)膲A性條件下．一定
程度上會(huì)促進(jìn)污泥水解酸化反應(yīng)的進(jìn)行。
3結(jié)論
(1)在其它條件相當(dāng)?shù)那闆r下。中溫更有利于污泥水解
酸化。且反應(yīng)最佳時(shí)間為8d；常溫在25℃時(shí)，反應(yīng)8d，也可以
得到較好的水解酸化效果：低溫16℃時(shí)，要得到和溫度為
25℃時(shí)相當(dāng)?shù)乃馑峄Ч畢s要15d．在實(shí)際的污泥水解酸
化工藝中是很不經(jīng)濟(jì)的。所以在實(shí)際的污泥水解酸化1二藝
中．可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐某鞘形鬯乃|(zhì)和經(jīng)濟(jì)條件。選擇中溫
或常溫(25℃左右)條件作為發(fā)酵產(chǎn)酸的最優(yōu)溫度條件，反應(yīng)
最佳時(shí)間8d。
(2)堿預(yù)處理有利于提高水解酸化的程度，即提高
SCOD的產(chǎn)率。甚至可以達(dá)到50％以上。
參考文獻(xiàn)
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