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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 文檔來源： 1 中國市政工程中南設(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
中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
結(jié)果表明：中溫條件更有利于污泥水解酸化．且酸化所需要的時問更
文章編號：1 672-9064(201 0)03--0064-02
在我國城市．污水廠進(jìn)水碳源的缺乏較為明顯．在生產(chǎn)
中可以明確觀察到這種缺乏?。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個取
田1水浴加熱裝置簡圖
樣口進(jìn)行取樣．混合均勻后進(jìn)行
測定。試驗(yàn)裝置簡圖分別如下圖
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
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．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壓濾后的泥餅【引．試驗(yàn)時
先將貯存在恒溫實(shí)驗(yàn)室的干污泥加水進(jìn)行稀釋．初測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
速率就減少1／2ts『】。溫度對產(chǎn)酸過程的影響不是很大．對產(chǎn)甲
烷過程則影響較大。且對高溫操作條件和設(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，并對其SCOD。TCOD進(jìn)行連續(xù)觀測。
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時探討剩
余污泥水解酸化的情況。本組試驗(yàn)也是采用問歇式．一次投
料發(fā)酵20d．長期觀測其SCOD的產(chǎn)值變化．以此來衡量其
水解酸化效果。pH采用長期調(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
采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定TCOD、SCOD。
2結(jié)果與討論
2．1 溫度對污泥水解酸化的影響
TCOD的測定值如下表l所示。
表1不同溫度條件下的TCOD值
SCOD的測定數(shù)據(jù)如下圖2所示。從圖2中可以看出：
當(dāng)溫度為34℃時(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)時的SCOD的產(chǎn)值。由此可
見．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．SCOD值從第2天的最大值約
萬方數(shù)據(jù) 。
一
毛
三
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反應(yīng)丑度$'／SCOD產(chǎn)值的影響_反應(yīng)沮度丁=16：
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3 5 7 |J|
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腳
應(yīng)溫度T-斟．
9 ll 13 15
時問，d
圈2不同溫度下SCOD產(chǎn)值隨時間變化
2479．7mgCL就開始減
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
又到達(dá)一高峰值約
1 543mg／L。
溫度為25℃時．
SCOD值從第2天的
2038．8ms／L開始下
降．到第7天時產(chǎn)值最?。浑S后在第8天時上升到最大值，之
后呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢。直至第19天時。減至435．8malL。
溫度對水解酸化細(xì)菌的影響主要通過對水解酸化酶活
性的影響而影響微生物生長速率與基質(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。過程穩(wěn)定性差，對設(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)，故投加初始時的
SCOD值較高。且不穩(wěn)定，故在曲線上會有前期下降的曲線。
對本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析．應(yīng)取比較穩(wěn)定的合理的曲線部分進(jìn)行
分析．選擇從第6天開始。從本實(shí)驗(yàn)可以看出：剩余污泥的水
解酸化，相對于常溫而言，中溫具有明顯的水解酸化效果，在
第8天時．SCOD／TCOD=19．3％。與最大SCOD／TCOD值很接
近。常溫25℃時，在第8天達(dá)到最大值，之后逐漸減少。常溫
16℃時，在第14天出現(xiàn)最大SCOD產(chǎn)量。由此可見。中溫(t_
34℃)條件可以在較短的時間(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)時間接近中溫；常溫(t=
16℃)卻需要更長的反應(yīng)時間(15d)．才能取得較好的SCOD
產(chǎn)量。且從曲線上看。常溫條件下。t=25 oC時產(chǎn)生的最大
SCOD與t=16 oC時的最大SCOD比較接近。
2．2 pH值對污泥水解酸化的影響
測得的TCOD值為：8029．4mg／L。測得的SCOD在不同
pH值條件下隨時間的變化如下圖3所示。
由圖3可知：當(dāng)pH=5．5時，第5天時，SCOD產(chǎn)值得到最
大值330．6mg／L，之后逐漸減少。在第13天時，減至253．6mg，
L。當(dāng)pH=6．5時，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，減少至127．1m璣。當(dāng)pH=7．5
時，SCOD值從最開始的最大值2470．5mg／L逐漸減少。在第
10天時，達(dá)到最小值354mg／L。然后義呈增加的趨勢．在第
譬
一
宜
售
量
圈3 pH值對SCOD產(chǎn)值的影響
13天時．達(dá)到次大值
660．4mg]L；當(dāng)pH=5．5
時．最大的SCOD／
TCOD值為：4．1％．要
大于當(dāng)pH=6．5時的
最大SCOD廠rcOD值
2．8％；而pH=7．5時的
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天時出現(xiàn)，所需時間較短。而pH=7．5
時的SCOD則會呈降低的趨勢．直至第10天以后義開始呈
上升趨勢．然而其SCODfI'COD值要比其它2種條件下的值
大。此外，從其變化趨勢來看，當(dāng)pH=7．5時，在第13天左右
可能會有峰值出現(xiàn)．但所需的反應(yīng)時間太長，成本費(fèi)用較大。
由此可見。無論酸性或堿性條件．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．會影響污泥的水解過程．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．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、堿過強(qiáng)時，其對水解的阻礙作用會加大，
反而會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
濃度的增加勢必會對酸化反應(yīng)造成影響。而堿性條件相反，
會使酸化反應(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)最佳時間為8d；常溫在25℃時，反應(yīng)8d，也可以
得到較好的水解酸化效果：低溫16℃時，要得到和溫度為
25℃時相當(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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