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随着我国社会经济和城市化的发展,城市污水的产生及其数量也在不断增长。由于废水处理技术的进一步推广以及排放标准的日趋严格,污泥的产量也越来越大。厌氧消化技术存在动力消耗小、处理成本低、可回收能量等优点,已成为城市污泥快速稳定化和资源化的一个重要方法。由于污泥中细胞壁的阻碍作用和产甲烷菌对条件的苛刻要求等原因,使得常规厌氧消化过程存在污泥停留时间过长和厌氧消化效率低等缺点。为了改善污泥厌氧消化性能和提高厌氧消化效率,本研究把城市污泥先经过加碱强化水解酸化,再将得到的水解酸化液灌进两个厌氧消化反应器(两个反应器分别编号为R1和R2,R1反应器内放有阿科蔓生态基作为微生物载体,R2作为对照)中进行厌氧消化产沼气,从而探讨两个反应器对污泥水解酸化液的处理效果以及水力停留时间(HRT)与有机负荷(OLR)对污泥水解酸化液厌氧消化的影响,也研究了餐厨垃圾压滤液的添加对污泥水解酸化液厌氧消化性能的影响。 污泥厌氧消化液中含有丰富的氮磷,若直接排放到环境中,将会对附近水体造成严重污染。由于消化液中Mg2+和Ca2+的含量很低,严重制约了氮磷的回收效果。本试验通过把造纸白泥和粉煤灰引入到污泥厌氧消化液氮磷回收当中,从而研究了造纸白泥和粉煤灰的添加对污泥消化液中氮磷回收的效果,同时也探讨了初始磷浓度和Mg/P对污泥消化液中氮磷回收的影响。 具体结果如下: (1)在污泥水解酸化液单独厌氧消化过程中,进水pH值固定为7.6,两个反应器的出水pH值没有明显的区别,基本维持在7.5左右,比较适合厌氧微生物的生理活动。整个试验过程都没有出现挥发性脂肪酸(VFAs)的积累。当进水有机负荷从0.9kgCOD/(m3·d)逐渐提高到4.5 kgCOD/(m3·d)时,R1反应器COD去除率的变化范围在53%~88%之间,而R2的COD去除率的变化范围在43%~87%之间。同时,R1的容积产气率的变化为0.07~0.38 L/(L·d),而R2的容积产气率的变化为0.035~0.32 L/(L·d)。R1的累积产气量为49.69 L,平均容积产气率为0.20 L/(L·d);而R2的累积产气量为37.50 L,平均容积产气率为0.15 L/(L·d),R1的累积产气量是对照R2的1.3倍。可见,放有生态基的厌氧反应器的COD去除率和产甲烷效率显著地高于对照反应器。 (2)污泥水解酸化液与餐厨垃圾压滤液按照体积比20:1混合后,进水的pH值变为5.6,而出水pH值基本维持在6.0~8.0之间。两个反应器基本没有出现VFAs积累现象。当进水COD保持为5667 mg/L,在HRT由5 d逐渐缩短为1d,OLR由0.98 kgCOD/(m3·d)提高到6.43 kgCOD/(m3·d)之前,R1反应器的COD去除率保持在70%~85%之间,而R2的COD去除率保持在60%~70%之间;当OLR达到6.43 kgCOD/(m3·d)时,R1的COD去除率降为62%,而R2的COD去除率降为52%。在维持25d的厌氧消化过程中,R1的累积产气量为65.06 L,平均容积产气率为0.26 L/(L·d):而对照反应器R2的累积产气量为44.20L,平均容积产气率为0.18 L/(L·d),R1的累积产气量是对照R2的1.5倍。 (3)把造纸白泥和粉煤灰引入到污泥厌氧消化液氮磷的回收当中,可以明显地提升消化液的pH值和提高PO43--P与NH3-N的回收率。当HRT控制为27 h,造纸白泥添加量为4g/(L·h)时,pH值在2 h后就可上升到9.1,而经过12 h后达到10.2,此时,PO43--P和NH3-N回收率分别达到64%和45%;粉煤灰添加量为4g/(L·h),经过12 h后pH值达到9.6,此时,PO43--P和NH3-N回收率分别达到46%和41%;而仅用曝气方式处理,12 h后,pH值仅为8.5,此时,PO43--p和NH3-N回收率分别只有20%和18%。研究还发现,HRT越大,pH值提升幅度就越大,氮磷的回收效果就越好。 (4)初始磷浓度分别为42.5、85和135 mg/L,利用造纸白泥浸出液调节消化液pH值为9.5,曝气强度控制为1 L/min,曝气2 h后,磷回收率可以达到63%、73%和75%;而利用粉煤灰浸出液调节,2 h后,磷回收率可以达到49%、54%和56%。可见,初始磷浓度的变化对消化液中磷回收率的影响甚小。 同时,利用造纸白泥浸出液调节pH值为9.5,经过曝气2 h后,Mg/P为1:1、1.2:1、1.4:1和1.6:1的剩余磷含量分别为12.43、7.86、6.45和5.52 mg/L,磷回收率分别达到85%、90%、92%和93%;剩余氮含量分别为54.45、44.23、38.73和36.84 mg/L,氮回收率分别达到62%、69%、73%和74%。