论文部分内容阅读
传统的污泥厌氧消化法存在水解反应速率慢、产气量及产气率较低、池体占地面积大等缺点。本论文通过采用一定的预处理技术，破坏污泥中微生物细胞结构，释放有机质，提高污泥的水解速率，从而达到提高污泥厌氧消化沼气产率的目的。本课题组在前期研究中发现，蒸汽爆破预处理作为一种新颖的预处理技术手段，对于改善污泥的厌氧消化性能也具有明显的效果。本研究分析比较了蒸汽爆破预处理对污泥理化性质的影响，对湿发酵、干发酵的沼气产率的作用效果，最后分析了预处理对污泥中重金属的形态及分布规律的影响，主要研究结果如下：(1)经过蒸汽爆破预处理后，污泥絮体结构破坏，污泥微生物的胞外聚合物(ECP)会在高温高压过程中溶解。污泥中溶解性有机物发生了显著变化，其浓度随着预处理压强的升高而增加，并且可生物降解性也显著提高。(2)经过30天的发酵，未处理的污泥的累积产气量只有40mL，经过蒸汽爆破处理后，产气量明显增大，1MPa和1.5MPa分别达到320mL和460mL，这与SCOD的增加成正相关。污泥在厌氧消化中的TS、VS、COD转化率也随着升高，1.5MPa试验组料液的TS、VS、COD去除率分别比1MPa处理组提高了31.37%、82.36%和43.46%，比原样提高了125.15%，351.23%和299.50%。(3)在干发酵试验中，未汽爆污泥的累积产气量为67ml。2.0MPa-90s的实验组，累积产气量呈平缓增长趋势，比未汽爆污泥提高了213.43%。依次向上分别是2.0MPa-120s、3MPa-90s、2.5MPa-90s和2.5MPa-120s的4条曲线，累积产气量差别较小，分别比未汽爆污泥产气量提高了422.39%、447.76%、452.24%和434.32%。经汽爆处理后污泥较未经汽爆处理的污泥产气率提高了482.84%~976.87%，选择应用于厌氧发酵沼气生产的最佳爆破处理参数为：压力2.5MPa、保留时间90s。实验过程中发现污泥中的丝状菌对产气效果有影响，当丝状菌大量繁殖时，预处理压力越高，日产气量越低。(4)污泥经过高压均质仪破细胞处理时，上清液中重金属浸出浓度明显提高，其中镉和镍提高了80.70%和74.58%，铜和铬提高了52.24%和54.70%。有机态存在的重金属转化成了碳酸盐结合态，这也是各重金属浸出浓度增加的主要原因，而对镉的重金属形态影响不大。