污泥厌氧消化-微生物电解耦合工艺产甲烷效能分析
本课题以提高剩余污泥资源化利用，厌氧消化产甲烷效能的提高为目标。提出了在厌氧消化过程中，引入微生物电解池加快剩余活性污泥厌氧消化产甲烷的进程，提高剩余污泥厌氧消化产甲烷的速率思路。建立剩余污泥厌氧消化与微生物电解耦合产甲烷的体系，构建AD-MEC耦合产甲烷工艺形式，并对反应器的启动与运行进行了初步的探讨。 剩余污泥污泥厌氧消化过程可以产生大量的挥发性脂肪酸，剩余污泥产酸发酵反应器利用碱处理后的二沉池污泥，取得了稳定的产酸效能，挥发酸浓度由811mgCOD/L达到了2811mgCOD/L，而且其中乙酸的含量逐渐升高。 以乙酸钠为底物对AD-MEC耦合产甲烷反应器进行启动，和对照组单独AD产甲烷反应器相比较。启动期稳定后耦合产甲烷的反应器利用乙酸钠为底物的产甲烷速率达到0.031m3CH4/m3d，而对照组速率0.016m3CH4/m3/d，微生物电解池辅助系统的加入对单纯AD产甲烷反应器的产甲烷效能有明显提高，约提高90％。以乙酸钠为底物对耦合反应器达到很好的启动效果，在十四周期左右耦合反应器产甲烷效能、对底物的利用均趋于稳定。 待反应器启动成功后，以剩余污泥厌氧发酵液作为复杂碳源，考察AD-MEC耦合产甲烷反应器的产甲烷效能。稳定后耦合反应器的产甲烷速率达到0.17m3CH4/m3d，对照组AD产甲烷反应器的产甲烷速率为0.064m3CH4/m3d左右，微生物电解池辅助系统的加入对单纯AD产甲烷反应器的产甲烷效能有明显提高，约提高3倍。剩余污泥中除了可以被产甲烷菌直接利用的乙酸外还有大量的多碳挥发性有机脂肪酸，这些多碳挥发性有机脂肪酸不能被产甲烷菌直接利用，需要在厌氧消化过程中先水解发酵生成乙酸，才能被产甲烷菌利用，因此厌氧消化过程较为复杂，酸类的不及时利用也是产甲烷速率低的原因。微生物电解池可以利用复杂的有机底物，在外电路的作用下使电子迅速传递。因此将微生物电化学系统引入到污泥厌氧消化过程中，微生物电解池利用剩余污泥中复杂的有机物，因此微生物电解系统辅助厌氧消化可以加快其产甲烷效能。 根据AD-MEC产甲烷反应的电子平衡的计算，耦合反应器的每日产甲烷量基本等于对照组反应器产甲烷的量与电子传递计算出的理论甲烷产量。这进一步验证了微生物电解池对厌氧消化产甲烷系统的辅助作用。
污泥处理;厌氧消化工艺;微生物电解工艺;产甲烷效能
哈尔滨工业大学
硕士
环境科学与工程
王爱杰
2014
中文
X703.1
60
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）