臭氧预处理和两相厌氧消化联合处理啤酒工业污泥的研究
随着好氧生物技术的普及使用，剩余污泥的产量也在急剧增长。剩余污泥主要由微生物、水和一些无机组份构成，含有大量的有机质，需要对其进行稳定化处理后才能处置。厌氧消化技术是目前应用最为普遍的污泥处理技术，可以同时实现污泥稳定化、减量化和资源化处理。但是目前一般的污泥厌氧消化技术存在处理速度慢、沼气产量低和反应不稳定等问题。
本研究以啤酒工业污泥为例，探讨采用臭氧预处理和两相厌氧消化联合工艺的可行性。首先通过分析比较经不同臭氧浓度和臭氧投加量后污泥混合物中的总悬浮固体(Total Suspended Solid，TSS)、挥发性悬浮固体(Volatile Suspended Solid，vSS)、SCOD(Solute Chemical Oxygen Demand)、挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids，VFAs)和pH的变化，确认预处理过程臭氧浓度和投加量。随后以啤酒厂工业剩余污泥为进料，分别在3个相同的反应器中培养和驯化厌氧消化微生物。培养驯化完成后，将三个反应器分别标记为单相反应器、产酸相反应器和产甲烷相反应器，改用臭氧预处理的污泥作为单相反应器和产酸相反应器的进料，产酸相反应器的出料作为产甲烷反应器的进料。产酸相反应器和产甲烷相反应器构成两相系统，产酸相反应器的每一次进出泥量为单相反应器的2倍，以确保单相和两相反应器具有相同的容积负荷。本研究得出的主要结论如下:
臭氧预处理阶段最佳运行条件为臭氧投加量0.100 g O3/g SS，气源流量100 L/h，每次150 mL污泥的处理时间为14 min。此时污泥的SCOD最高，为5.70×103 mg/L，;TSS和VSS去除率与最大值相差不大，分别达到58.6％和62.4％;pH值为5.00，如后续直接用于厌氧消化，需人工添加一定量NaHCO3使其维持在适合产甲烷菌生长的范围。
相比于臭氧-单相系统，臭氧-两相系统的碱度较高，pH更稳定，对进料的适应能力和抗冲击能力更强，产气量高，总产气量是臭氧-单相系统的3.48倍。与不经臭氧预处理直接单相消化相比，臭氧-两相系统的TSS、VSS去除率分别高出约40％和30％，产气量高出1.89倍。
臭氧-两相厌氧系统在处理污泥过程中表现出明显的优势，可为国内啤酒生产企业高效地资源化减量化处理剩余污泥提供一条新的途径。
臭氧预处理;两相厌氧消化;联合工艺;啤酒工业污泥
广西大学
硕士
环境工程
张金莲
2013
中文
X703.1;X797
56
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）