城市污水污泥稳定问题及多级厌氧处理工艺研究论文

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1、城市污水污泥稳定问题及多级厌氧处理工艺研究论文论文林秀军王凯军李宝林吴冰摘要：本文对污泥处理中的有关理论问题进行了探讨，明确了污泥、水解和液化以及污泥稳定性等概念。针对污泥稳定化程度评价指标，对厌氧稳定性试验、污泥碱解试验和污泥液化等试验方法进行了深入的对比研究，提出了液化试验可以作为可行的污泥稳定化（降解程度）评价指标的试验方法。同时通过对厌氧处理工艺的综述研究，认为应该将现有的污泥厌氧工艺相关成熟技术最大程度的集成和整合，提出了多级厌氧处理工艺，在理论分析和试验研究的基础上，以城市污泥为对象进行了多级厌氧消化工艺的试验研究.fre

2、el）、胶体（0.001～1.0μm），超胶体（1～100μm）和可沉物（＞100μm）。工程上是通过采用的分离方法来定义无机物的形态，一般讲污泥是大于滤纸或过滤器孔径（如1～4μm）的颗粒物质，这包括化学家定义的部分超胶体和可沉物。污泥的降解过程经历了固体的液化和水解，虽然液化和水解两词在描述污泥甲烷化之前产生的中间产物是可互用的，但它们不是严格的同义词。水解是有明确定义的化学名词，是指复杂化合物加水分解为小分子的过程（可以用于超胶体、胶体和溶解性物质）。而液化的定义是相当任意的，液化仅涉及到将固体物质转移到液相，因此液化的对象是污

3、泥。从工程上的定义可知，如果污泥在分解或降解过程中尺寸发生变化，当其粒径小于过滤器孔径时，就可认为已经完成了污泥分解或降解过程。1.2污泥稳定化定义污泥稳定化的含义针对污泥中有机质而言，事实上是与污泥中有机物的矿化过程相关的。所谓有机物的矿化过程（污泥的稳定化）是在一定条件下，通过物理化学或生化反应，使污泥中的有机物发生分解或降解为矿化程度较高的无机化合物，如H2O／CO2或CH4／CO2的过程。根据定义污泥的稳定化不仅与有机物含量有关，其还与是否在一定条件下有机物的分解或降解反应有关，这里所谓一定条件是指时间和环境条件。例如，在采用

4、厌氧UASB工艺处理污水中形成的颗粒污泥，其有机质的含量有时高达90%以上，但是其在环境中是稳定的，在相当长的一段时间内不再发生（明显发生）降解反应，也可以认为它是稳定的。评价污泥的稳定化程度有好氧和厌氧的多种测定方法，但是目前缺乏标准性和规范性。一般可以用污泥中有机物的减少程度或产物的生成量来衡量，在污泥厌氧消化工艺中，人们一般是采用甲烷的产量来评价污泥稳定化程度；也有采用污泥的减量来评价污泥的稳定性。但是，由于在生物反应过程中有机物的降解是与微生物的增殖同时发生，所以不能仅仅以污泥的减量来直接评价污泥稳定化过程。同时，也不宜采用污

5、泥中有机物的比值（如MLVSS／MLSS）来直接衡量污泥的稳定化程度。2污泥稳定性的测试方法2.1污泥碱解试验研究在强碱的条件下，各种有机物均可快速发生水解。采用碱解污泥的方法，可以在较短的时间内考察污泥中化合物分解的情况。通过碱解试验可了解污泥最大可水解的量，这间接代表厌氧条件下污泥水解最大可能程度。这一方法是物化方法，间接地反映了污泥可生物降解的量。测试是在恒温的装置（图1a），采用氢氧化钠试剂在厌氧条件下搅拌反应24小时，测定液化的COD的变化程度，被用来做为评价污泥可以达到的最大液化程度。2.2污泥厌氧稳定化试验通过测定污泥在

6、厌氧条件下产气来判定污泥的稳定化程度，这是污泥厌氧消化的基础。试验方法是将污泥放入30℃的培养瓶内，在100d的试验期间有机物得到最大程度的降解，通过测量甲烷产量评价有机物的降解量。试验装置是在锥形瓶中放入一定量的污泥，要求其污泥浓度大约为5gVSS／L，将锥形瓶放置于30℃的恒温水浴箱中，每日人工摇动混合1～2次。污泥降解产生的气体，进入分液漏斗，漏斗中为浓度1.5%NaOH溶液吸收气体中的CO2，测量量筒中液体体积即为污泥产生的甲烷（CH4）气体体积（图1b）。2.3污泥液化和酸化试验污泥厌氧降解试验达到稳定所需时间长（需100d

7、），其实用意义不大。因此须开发一种较快的评价污泥稳定性的方法。由于在水解（酸化）阶段污泥形态发生变化，而甲烷化阶段是由小分子（已不是污泥）转化为沼气的过程，也就是说污泥的降解或稳定化仅仅发生在水解阶段，所以可采用污泥液化率评价污泥稳定性。由于污泥液化时间短，可以忽略甲烷的产生，反应器是敞开并带有搅拌装置进行。2.4试验结果试验是用5升温控反应器（图1c），所采用的污泥取自方庄污水处理厂初沉池排放的污泥。取24、48和72小时混合样（保持在4℃冰箱内的）。SS的测定采用滤纸（孔径4.4mm）过滤，过滤液的VFA采用气相色谱法分析。COD

8、的分析采用微量COD方法，其他全部按标准方法测定。CODt为原污水或污泥-COD、CODd为离心样品COD。2.4.1碱解试验结果由于污泥碱解稳定化程度与用碱量、污泥浓度和环境温度有一定的关系，采用正交试验的方法对最佳碱