高含固污泥水热预处理及厌氧消化组分转化研究

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1、分类号X705学号1203240538而妥達統新敉太#学位论文高含固污泥水热预处理及厌氧消化组分转化研究作者_卓杨指导教师姓名韩芸副教授申请学位级别颂士专业名称环境科学与工程论文提交日期2015.06论立答辩日期2015.05学位授予单位而妥達統斜敉太#答辩委员会主席王社平评阅人王社平王怡本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中己经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位己申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的所有贡献均己在论文中作了明确

2、的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：.关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。(保密的论文在论文解密后应遵守此规定）论文作者签名:指导教师签名:日期:本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研究所等单位、将本学位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。因某种特殊原因需

3、要延迟发布学位论文电子版，同意在□一年年/g三芏以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）日期：论文作者签名指导教师签名:西安建筑科技大学硕士学位论文高含固污泥水热预处理及厌氧消化组分转化研究专业：环境工程硕士生：卓杨指导教师：韩芸副教授摘要城市污水处理厂污泥产量的逐年增加，而污泥处理能力已经不能满足需求，这是由于常规污泥处理工艺中污泥有机物去除效率低、运行费用高。污泥有机物去除效率低主要由于水解这一限速步骤导致，为了高效、稳定的去除污泥中的有机物，国内外对污泥预处理及厌氧消化开展了大量研究。其中水热预处理被认为可以有效水解污泥中的有机物并提高厌氧消化效率，同时为了降

4、低水热预处理的能耗及厌氧消化池的容积，将进泥的含固率提升至10%以上，形成了高含固污泥水热预处理-厌氧消化工艺，其相关研究主要集中在工艺参数的优化及系统稳定性等方面，而关于组分转化研究较少。以西安市某污水厂脱水污泥为研究对象，采用水热预处理装置及完全混合式厌氧消化反应器，研究其在165℃、50min水热预处理及HRT为20d的中温、高温厌氧消化过程中的碳、氮、磷、硫组分转化规律。通过对水热预处理及厌氧消化过程中的组分转化研究，为高含固污泥水热预处理-厌氧消化工艺的工程应用提供一定的理论参考。同时采用产酸相反应器，研究水热预处理后高含固污泥在HRT为2~5d的中温、高温产酸相中的碳转化规

5、律。通过产酸相的碳转化研究，得出预处理后污泥的在产酸相中的酸生成规律并探讨其可生化性。得出结论如下：(1)通过对水热预处理前、后的高含固污泥组分转化研究，得出165℃、50min水热预处理后高含固污泥VSS水解率为43.35%，水热预处理可以有效破坏污泥细胞壁、释放并水解有机物至液相。水解液的主要组分为溶解态蛋白质（52.18%）及溶解态碳水化合物（20.49%）。水热预处理过程中氮、磷、硫物质表现出不同转化规律，水解液中氮、磷、硫主要以有机氮（70.41%）、磷酸盐（86.07%）及有机硫（99.90%）形式存在。(2)通过高含固污泥厌氧消化的碳转化研究，得出水热预处理后高含固污泥中

6、温西安建筑科技大学硕士学位论文-1厌氧消化在HRT=20d时VSS去除率>49%、VFA浓度低于0.3g·L，其停留时间有进一步降低的可能性，而未预处理高含固污泥在中温及高温厌氧消化在HRT=20d时VS去除率低于25%。(3)通过高含固污泥厌氧消化的氮、磷、硫转化研究，得出高含固污泥在厌氧消化后的溶解态氮及溶解态磷主要以氨氮（76.71%~94.96%）及磷酸盐（77.45%~91.71%）形式存在。水热预处理后高含固污泥在高温厌氧消化时-1反应器出现氨抑制现象，氨氮浓度达到3.03g·L，同时pH降至6.57、去除3-1单位VSS产气量降至0.08m·(kgVSS·d)。高含固污泥

7、厌氧消化后沼气中硫化氢浓度均低于120ppm，在未被抑制的反应器中硫化物主要以不溶态硫化物的形式存在（54.87%~89.03%）。(4)经热量平衡计算，高含固污泥水热预处理-厌氧消化工艺的热量输出仅占热量输入的80.76%，在运行时无需补充热量。水热预处理单元热量输出占该工艺总热量输出的80.44%，通过改善该单元的热量回收系统可以进一步降低该工艺的总热量输出。高含固污泥水热预处理-厌氧消化工艺的热量输出占常规厌氧消化工艺的71.03%，同时