剩余污泥与酒精糟液高温共厌氧消化能量平衡及动力学研究

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1、第33卷第6期可再生能源Vol.33No.62015年6月RenewableEnergyResourcesJun.2015剩余污泥与酒精糟液高温共厌氧消化能量平衡及动力学研究121台明青，陆浩洋，袁可佳（1.南阳理工学院土木工程学院，河南南阳473000；2.河南天冠企业集团有限公司，河南南阳473000）摘要：利用酒精糟液易降解及其具有的热能资源优势，在实验室条件下考察了剩余污泥与酒精糟液高温共厌氧消化运行情况。结果表明，当剩余污泥和酒精糟液以体积比3∶1混合、有机负荷率为1.73g/（L·d）、污泥停留时间为12.5d的条

2、件下稳定运行时，污泥挥发性固体（VS）去除率为49.4%，日产气率为0.54L/g，能量平衡值为39.73kJ/d，突破了剩余污泥厌氧消化能量平衡为负值的瓶颈，充分利用了酒精糟液的热能资源。采用Chen-Hashimoto一级动力学模型方程评价厌氧消化过程，剩余污泥高温厌氧消化和剩余污泥与酒精糟液混合高温共厌氧消化的动力学常数K和最大比生长速率μ分别为0.6400，0.0849d-1和1.9141，0.2619d-1，表明剩余污max泥与酒精糟液混合高温共厌氧消化体系明显优于剩余污泥高温厌氧消化体系。关键词：剩余污泥；酒精糟液

3、；高温共厌氧；能量平衡；动力学中图分类号：TK6；X705文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）06-0915-06DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.06.0180引言液。酒精糟液具有80～90℃高温的能源优势，在酒我国《城镇污水处理厂污泥处理处置技术规精生产过程中，先对酒精糟液冷却降温再厌氧消范》指出，大、中型城市污水处理厂剩余污泥减量化，大量的热能资源会白白浪费掉。研究表明，剩和稳定化处理宜优先采用污泥厌氧消化方式。然余污泥添加酒精糟液高温共厌氧消化能够提高产而，由于剩

4、余污泥中营养物的碳氮比（C/N）较低，气量并可改善污泥脱水性能，降低剩余污泥中重单独厌氧消化不能满足微生物对营养物质适宜金属的含量，为剩余污泥的资源化应用奠定了基[8]，[9]C/N比的需求，造成常规厌氧消化处理产气率和础。为充分利用酒精糟液的热能资源，改善剩污染物去除率较低，不能达到能量平衡为正值的余污泥的厌氧消化性能，本文从能量平衡和动力效果，导致剩余污泥厌氧消化处理运行系统处于学角度探讨了剩余污泥与酒精糟液高温共厌氧消[1]半瘫痪状态。化的可行性，以期为我国剩余污泥厌氧消化处理在剩余污泥中添加适当的营养物进行共厌氧提供新

5、的方法和思路。[2]，[3]消化具有许多优势：改善厌氧体系的营养平1材料与方法衡；发挥微生物菌群的协同作用；增加有机负荷和1.1试验材料产气量，提高厌氧消化效率。剩余污泥取自南阳市城市污水处理厂回流剩国外对剩余污泥的共厌氧消化进行了大量研余污泥，自然沉淀16~18h，弃去上清液后保存于[4]53究，添加物包括城市垃圾中的有机成分、咖啡生冰箱中备用。该厂日处理污水规模为2×10m，工[5][6][7]产废物、肉类加工废物、蔬菜残余物等。我国艺采用传统的活性污泥法。酒精糟液取自河南南对剩余污泥共厌氧消化研究得相对较少，利用阳天冠集

6、团，生产酒精的原料主要是玉米、小麦和废物共厌氧消化处理的理念和思路也比较保薯干。酒精糟液经自然沉淀后弃去沉淀部分，将上[1]守。清液保存备用。启动反应的种子污泥取自酒精糟我国是酒精生产大国，2012年酒精产量达液高温厌氧消化后的污泥。试验材料的主要性质43800×10m，生产酒精的同时产生了大量的酒精糟见表1。收稿日期：2014-03-21。基金项目：国家自然科学基金资助项目（30571636）；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20060698002）。作者简介：台明青（1964-），男，博士，高级工程师，硕士生导师，

7、主要从事给水排水教学和固废资源化研究工作。E-mail：taimingqing2008@163.com·915·可再生能源2015，33（6）表1试验材料的主要性质表3不同SRT条件下厌氧消化产气结果Table1PropertiesofmaterialsTable3BiogasyieldsofanaerobicdigestionatdifferentSRT项目剩余污泥酒精糟液种子污泥厌氧消有机负荷率SRT累积产气量日产气率pH6.74.07.6化体系g/（L·d）dLL/gCOD/g·L-128.640.730.6AD11.1

8、716.71.20.21TS/g·L-129.538.460.6AD10.5833.41.90.16VS/g-1AD10.3950.12.10.12·L19.528.230.3C/N5.616.78.6AD10.2966.82.20.09AD21.7312.54.70.541