厭氧消化-SBR-絮凝組合工藝處理牛糞廢水研究.pdf

1、隨著我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展以及不可再生能源的短缺,迫切需要研究、解決日益嚴(yán)重的畜禽糞便廢水污染及生物能源再利用問題。本文既是結(jié)合牛糞廢水的特點(diǎn),采用厭氧消化-SBR-絮凝組合工藝對(duì)其進(jìn)行綜合處理,克服以往單獨(dú)以處理廢水為目的的做法,達(dá)到既可以獲得可再生能源,又能夠治理廢水污染的雙重目的,具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。牛糞廢水的厭氧消化是本文研究的核心。
　　為了高溫厭氧消化過程的快速啟動(dòng)和平穩(wěn)運(yùn)行,獲得更多的厭氧消化氣,本文首先進(jìn)行

2、了接種物的篩選、培養(yǎng)和馴化研究,重點(diǎn)考察了接種物種類、培養(yǎng)條件等因素對(duì)廢水厭氧消化性能的影響。結(jié)果表明:采用生活污水處理廠的二沉池污泥與厭氧消化污泥混合物來(lái)培養(yǎng)接種物效果良好,具體表現(xiàn)在:厭氧消化反應(yīng)啟動(dòng)較快,產(chǎn)氣過程較平穩(wěn),產(chǎn)氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),產(chǎn)氣量大;體系的pH值比較穩(wěn)定,對(duì)揮發(fā)性酸的積累具有更強(qiáng)的緩沖能力;對(duì)COD的去除率也相對(duì)較高。在此基礎(chǔ)上,采用選定的接種物,實(shí)驗(yàn)研究了溫度、進(jìn)水有機(jī)物濃度以及微量元素等對(duì)牛糞廢水厭氧消化過程中甲烷

3、產(chǎn)率及COD去除率的影響。
　　結(jié)果顯示:溫度對(duì)牛糞廢水厭氧消化產(chǎn)氣狀況影響較大,相對(duì)室溫而言,高溫厭氧消化產(chǎn)氣量高,且其中甲烷含量也比較高(63％),經(jīng)厭氧消化后,廢水COD去除率達(dá)57％。進(jìn)水COD濃度對(duì)沼氣產(chǎn)量有一定的影響,隨著進(jìn)料COD濃度增加,雖然總產(chǎn)氣量增加,但是單位質(zhì)量COD的產(chǎn)氣量(甲烷轉(zhuǎn)化率)以及COD去除率有所減小;微量元素的加入對(duì)低濃度廢水影響不大,但對(duì)高濃度廢水高溫厭氧消化情況有一定改善,且不同微量元素對(duì)厭

4、氧消化過程影響不同,微量元素Fe2+,Mg2+、Ni2+的適宜添加量不大于0.5 mmol/L。結(jié)合牛糞廢水高溫厭氧消化的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果,利用Stover-Kineannon動(dòng)力學(xué)模型,建立了牛糞廢水高溫厭氧消化動(dòng)力學(xué)方程,其中:最大反應(yīng)速率常數(shù)Umax=13.18 gCOD/(L溶液·d),飽和常數(shù)Kb=13.77 gCOD/(L溶液·d)。另外,通過研究高溫厭氧消化過程中甲烷產(chǎn)率的動(dòng)力學(xué)關(guān)系,得到甲烷最大產(chǎn)率常數(shù)Mmax=18.11L

5、gas/(L溶液·d);甲烷產(chǎn)率系數(shù)Mb=49.31 gCOD/(L溶液·d)。這些動(dòng)力學(xué)研究成果,對(duì)厭氧消化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及運(yùn)行具有重要的理論意義。
　　考慮到牛糞廢水經(jīng)高溫厭氧消化后有機(jī)物含量仍然較高,本文采用自制的SBR反應(yīng)器對(duì)厭氧消化液做進(jìn)一步處理,重點(diǎn)研究了普通絮狀活性污泥的培養(yǎng)、顆粒污泥的培養(yǎng)、兩種污泥對(duì)污染物去除能力的對(duì)比、SBR絮狀污泥處理過程中各參數(shù)對(duì)處理效果的影響以及SBR工藝處理高溫厭氧消化液的動(dòng)力學(xué)行為。結(jié)果

6、表明:當(dāng)高溫厭氧消化液的COD在0.5~1.6 g/L之間變化時(shí),SBR反應(yīng)器表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗負(fù)荷沖擊能力;兩種污泥對(duì)厭氧消化液中污染物去除能力都比較高,其中采用顆粒污泥進(jìn)行處理,SBR出水懸浮物含量較低,且對(duì)COD、總氮(TKN)的去除略優(yōu)于絮狀活性污泥;另外,結(jié)合SBR絮狀活性污泥處理厭氧消化液實(shí)際情況,建立了SBR反應(yīng)器中COD降解的動(dòng)力學(xué)方程。
　　最后,針對(duì)SBR處理出水仍有較多細(xì)小纖維素等懸浮物的特點(diǎn),本文采用化學(xué)絮凝方

7、法,對(duì)SBR凈化水進(jìn)行二級(jí)處理,旨在降低廢水色度、懸浮物含量以及有機(jī)物濃度等。實(shí)驗(yàn)考察了絮凝劑種類、絮凝劑用量、攪拌速度、絮凝沉淀時(shí)間等因素對(duì)廢水處理效果的影響,得出較佳的絮凝條件,即:采用聚合氯化鋁作為絮凝劑、絮凝劑濃度1.5g/L、攪拌速度120r/min、慢速攪拌時(shí)間2.5min、沉淀時(shí)間20min。在此條件下,處理水的COD濃度低于400mg/L、懸浮物含量144mg/L、色度為48。本文利用高溫厭氧消化并結(jié)合SBR-絮凝法對(duì)經(jīng)